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多用途語(yǔ)音處理器開發(fā)及應(yīng)用板的制作方法

文檔序號(hào):6406479閱讀:221來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:多用途語(yǔ)音處理器開發(fā)及應(yīng)用板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種用于微型個(gè)人計(jì)算機(jī)(IBMPC系列)上的語(yǔ)音處理器開發(fā)及應(yīng)用板。
在現(xiàn)有技術(shù)中,能見到的類似產(chǎn)品,如在〈微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用〉雜志1990年第5期(P60)上公開的“UM5100語(yǔ)音處理器開發(fā)板”一文提供的資料看,該開發(fā)板的設(shè)計(jì)目的是為UM5100語(yǔ)音處理器采集數(shù)據(jù),從而為開發(fā)產(chǎn)生特定語(yǔ)音語(yǔ)句的應(yīng)用產(chǎn)品提供工具。該開發(fā)板由UM5100處理器及音頻電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路和PC機(jī)接口電路組成,并附帶有四個(gè)專用手動(dòng)開關(guān)。從資料上看,雖然能達(dá)到采集數(shù)據(jù)的目的,但還存在一些不足1、操作步驟復(fù)雜。電路使用了四個(gè)手動(dòng)開關(guān),需要手工控制,不能自動(dòng)。
2、使用額外的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路。電路中使用了四片隨機(jī)靜態(tài)存儲(chǔ)器(6264×4)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和四片可逆計(jì)數(shù)器(74LS193×4)作為地址發(fā)生器,沒有合理利用主機(jī)的存儲(chǔ)器,使用時(shí)需要數(shù)據(jù)搬移(從板→主機(jī)RAM),這無(wú)疑是造成浪費(fèi),增加了板的成本。
3、與主機(jī)的接口電路復(fù)雜。使用了九片集成電路。
4、采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不易控制。采用整段采集或手動(dòng)開關(guān)控制采集。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、能自動(dòng)控制的多用途語(yǔ)音處理器開發(fā)及應(yīng)用板。為微機(jī)系統(tǒng)提供一種新穎的附加設(shè)備。
本實(shí)用新型是這樣構(gòu)成的,它由接口電路、語(yǔ)音處理器、音頻電路、語(yǔ)音選擇器、語(yǔ)音存儲(chǔ)器組成??梢詫?shí)現(xiàn)語(yǔ)音的數(shù)字化和恢復(fù)。它有兩種使用模式模式1--主機(jī)與語(yǔ)音處理器交換數(shù)據(jù)。模式2--語(yǔ)音存儲(chǔ)器給語(yǔ)音處理器提供數(shù)據(jù)。通過(guò)接口電路和語(yǔ)音選擇器電路可用軟件來(lái)選擇模式。
工作過(guò)程如下當(dāng)選擇模式1時(shí),外界的語(yǔ)音信息通過(guò)話筒(MIC)輸入到音頻電路中的前置放大器,音頻信號(hào)被放大到一定的幅度后,送至低通濾波器,低通濾波器濾去不需要的頻率成分,輸出滿足語(yǔ)音處理器要求的模擬信號(hào),處理器將此信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào),經(jīng)接口電路送入主機(jī),作為主機(jī)中的語(yǔ)音數(shù)據(jù),以備處理;主機(jī)中的語(yǔ)音數(shù)據(jù)可經(jīng)過(guò)接口電路送給語(yǔ)音處理器,由語(yǔ)音處理器將其變成模擬信號(hào),經(jīng)過(guò)音頻電路中的低頻濾波器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波后,恢復(fù)出接近話筒輸入的音頻信號(hào),經(jīng)音量調(diào)節(jié)電路、功放電路,推動(dòng)揚(yáng)聲器(SPK)播放出聲音??