專利名稱：語音圖書裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種語音圖書裝置，特別涉及通過超聲波定位技術(shù)和語音處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的全頁面交互的語音圖書裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的交互式語音圖書裝置，有的采用觸摸式按鍵對(duì)應(yīng)內(nèi)容區(qū)的方式來實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，有的用光電技術(shù)感應(yīng)翻頁從而發(fā)出對(duì)應(yīng)頁的聲音，另外一些較高級(jí)的則采用電磁感應(yīng)的方式來實(shí)現(xiàn)交互。對(duì)于按鍵方式，如果把按鍵設(shè)置在書頁下面，則翻頁時(shí)，重疊較多的紙張會(huì)影響按鍵受力的傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致按鍵接觸不良，所以只能把書做成薄的或卡片方式。雖然有些采用數(shù)字來標(biāo)記對(duì)應(yīng)內(nèi)容，把按鍵設(shè)置在書頁的旁邊，但這種做法已經(jīng)不是直接式的交互；至于光電方式，則只能控制整頁對(duì)應(yīng)的聲音，無法就頁面內(nèi)的內(nèi)容局部互動(dòng)；電磁感應(yīng)則擺脫了前兩者的限制，可全頁面任意交互，當(dāng)感應(yīng)板探測(cè)到感應(yīng)筆的位置時(shí)，借助微處理器控制發(fā)出相應(yīng)的聲音，但感應(yīng)板的制作不僅較復(fù)雜，而且其成本隨著感應(yīng)區(qū)面積的增加而很快上升。
本實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供一種采用超聲波測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)定位的語音圖書裝置，據(jù)全書本任意頁面任意定位的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了識(shí)別大頁碼的排版方式并采用了專用的可支持長(zhǎng)時(shí)間語音發(fā)聲的處理器，結(jié)合處理器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了從電腦下載語音數(shù)據(jù)的功能，降低應(yīng)用成本，不僅可以全書本任意頁面任意交互，而且同基座底板大小無關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由圖1、圖9、圖10可見，它包括電源開關(guān)、揚(yáng)聲器、殼體和由超聲波發(fā)射器1、多個(gè)超聲波接收模塊2、語音處理模塊3、存儲(chǔ)模塊4、通信模塊5、電源模塊6、定位調(diào)整按鍵32組成的語音系統(tǒng)，其中，超聲波發(fā)射器1的輸入端同語音處理模塊3的輸出發(fā)射端相接，超聲波接收模塊2的輸出端同語音處理模塊3的中斷輸入端相接，語音處理模塊3的輸入端同通信模塊5相接，通信模塊5的輸出端為殼體上的12C通信端口8，電源模塊6的控制端同語音處理模塊3的電源控制端相接，語音處理模塊3的地址數(shù)據(jù)端同存儲(chǔ)模塊4的對(duì)應(yīng)端相接，定位調(diào)整按鍵32同語音處理模塊3的按鍵輸入端相接。電源管理模塊和揚(yáng)聲器同處理器指定的端口相連。
1、超聲波接收模塊2、語音處理模塊3、通信模塊5、電源模塊6、安裝在殼體內(nèi)，定位調(diào)整按鍵32安裝在殼體的面板上。對(duì)非活頁殼體，2個(gè)超聲波接收模塊2安裝在非活頁殼體框的左右對(duì)稱角上(如相互垂直安裝在殼體的上部角落)，其接受面同上邊框成0-90度角(如呈45度)，對(duì)活頁殼體，2個(gè)超聲波接收模塊2分別安裝在左右活頁的左右角，第3個(gè)則安裝在活頁活頁殼體框中間上部(可選部分)，左右活頁上接受面同上，活頁柱上的接受面同下邊框平行。超聲波發(fā)射器1有筆狀外殼，外殼前端安裝一微型觸動(dòng)開關(guān)，尾端接在殼體上。若干按鍵通過上拉電阻同處理器端口相接，其中，一個(gè)安裝在筆端的頭部，其余的安裝在外殼上。
裝訂在殼體活頁夾上的多頁印刷頁面如圖8所示排版，在頁框左或右邊緣，印上內(nèi)含0到9共10個(gè)數(shù)字的圓圈，并在對(duì)應(yīng)該頁碼號(hào)的圓圈上用不同于其他數(shù)字的顏色做標(biāo)記。當(dāng)翻到某頁時(shí)，先用筆狀超聲波發(fā)射器1點(diǎn)觸該圓圈頁碼標(biāo)記，告訴微處理器，將在哪一頁操作，然后可點(diǎn)觸該頁面任意位置，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。
