專利名稱：以光盤為存儲介質(zhì)的便攜式數(shù)字化交互式語言學(xué)習(xí)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字音頻電子產(chǎn)品領(lǐng)域，是一種以光盤為信息存儲介質(zhì)，使用先進的數(shù)字處理電路和數(shù)字音頻處理技術(shù)，可以進行長時間交互式語言學(xué)習(xí)的便攜式數(shù)字化語言學(xué)習(xí)機。
目前常見的外語學(xué)習(xí)機，一般都是在盒式錄放音機的基礎(chǔ)上，增加固體錄放音電路和帶速控制電路而成，可以提供變速放音功能和復(fù)讀等有限的功能。但因為磁帶機只能順序放音的缺點，使用戶無法迅速找到所需的內(nèi)容，不得不在反復(fù)倒帶上浪費大量寶貴的學(xué)習(xí)時間，大大降低了學(xué)習(xí)效率。隨著多媒體計算機的普及應(yīng)用和現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，人們越來越認識到結(jié)合圖象，聲音和互動操作的交互式學(xué)習(xí)的突出效果。而現(xiàn)有的語言學(xué)習(xí)機，受到技術(shù)因素的限制，無法實現(xiàn)交互的要求，用戶只能被動地接受聲音，而沒有更多的主動性，從而難以獲得良好的學(xué)習(xí)效果。同時，磁帶固有的音質(zhì)損耗問題也是難以解決的。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高保真音質(zhì)，可以實現(xiàn)聲圖文并茂的交互式語言學(xué)習(xí)，并且具有錄音，復(fù)讀，變速不變調(diào)放音，語音識別和矯正等先進功能的數(shù)字化便攜式語言學(xué)習(xí)機。
本學(xué)習(xí)機使用CD-ROM光盤為存儲介質(zhì)。交互式教學(xué)所需的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字壓縮后結(jié)合交互信息存儲在光盤上。學(xué)習(xí)機通過鍵盤接受用戶的操作，根據(jù)光盤上存儲的交互信息和音頻數(shù)據(jù)，回放出聲音，并通過液晶顯示器顯示提示信息和操作結(jié)果，從而完成交互式學(xué)習(xí)功能。利用數(shù)字電路技術(shù)和數(shù)字信號處理器強大的運算能力，本機可以實現(xiàn)錄音，復(fù)讀，變速不變調(diào)放音，語音矯正等多種高級功能，能極大地提高使用者的學(xué)習(xí)效率和效果。
本發(fā)明由光盤驅(qū)動器，液晶顯示器，鍵盤，微控制電路，數(shù)字信號處理電路，存儲卡接口，由立體聲DAC和放大器組成的音頻重放電路，由話筒和ADC電路組成的聲音數(shù)字化電路及電源管理單元構(gòu)成。
光盤驅(qū)動器是用于從光盤上讀取數(shù)據(jù)的機械和電子一體化裝置。由光盤驅(qū)動電機，激光拾取頭和滑車導(dǎo)軌組成。光盤放入后，在驅(qū)動電機的驅(qū)動下，以一定速度旋轉(zhuǎn)。激光頭發(fā)射出一束紅外線激光束，經(jīng)透鏡聚焦在光盤的數(shù)據(jù)反射層上。被反射的光束被光電接收管接受后還原為攜帶信息的脈沖電信號。驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，滑車的位置以及透鏡的會聚由光驅(qū)控制電路根據(jù)反饋信號自動調(diào)節(jié)。從光盤上讀取的數(shù)字信號由嵌入的微控制器處理。
液晶顯示器采用大屏幕點陣式圖形液晶顯示器，由液晶顯示板，背光電路和驅(qū)動電路組成。負責(zé)顯示各種操作提示、狀態(tài)、進度等文字和圖形交互信息。
液晶顯示器微控制電路使用低功耗微處理器一些接口電路和存儲器構(gòu)成，負責(zé)整個學(xué)習(xí)機的功能運作。它通過掃描鍵盤獲得并執(zhí)行用戶的操作，控制液晶顯示器顯示圖形和文字信息。它還通過光驅(qū)控制器控制光盤驅(qū)動器完成各種數(shù)據(jù)讀取操作，并負責(zé)處理和解釋從光盤上讀到的數(shù)據(jù)。微控制電路含有一片用作數(shù)據(jù)緩存的RAM，用來實現(xiàn)復(fù)讀功能和一定時長的光驅(qū)抗震功能。微處理器的程序存儲在一片F(xiàn)LASH ROM中，這樣，學(xué)習(xí)機可以在置入含有新版本的控制程序的升級光盤時，通過更新自己的程序完成自動升級，從而使學(xué)習(xí)機可以在無需改動硬件的情況下增加新的功能和支持新的數(shù)字音頻格式。為了存儲用戶學(xué)習(xí)的進度，成績等信息，本機具有Smart Media卡的接口，可以將有關(guān)信息存入存儲卡。
音頻信號編解碼，變速不變調(diào)等功能由低功耗的高性能數(shù)字信號處理器實現(xiàn)?？梢赃x用TI公司的TMS32C55X系列DSP芯片。它具有高速，低功耗，內(nèi)置可重寫的程序存儲器的特點，可以滿足本學(xué)習(xí)機的需要。數(shù)字信號處理器將解碼后的PCM音頻信號由給立體聲DAC還原為模擬音頻信號并由功放放大后輸出。
本學(xué)習(xí)機的音頻壓縮和解碼以MP3(MPEG1 LAYER3)格式為主，同時兼容其它格式。MP3格式的壓縮率可以達到12∶1，使用MP3格式，可以有效的提高一張光盤所能存儲的語音數(shù)據(jù)的播放時間。這樣，即使是使用3.5英寸的容量為128MB的光盤，也能進行長達2小時以上的連續(xù)放音。如果適當(dāng)降低音質(zhì)的話，可以成倍的提高放音時長。這樣，為使用小光盤以減小學(xué)習(xí)機體積提供了條件。對于其它音頻格式包括CD-DA的支持，使本學(xué)習(xí)機幾乎不增加生產(chǎn)成本就可以具有CD隨身聽和MP3播放機的功能。