梢愿鶕?jù)需要控制錄放語(yǔ)音的長(zhǎng)度,內(nèi)容和音量,直接用于需要語(yǔ)音輸入/播放、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)及合成的應(yīng)用場(chǎng)合(例如,有聲檢測(cè)報(bào)告、語(yǔ)音提醒、留言、語(yǔ)音郵件等),而且還可以作為采集語(yǔ)音數(shù)據(jù)的開發(fā)工具,開發(fā)有聲應(yīng)用產(chǎn)品。
當(dāng)選擇模式2時(shí),選定的語(yǔ)音數(shù)據(jù)預(yù)先分段存放在語(yǔ)音存儲(chǔ)器中,使用時(shí)由軟件控制語(yǔ)音選擇器,選擇要播放的語(yǔ)音段,語(yǔ)音處理器從語(yǔ)音存儲(chǔ)器中讀取語(yǔ)音數(shù)據(jù),將它變成模擬信號(hào),播放出指定的語(yǔ)音(播放過(guò)程同模式1)。這一功能可以將常用的固定語(yǔ)音數(shù)據(jù)存放在語(yǔ)音存儲(chǔ)器中,不占主機(jī)存儲(chǔ)資源,可用于有此種需要的場(chǎng)合,例如現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)的“有聲鍵盤”就使用了此模式。上述兩種模式可以交替使用,可合成既有固定語(yǔ)音又有變化語(yǔ)音的語(yǔ)句。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、由于沒有使用手動(dòng)開關(guān),數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制,使操作步驟簡(jiǎn)單。
2、由于電路中設(shè)置了總線收發(fā)器U2及三態(tài)門U3,該實(shí)用新型解決了與主機(jī)間的自動(dòng)通信問(wèn)題,可以直接使用主機(jī)內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器存放語(yǔ)音數(shù)據(jù),節(jié)省了存儲(chǔ)器件,降低了成本。
3、現(xiàn)有的開發(fā)板采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不易控制,因?yàn)樗渴謩?dòng)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn),所以,很不準(zhǔn)確。本實(shí)用新型在模1時(shí),能自由選擇所采集的語(yǔ)音數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,并可對(duì)采集的語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。由于使用了語(yǔ)音選擇器電路,在模式2時(shí),可由加短路套的跳線選擇器實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音長(zhǎng)度選擇。
另外,該語(yǔ)音板可根據(jù)需要配上不同的存有固定語(yǔ)音單字、詞或語(yǔ)句的只讀存儲(chǔ)器EPROM,不占用主機(jī)額外內(nèi)存單元,適應(yīng)不同的應(yīng)用需要,從而建立有特色的有聲系統(tǒng),例如,有聲鍵盤、有聲檢測(cè)報(bào)告和數(shù)據(jù)校對(duì)等。因?yàn)樵撜Z(yǔ)音板可將固定部分存于只讀存儲(chǔ)器,變化部分存在主機(jī)中,使用時(shí)分別調(diào)用。該語(yǔ)音板不僅可以用于開發(fā),而且可以直接用在應(yīng)用系統(tǒng)中。