當(dāng)用戶持該筆狀超聲波發(fā)射器1接觸書頁內(nèi)容時(shí)，筆頭的微型開關(guān)閉合，控制微處理器發(fā)射40KHZ的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路和換能器發(fā)射表面聲波，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)2個(gè)或3個(gè)超聲波接收模塊2接收到信號(hào)時(shí)，通過解碼器產(chǎn)生中斷，微處理器停止計(jì)時(shí)，依據(jù)超聲測(cè)距原理，從而計(jì)算出內(nèi)置超聲波發(fā)射器1的筆頭距各固定接收模塊的距離，實(shí)現(xiàn)定位。在本裝置中，為了提高精度，特別設(shè)置了一個(gè)用于計(jì)算聲速和左右握筆方式造成的誤差的定位調(diào)整按鍵32，由于該鍵固定在外殼上，同各接收模塊距離已知，在開機(jī)首次使用時(shí)，用筆狀超聲波發(fā)射器1觸該開關(guān)，可計(jì)算出當(dāng)前條件下的超聲波速度和左右握筆方式造成的微小誤差，從而可提高測(cè)量精度。微處理器從存儲(chǔ)器中找出相應(yīng)的語音數(shù)據(jù)并發(fā)出聲音或音樂。隨著書本厚度的增加，近似的二維平面的計(jì)算會(huì)帶來較大的定位誤差，降低了定位分辨率，解決問題的簡(jiǎn)單的方法1在書頁中適當(dāng)調(diào)大字體，由于書本厚度已知，該特征可事先存放在其語聲卡內(nèi)，微處理器可據(jù)此調(diào)整定位分辨率來適應(yīng)大量頁碼的書籍。精確的方法2是超聲波的發(fā)射和接收實(shí)際發(fā)生在三維空間中，首先利用印刷在邊框的頁碼標(biāo)記(距離較大，例如對(duì)于A4紙，可使得其間距大于1.5cm)來計(jì)算出當(dāng)前頁的厚度，即每次翻頁點(diǎn)擊標(biāo)記時(shí)，計(jì)算出該書頁標(biāo)記距離各超聲波接收模塊的距離，由于標(biāo)記間距較大，可容納較大的識(shí)別誤差，從而仍然可識(shí)別出該標(biāo)記，在底板平面上，對(duì)應(yīng)標(biāo)記可視為該書頁上標(biāo)記的投影，而且它們距安裝在殼體上的各超聲波接受模塊2距離已知，從而利用勾股定理可計(jì)算出第三邊的長(zhǎng)度，也就是該書頁所在的厚度，然后當(dāng)點(diǎn)擊該頁其他內(nèi)容區(qū)時(shí)，同該點(diǎn)距各超聲波接收模塊2的距離長(zhǎng)度一起利用勾股定理，求出底板上對(duì)應(yīng)點(diǎn)在二維平面中的位置，從而使得一定厚度的任一頁面都可以轉(zhuǎn)換到同一平面上作定位處理。采用專用的可支持?jǐn)?shù)小時(shí)的語音處理器來滿足厚書本對(duì)本裝置的要求。從而使得本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)全頁面交互并支持大頁碼和長(zhǎng)時(shí)間發(fā)聲。
對(duì)于單機(jī)版，存儲(chǔ)語音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊4為插卡式ROM存儲(chǔ)器，插入殼體的ROM插卡口9中，通過插卡方式內(nèi)的電連接點(diǎn)同語音處理模塊3相接；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)版，存儲(chǔ)模塊4為插卡式ROM存儲(chǔ)器換成Flash存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)模塊4的F1ash形式安裝在殼體內(nèi)，增加一個(gè)用微處理器端口模擬12C方式的通信口，即通過通信模塊5的12C通信端口8可與外部電腦并口相連接。
本實(shí)用新型的有益效果是，在交互定位發(fā)聲時(shí)，擺脫了對(duì)底板大小的依賴，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)，頁碼識(shí)別的方式和長(zhǎng)時(shí)間發(fā)聲處理器的應(yīng)用，保證了本裝置可適應(yīng)多種厚度的書籍。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1本實(shí)用新型的原理框圖圖2本實(shí)用新型的語音處理器的電原理圖圖3本實(shí)用新型的超聲波發(fā)射器的電原理圖圖4本實(shí)用新型的超聲波接收模塊的電原理圖圖5本實(shí)用新型的電源模塊的電原理圖圖6本實(shí)用新型的單機(jī)版的存儲(chǔ)模塊的電原理圖圖7本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)版的Flash存儲(chǔ)器的電原理圖圖8本實(shí)用新型的頁碼標(biāo)記示意圖圖9本實(shí)用新型的外殼示意圖(含3個(gè)超聲波接收模塊)圖10本實(shí)用新型的外殼示意圖(含2個(gè)超聲波接收模塊)具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的以單機(jī)版、3個(gè)超聲波接收模塊2為例。3個(gè)超聲波接收模塊2如圖9所示安裝在活頁殼體上。