變速放音功能對于語言學(xué)習(xí)非常重要，可以使用戶根據(jù)自己的聽力水平適當(dāng)減少或增加聽音的難度。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)機通過簡單地改變走帶的速度實現(xiàn)變速功能，不可避免地使聲音的音調(diào)發(fā)生變化，降低了聽音的效果。本學(xué)習(xí)機的變速不變調(diào)放音功能在變速放音的同時，使用數(shù)字信號處理電路對音頻信號進行時域-頻域-時域的變換，并在頻域根據(jù)放音速度對音調(diào)按比例進行調(diào)節(jié)，使音頻信號依然保持原有音調(diào)，同時還大大拓寬了速度變化的范圍，更好地提高了聽力訓(xùn)練的效果。
本學(xué)習(xí)機的外觀如附圖所示。圖一為前面板示意圖，其中1為液晶顯示屏，2為功能按鍵。圖二為學(xué)習(xí)機的后蓋，同時也是光盤艙蓋3，4為用于觀察光盤的透明窗。圖三為斜視圖，其中5為耳機插孔，6為光盤艙蓋。圖四為光盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中7為讀取窗口，8為光盤夾軸，9為電池艙，10為光頭組件。
與目前的學(xué)習(xí)機相比，本學(xué)習(xí)機具有顯著的優(yōu)點。它可以完成聲圖文并茂的交互式語言學(xué)習(xí)，并且可以記錄學(xué)習(xí)的進度和練習(xí)的成績。使用經(jīng)過壓縮的數(shù)字音頻，每張3.5英寸光盤可以存儲兩個小時以上的具有CD音質(zhì)的立體聲信號，而4.75英寸光盤則可以達到十個小時以上。由于光盤可以自由定位，用戶可以迅速找到所需的內(nèi)容，使用更方便。由于本機采用了數(shù)字處理電路和技術(shù)，可以實現(xiàn)錄音，復(fù)讀，變速不變調(diào)放音等多種高級功能。使用高性能的處理器，甚至可以對用戶的發(fā)音進行識別和矯正。本機采用便攜式設(shè)計，用戶可以充分利用空余時間，隨時隨地學(xué)習(xí)外語。同時，本學(xué)習(xí)機還具有CD隨身聽和MP3播放機的功能，可以在學(xué)習(xí)之余聆聽音樂。自動升級功能可以確保用戶能夠在未來輕易的升級自己的學(xué)習(xí)機來獲得新的功能，最大限度保護了用戶的投資。
附

圖1為本學(xué)習(xí)機的前面板正視圖。
附圖2為本學(xué)習(xí)機的后蓋示意圖。
附圖3為本學(xué)習(xí)機的側(cè)視圖。
附圖4為光盤驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本學(xué)習(xí)機的電路原理框圖。
權(quán)利要求
1．一種便攜式數(shù)字化語言學(xué)習(xí)機，由光盤驅(qū)動器，液晶顯示器，鍵盤，微控制電路，數(shù)字信號處理電路，存儲卡接口，由立體聲DAC和放大器組成的音頻重放電路，由話筒和ADC電路組成的聲音數(shù)字化電路及電源管理單元構(gòu)成。其特征在于使用光盤作為存儲介質(zhì)，經(jīng)過壓縮的音頻數(shù)據(jù)結(jié)合交互信息記錄在光盤上，在微處理器的控制下由光盤驅(qū)動器讀出光盤上的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后通過液晶顯示器和耳機以聲音、文字和圖形的形式反映給使用者，并通過鍵盤接受使用者的操作，完成交互式語言學(xué)習(xí)過程。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式數(shù)字化語言學(xué)習(xí)機，其特征在于使用光盤作為存儲介質(zhì)，并使用光盤驅(qū)動器讀取光盤上的數(shù)據(jù)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式數(shù)字化語言學(xué)習(xí)機，其特征在于音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后結(jié)合交互信息存儲在光盤上。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式數(shù)字化語言學(xué)習(xí)機，其特征在于使用高性能的數(shù)字信號處理器進行數(shù)字音頻信號處理，完成放音、復(fù)讀、變速不變調(diào)放音等功能。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式數(shù)字化語言學(xué)習(xí)機，其特征在于具有存儲卡的接口，可以將用戶的學(xué)習(xí)進度、成績等信息存在存儲卡上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字化便攜式語言學(xué)習(xí)機,由光盤驅(qū)動器,微處理器,數(shù)字信號處理器,液晶顯示器等組成。本學(xué)習(xí)機使用光盤存儲數(shù)字音頻數(shù)據(jù)和交互信息,通過微處理器和數(shù)字信號處理器對數(shù)字信號進行處理,可以實現(xiàn)長時間交互式聽音學(xué)習(xí),復(fù)讀,變速不變調(diào)放音,做練習(xí),發(fā)音矯正等高級功能。由于使用光盤作為存儲介質(zhì),從而有效減小了體積和降低了介質(zhì)發(fā)行成本。本發(fā)明具有學(xué)習(xí)效果好,使用方便,便于攜帶的特點,是使用磁帶的普通外語學(xué)習(xí)機的革新?lián)Q代產(chǎn)品。
文檔編號G11B31/00GK1299135SQ00115798
公開日2001年6月13日 申請日期2000年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月23日
發(fā)明者李梁海 申請人:李梁海