圖1多用途語(yǔ)音處理器開發(fā)及應(yīng)用板組成框圖圖2接口與語(yǔ)音選擇器電路圖圖3語(yǔ)音存儲(chǔ)器、語(yǔ)音處理器及音頻電路結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明接口電路,見圖2,它由總線收發(fā)器U2(74LS245)、譯碼電路、三態(tài)門U3(74LS126)構(gòu)成。總線收發(fā)器U2的一端口B0-B7與主機(jī)(PC機(jī))總線D0-D7相連,U2的另一端口A0-A7與語(yǔ)音處理器U11(UM5100)的D0-D7相連,U2的方向控制端DIR與語(yǔ)音處理器U11的讀控制端Read連接,U2的使能端E與正或門U8B(74LS32)的輸出端相連,使能端E由譯碼電路控制,實(shí)現(xiàn)主機(jī)與語(yǔ)音處理器(U11)的數(shù)據(jù)交換。
譯碼電路由正與非門U4(74LS30),3-8譯碼器U5(74LS138),反相器U6A、U6B、U6C(74LS04),正或門U7、U8(74LS32),正或非門U9(74LS02)組成。譯碼電路對(duì)主機(jī)總線A0-A9、地址允許端AEN、輸入輸出讀信號(hào)/IOR、輸入輸出寫信號(hào)/IOW進(jìn)行譯碼,產(chǎn)生控制語(yǔ)音選擇器的八D觸發(fā)器U1控制端CLK的信號(hào)和語(yǔ)音處理器U11的記錄信號(hào)RECORD、播放信號(hào)PLAY、復(fù)位信號(hào)RESET,以及控制接口電路的三態(tài)門的控制信號(hào)和控制音量調(diào)節(jié)電路的音量控制信號(hào)VOL。譯碼電路中各元器件之間及與其他電路的連接為主機(jī)總線的A0-A3順序與3-8譯碼器U5的輸入端A、B、C、允許端E1連接;主機(jī)總線的A4與反相器U6C的輸入端連接,U6C的輸出端接正與非門U4的一輸入端;主機(jī)總線的A5-A9與正與非門U4的其他輸入端連接,主機(jī)的輸入輸出讀信號(hào)/IOW端與反相器U6A的輸入端和正或非門U9B和正或非門U9C的一輸入端連接;主機(jī)的輸入輸出寫信號(hào)/IOR端與反相器U6B和正或非門U9A的一輸入端連接;主機(jī)的地址允端AEN與3-8譯碼器U5的允許端E2連接;反相器U6A和U6B的輸出端接正或門U8A的輸入端,U8A的輸出端接U5的允許端E3;U4的輸出端接正或門U7B、A、C、D及正或門U8B的一輸入端,3-8譯碼器U5的輸出端口Y0-Y4順序與正或門U7B、A、C、D及U8B的另一輸入端連接;U7A的輸出端(產(chǎn)生記錄信號(hào)RECORD)接語(yǔ)音處理器U11(UM5100)的Record端;U7C的輸出端(產(chǎn)生播放信號(hào)PLAY)接U11的播放端Play;U7D的輸出端接正或非門U9C的另一輸入端,U9C的輸出端(產(chǎn)生音量調(diào)節(jié)信號(hào)VOL)接四D觸發(fā)器U12(74LS75)的使能端E01、E02;正或門U7B的輸出接正或非門U9A和U9B的另一輸入端,U9B的輸出端與八D觸發(fā)器U1(74LS273)的控制端CLK和正或門U8C的一輸入端連接。
三態(tài)門U3將該板的狀態(tài)送給主機(jī),包括語(yǔ)音處理器U11的寫信號(hào)Write、最低地址位A0信號(hào)和八D觸發(fā)器U1的Q8端狀態(tài)信號(hào);具體電路連接為正或非門U9A的輸出端與三態(tài)門U3B、C、D的控制端連接;
三態(tài)門U3D的輸入端與語(yǔ)音處理器U11的寫端Write連接,U3D的輸出端和主機(jī)總線的D2連接;三態(tài)門U3C的輸入端與語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10、語(yǔ)音處理器U11的最低地址端A0連接,U3C的輸出端與主機(jī)總線的D1連接;三態(tài)門U3B的輸入端接八D觸發(fā)器U1的一輸出端Q8,U3B的輸出端接主機(jī)總線的的D0端。
另外,接口電路中的U4,U5,U6A、B、C,U7A、B、C、D,U8A、B,U9A、B、C可以用一片通用可編陣邏輯(GAL20V8)來(lái)實(shí)現(xiàn)。可借助于可編程工具將這部分邏輯關(guān)系寫入GAL20V8,這樣作可以縮小體積,提高可靠性,但目前這種集成電路價(jià)格較貴。