選長(zhǎng)時(shí)間發(fā)聲的語音處理器SC-614，如圖2，數(shù)據(jù)總線22連到語音處理器21(SC-614)的E口，超聲波發(fā)射接收控制及定位調(diào)整信號(hào)線23同處理器21的D2D3D4中斷口及C5C6C7口相連。模擬的12C通信口24通過保護(hù)二極管及上拉電阻連到處理器21的C3C4口，地址總線25同處理器21的G口和A口連接，可用剩余的A口和B口繼續(xù)擴(kuò)展成更大的尋址空間，支持大容量長(zhǎng)時(shí)間發(fā)聲。電源管理按鍵26連到處理器21的C2口，存儲(chǔ)器讀寫控制線27連到處理器21的B7COCl口，32歐的揚(yáng)聲器28連到處理器21的DACM口和DACP口。處理器時(shí)鐘電路29連到處理器21的時(shí)鐘口，處理器復(fù)位電路10接到處理器21的RESET腳，電源控制開關(guān)20接到處理器21的PD7口。
如圖3，筆頭觸控開關(guān)31和定位調(diào)整按鍵32通過上拉電阻接到圖2中的超聲波發(fā)射接收控制及定位調(diào)整信號(hào)線23，升壓變壓器33的輸入信號(hào)來自圖2中的超聲波發(fā)射接收控制及定位調(diào)整信號(hào)線23中的發(fā)射線且通過推挽方式驅(qū)動(dòng)，其輸出峰值電壓控制在15V以下，此輸出部分同電容電阻組成諧振于40KHz的網(wǎng)絡(luò)，驅(qū)動(dòng)40KHz的超聲波發(fā)射器34，此發(fā)射器可全方位發(fā)射表面聲波。
如圖4，超聲波接收模塊2中的40KHz超聲波接收器41的輸出通過電容電阻接到單電源運(yùn)放42(LM358)的輸入，單電源運(yùn)放42(LM358)的輸出通過電容接到音頻解碼電路43(LM567)的輸入，音頻解碼電路43(LM567)的中心頻率調(diào)整在40KHz，解碼輸出中斷信號(hào)線44均連到圖2中的超聲波發(fā)射接收控制及定位調(diào)整信號(hào)線23。用3組相同的以上連接，分別組成3個(gè)超聲波接收模塊2。
如圖5，兩節(jié)1.5V干電池51的輸出通過二極管同微處理器專用電源56相接，同時(shí)連到用作控制總電源電子開關(guān)53的三極管的發(fā)射極，控制總電源的電子開關(guān)53的輸出通過一電感同DC-DC轉(zhuǎn)換器52(RH5R1501B)的輸入相接，其基極同電子開關(guān)53的控制線57相連，DC-DC轉(zhuǎn)換器52(RH5R1501B)的輸出經(jīng)過二極管連到控制處理器以外部件電源的電子開關(guān)54的發(fā)射極，同時(shí)連到微處理器專用電源56?？刂铺幚砥饕酝獠考娫吹碾娮娱_關(guān)54的集電極連到+5V電源55，其基極同電子開關(guān)54的控制線58相接。
如圖6，ROM存儲(chǔ)器61通過地址總線62、數(shù)據(jù)總線63、讀信號(hào)線64以及片選信號(hào)線65分別同圖2中的語音處理器21(SC-614)的地址總線25、數(shù)據(jù)總線22以及存儲(chǔ)器讀寫控制線27相連。ROM存儲(chǔ)器61可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展。地址總線62可連到圖2中的語音處理器21(SC-614)預(yù)留的A口B口。
如圖8，頁碼標(biāo)記區(qū)81的加重色框數(shù)字對(duì)應(yīng)書頁碼85，每次翻頁，須先點(diǎn)擊該標(biāo)記，操作提示的功能區(qū)84可更根據(jù)內(nèi)容印制不同的提示，例如做游戲，發(fā)聲，提問，拼寫等。用戶可在內(nèi)容區(qū)83和操作提示的功能區(qū)84內(nèi)點(diǎn)擊操作。
如圖9，左活頁殼體90左上角部位超聲波接收模塊2和右活頁殼體91右上角部位的超聲波接收模塊2的接受面同角落均成45度角，活頁部位的超聲波接收模塊2的接受面同上邊框平行。