語(yǔ)音選擇器,見圖2,它由八D觸發(fā)器U1(74LS273)、反相器U6E、U6F(74LS04)、跳線選擇器SW1、SW2、SW3(可采用雙排插針或雙排插座)及短路套1構(gòu)成。語(yǔ)音選擇器完成模式選擇、語(yǔ)音內(nèi)容選擇,復(fù)位機(jī)制產(chǎn)生。其各元器件之間及與其他的電路之間的連接為八D觸發(fā)器U1的輸入端D1-D8與主機(jī)總線D0-D7相連,輸出端Q1-Q6與跳線選擇器SW1的一端口分別相連,U1的輸出端Q7與語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的地址端A15相連,作用是選擇語(yǔ)音存儲(chǔ)器高位地址,U1的輸出端Q8與三態(tài)門U3B(74LS126)的輸入端相連,作為該板模式選擇和忙狀態(tài)用;反相器U6F的輸入端與U1的輸出端Q8相連,U6F的輸出端接正或非門U9D的一輸入端和語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的片選端CE;U9D的輸出端與正或門U8C的另一輸出端連接,U8C輸出端(產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)RESET)接語(yǔ)音處理器U11的Reset端。
復(fù)位信號(hào)RESET在兩種情況下產(chǎn)生一是主機(jī)送來(lái),二是由語(yǔ)音處理器送來(lái),當(dāng)調(diào)用語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的數(shù)據(jù)發(fā)聲時(shí),可以按應(yīng)用需要在跳線選擇器SW1、SW2、SW3上配置短路套來(lái)控制語(yǔ)音長(zhǎng)度。
跳線選擇器SW1的另一端口分別與跳線選擇器SW2的一端口及語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的地址端A9-A14相連,SW1起選擇語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10地址的作用。跳線選擇器SW2另一端口分別與語(yǔ)音處理器U11的地址端A9-A14及跳線選擇器SW3的一端口相連,SW2起連接地址線選擇語(yǔ)音長(zhǎng)度的作用。跳線選擇器SW3的另一端口連接在一起與反向器U6E(74LS04)的輸入端相連,SW3起選擇復(fù)位信號(hào)作用。U6E的輸出端接U1的清除端CLR和正或非門U9D的另一輸入端。
圖2所示語(yǔ)音選擇器電路中的跳線選擇器SW1、SW3上配置的短路套1,是用于發(fā)聲鍵盤的情況,具體連接為八D觸發(fā)器的輸出端Q1-Q6通過(guò)SW1與語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的地址端A9-A14相連,U11的地址端A9通過(guò)SW3與反相器UE的輸入端相連。
語(yǔ)音存儲(chǔ)器(圖3)采用可擦除只讀存儲(chǔ)器U10(27512),它的一組地址端A0-A8與語(yǔ)音處理器U11的地址輸出端A0-A8連接,另一組地址端A9-A14分別與跳線選擇器SW1、SW2連接,U10的輸出使能端OE與語(yǔ)音處理器U11的讀端Read相連;語(yǔ)音存儲(chǔ)器的作用是存儲(chǔ)固定的語(yǔ)音數(shù)據(jù),可根據(jù)需要配置存有不同數(shù)據(jù)的只讀存儲(chǔ)器。
語(yǔ)音處理器及音頻電路(圖3),由語(yǔ)音處理器U11(UM5100)及由運(yùn)算放大器U14(LM324)、功率放大器U15(LM386)、四D觸發(fā)器U12(74LS75)、8選1模擬開關(guān)U13(4051)、電阻R1-R26,電容C1-C17連接而成。語(yǔ)音處理器U11和音頻電路的電路連接,基本與語(yǔ)音處理器(UM5100)生產(chǎn)廠家提供的電路一致。其不同之處在于音量調(diào)節(jié)電路采用了分檔數(shù)控電路。
音量調(diào)節(jié)電路由四D1觸發(fā)器U12、8選1模擬開關(guān)U13、電阻分壓電路R20-R26組成。其電連接四D觸發(fā)器U12輸入端D0-D2接主機(jī)總線的D0-D2連接,U12的輸出端Q0-Q2接8選1模擬開關(guān)U13的選擇輸入端A、B、C,U12的使能控制端E01、E23并接后與正或門U9C的輸出端相連;8選1模擬開關(guān)U13的模擬輸入端X0-X7接電阻分壓電路R20-R26;其模擬輸出端X經(jīng)電容C12接功率放大器U15的輸入端+I(xiàn)N。由主機(jī)送來(lái)的音量調(diào)節(jié)碼來(lái)選擇8選1模擬開關(guān)U13的接通線,從而選擇分壓比,達(dá)到調(diào)節(jié)音量的效果。
話筒(MIC)與音頻電路中的電容C1及地連接,揚(yáng)聲器(SPK)與音頻電路中電容C17的負(fù)極及地連接。
權(quán)利要求1.一種用于微型個(gè)人計(jì)算機(jī)上的語(yǔ)音處理器開發(fā)應(yīng)用板,包括與主機(jī)的接口電路、語(yǔ)音處理器、音頻電路,其特征是①語(yǔ)音選擇器電路,由八D觸發(fā)器U1、反相器U6∶E、U6∶F、跳線選擇器SW1、SW2、SW3及短路套1構(gòu)成,其各器件之間及與其他電路之間的電連接為八D觸發(fā)器U1的一組輸入端D1-D8與主機(jī)總線的D0-D7相連,一組輸出端Q1-Q6與跳線選擇器SW1的一端口分別相連,U1的輸出端Q7與語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的地址線A15相連,U1的輸出端Q8與三態(tài)門U3∶B的輸入端和反相器U6∶F的輸入端相連;反相器U6∶F的輸出端接正或門U9∶D的輸入端和與語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的片選端CE相連;跳線選擇器SW1的另一端口與跳線選擇器SW2的一端口及語(yǔ)音存儲(chǔ)器U10的地址線A9-A14相連,跳線選擇器SW2另一端口與語(yǔ)音處理器U11的地址線A9-A14及跳線選擇器SW3一端口分別相連,跳線選擇器SW3的另一端口連接在一起與反向器U6∶E(74LS04)的輸入端相連;U6∶E的輸出端接U1的清除端CLR和正或非門U9∶D的另一輸入端。U9∶D的輸出端接U8∶C的輸入,U8∶C的輸出端接U11的復(fù)位端Reset。②語(yǔ)音存儲(chǔ)器采用可用存有不同的固定語(yǔ)音單字、詞或語(yǔ)句的可擦除只讀存儲(chǔ)器U10,它的一組地址端A0-A8與語(yǔ)音處理器U11的地址輸出端A0-A8連接,另一組地址端A9-A15與跳線選擇器SW1、SW2分別連接,U10的輸出使能端OE與語(yǔ)音處理器U11的讀端Read相連;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)音處理器開發(fā)應(yīng)用板,其特征是音頻電路中的音量調(diào)節(jié)電路由四D觸發(fā)器U12、8選1模擬開關(guān)U13、電阻分壓電路R20-R26連接而成,其元器件之間及與其他電路間的電連接為四D觸發(fā)器U12輸入端D0-D2接主機(jī)總線的D0-D2連接,U12的輸出端Q0-Q2接8選1模擬開關(guān)U13的選擇輸入端A、B、C,U12的控制端E01、E23并接后與正或門U9C的輸出端相連;8選1模擬開關(guān)U13的模擬輸入端X0-X7接電阻分壓電路R20-R26;其模擬輸入端X與電容C12連接。
專利摘要一種用于IBM-PC系列微機(jī)的多用途語(yǔ)音處理器開發(fā)及應(yīng)用板,它由語(yǔ)音處理器、音頻電路、接口電路、語(yǔ)音選擇器、語(yǔ)音存儲(chǔ)器組成。這種結(jié)構(gòu)可對(duì)合成語(yǔ)句的固定段和變化段分別處理,合理存放。并對(duì)語(yǔ)音錄入、選擇播放、分析、編輯、合成提供支持。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、用途多等特點(diǎn)。它既可用于有聲系統(tǒng)的開發(fā),又可直接用于語(yǔ)音錄入/播放、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)及合成的應(yīng)用場(chǎng)合,如有聲檢測(cè)報(bào)告、語(yǔ)音提醒和有聲CAI等方面。
文檔編號(hào)G06F3/16GK2099361SQ9122395
公開日1992年3月18日 申請(qǐng)日期1991年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月31日
發(fā)明者陳凡, 羅四維 申請(qǐng)人:北方交通大學(xué)
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