實(shí)施例二本實(shí)用新型還可以這樣來實(shí)現(xiàn)的以網(wǎng)絡(luò)版、2個(gè)超聲波接收模塊2為例。2個(gè)超聲波接收模塊2如圖10所示安裝在非活頁殼體100上。即對(duì)實(shí)施例一將如圖6所示部分改為如圖7，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器71通過地址總線72、數(shù)據(jù)總線73、寫信號(hào)線74、讀信號(hào)線75以及片選信號(hào)線76分別同圖2中的語音處理器(SC-614)21的地址總線25、數(shù)據(jù)總線22以及存儲(chǔ)器讀寫控制線27相連。Flash存儲(chǔ)器71可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展。地址總線72可連到圖2中的語音處理器(SC-614)21預(yù)留的A口B口。對(duì)實(shí)施例一將如圖9所示部分改為如圖10，非活頁殼體100左上角部位超聲波接收模塊2和右上角部位的超聲波接收模塊2的接受面同角落均成45度角。
以上實(shí)施例中，殼體上除揚(yáng)聲器、電源開關(guān)外，還有12C通信端口8、ROM插卡口9、放置超聲波發(fā)模塊2的槽7和定位調(diào)整按鍵32。
權(quán)利要求1.一種語音圖書裝置，包括有電源開關(guān)、揚(yáng)聲器，其特征在于還包括帶有多端口和多按鍵的殼體、裝訂在殼體上左或右邊緣印有特殊記號(hào)的多頁印刷頁面和由超聲波發(fā)射器(1)、n個(gè)超聲波接收模塊(2)、語音處理模塊(3)、存儲(chǔ)模塊(4)、通信模塊(5)、電源模塊(6)、定位調(diào)整按鍵(32)組成的語音系統(tǒng)，其中，超聲波發(fā)射器(1)的輸入端同語音處理模塊(3)的輸出發(fā)射端相接，超聲波接收模塊(2)的輸出端同語音處理模塊(3)的中斷輸入端相接，語音處理模塊(3)的輸入端同通信模塊(5)相接，通信模塊(5)的輸出端為殼體上的12C通信端口(8)，電源模塊(6)的控制端同語音處理模塊(3)的電源控制端相接，語音處理模塊(3)的地址數(shù)據(jù)端同存儲(chǔ)模塊(4)的對(duì)應(yīng)端相接，定位調(diào)整按鍵(32)同語音處理模塊(3)的按鍵輸入端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語音圖書裝置，其特征是殼體為活頁式或非活頁式，有與超聲波發(fā)射模塊(2)外殼相吻合的槽，12C通信端口(8)、ROM插卡口(9)和定位調(diào)整按鍵(32)安裝在殼體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語音圖書裝置，其特征是超聲波接收模塊(2)、語音處理模塊(3)、通信模塊(5)、電源模塊(6)、存儲(chǔ)模塊(4)的Flash形式安裝在殼體內(nèi)，存儲(chǔ)模塊(4)的ROM形式，插入殼體的ROM插卡口(9)中，通過插卡口內(nèi)的電連接點(diǎn)同語音處理模塊(3)相接，通過通信模塊(5)的12C通信端口(8)可與外部電腦連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語音圖書裝置，其特征是超聲波發(fā)射器(1)有外殼，外殼前端安裝一微型觸動(dòng)開關(guān)，尾端接在殼體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語音圖書裝置，其特征是裝訂在殼體活頁夾上的多頁印刷頁面的排版在每一頁的左或右邊緣印上包含0到9共10個(gè)數(shù)字的記號(hào)，其中與該頁碼數(shù)字對(duì)應(yīng)的記號(hào)用不同于其他數(shù)字的顏色做標(biāo)記。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的語音圖書裝置，其特征是對(duì)非活頁殼體，超聲波接收模塊(2)安裝在非活頁殼體框的左右對(duì)稱角上，其接受面同上邊框成0-90度角，對(duì)活頁殼體，左右活頁分別安裝超聲波接收模塊(2)并加裝超聲波接收模塊(2)于活頁殼體框上活頁柱的兩端，左右活頁上接受面同上，活頁柱上的接受面同下邊框平行。
專利摘要一種語音圖書裝置，其特征在于通過超聲波定位和語音處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)全頁面交互和語音處理，它包括超聲波發(fā)射器、n個(gè)超聲波接收模塊、語音處理模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊、電源模塊、殼體和若干按鍵。超聲波發(fā)射器、超聲波接收模塊、通信模塊、電源模塊存儲(chǔ)模塊、若干按鍵分別與語音處理模塊相接，由通信端口可連外部電腦，印刷頁面的邊緣上印有特殊數(shù)字記號(hào)，超聲波發(fā)射器點(diǎn)擊書本內(nèi)容，超聲波接收器接收，經(jīng)相關(guān)模塊處理后即可發(fā)出聲音。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)多種厚度的圖書。
文檔編號(hào)G09B5/00GK2616965SQ0322416
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者楊洪文 申請(qǐng)人:楊洪文