专利名称：语音图书装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种语音图书装置，特别涉及通过超声波定位技术和语音处理器技术实现的全页面交互的语音图书装置。
背景技术：
目前，公知的交互式语音图书装置，有的采用触摸式按键对应内容区的方式来实现互动，有的用光电技术感应翻页从而发出对应页的声音，另外一些较高级的则采用电磁感应的方式来实现交互。对于按键方式，如果把按键设置在书页下面，则翻页时，重叠较多的纸张会影响按键受力的传导，从而导致按键接触不良，所以只能把书做成薄的或卡片方式。虽然有些采用数字来标记对应内容，把按键设置在书页的旁边，但这种做法已经不是直接式的交互；至于光电方式，则只能控制整页对应的声音，无法就页面内的内容局部互动；电磁感应则摆脱了前两者的限制，可全页面任意交互，当感应板探测到感应笔的位置时，借助微处理器控制发出相应的声音，但感应板的制作不仅较复杂，而且其成本随着感应区面积的增加而很快上升。
本实用新型内容针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种采用超声波测距原理实现定位的语音图书装置，据全书本任意页面任意定位的特点，设计了识别大页码的排版方式并采用了专用的可支持长时间语音发声的处理器，结合处理器的特点，设计了从电脑下载语音数据的功能，降低应用成本，不仅可以全书本任意页面任意交互，而且同基座底板大小无关，结构简单。
本实用新型的技术方案是由图1、图9、图10可见，它包括电源开关、扬声器、壳体和由超声波发射器1、多个超声波接收模块2、语音处理模块3、存储模块4、通信模块5、电源模块6、定位调整按键32组成的语音系统，其中，超声波发射器1的输入端同语音处理模块3的输出发射端相接，超声波接收模块2的输出端同语音处理模块3的中断输入端相接，语音处理模块3的输入端同通信模块5相接，通信模块5的输出端为壳体上的12C通信端口8，电源模块6的控制端同语音处理模块3的电源控制端相接，语音处理模块3的地址数据端同存储模块4的对应端相接，定位调整按键32同语音处理模块3的按键输入端相接。电源管理模块和扬声器同处理器指定的端口相连。
1、超声波接收模块2、语音处理模块3、通信模块5、电源模块6、安装在壳体内，定位调整按键32安装在壳体的面板上。对非活页壳体，2个超声波接收模块2安装在非活页壳体框的左右对称角上(如相互垂直安装在壳体的上部角落)，其接受面同上边框成0-90度角(如呈45度)，对活页壳体，2个超声波接收模块2分别安装在左右活页的左右角，第3个则安装在活页活页壳体框中间上部(可选部分)，左右活页上接受面同上，活页柱上的接受面同下边框平行。超声波发射器1有笔状外壳，外壳前端安装一微型触动开关，尾端接在壳体上。若干按键通过上拉电阻同处理器端口相接，其中，一个安装在笔端的头部，其余的安装在外壳上。
装订在壳体活页夹上的多页印刷页面如图8所示排版，在页框左或右边缘，印上内含0到9共10个数字的圆圈，并在对应该页码号的圆圈上用不同于其他数字的颜色做标记。当翻到某页时，先用笔状超声波发射器1点触该圆圈页码标记，告诉微处理器，将在哪一页操作，然后可点触该页面任意位置，实现互动。
当用户持该笔状超声波发射器1接触书页内容时，笔头的微型开关闭合，控制微处理器发射40KHZ的脉冲信号，驱动发射电路和换能器发射表面声波，同时开始计时，当2个或3个超声波接收模块2接收到信号时，通过解码器产生中断，微处理器停止计时，依据超声测距原理，从而计算出内置超声波发射器1的笔头距各固定接收模块的距离，实现定位。在本装置中，为了提高精度，特别设置了一个用于计算声速和左右握笔方式造成的误差的定位调整按键32，由于该键固定在外壳上，同各接收模块距离已知，在开机首次使用时，用笔状超声波发射器1触该开关，可计算出当前条件下的超声波速度和左右握笔方式造成的微小误差，从而可提高测量精度。微处理器从存储器中找出相应的语音数据并发出声音或音乐。随着书本厚度的增加，近似的二维平面的计算会带来较大的定位误差，降低了定位分辨率，解决问题的简单的方法1在书页中适当调大字体，由于书本厚度已知，该特征可事先存放在其语声卡内，微处理器可据此调整定位分辨率来适应大量页码的书籍。精确的方法2是超声波的发射和接收实际发生在三维空间中，首先利用印刷在边框的页码标记(距离较大，例如对于A4纸，可使得其间距大于1.5cm)来计算出当前页的厚度，即每次翻页点击标记时，计算出该书页标记距离各超声波接收模块的距离，由于标记间距较大，可容纳较大的识别误差，从而仍然可识别出该标记，在底板平面上，对应标记可视为该书页上标记的投影，而且它们距安装在壳体上的各超声波接受模块2距离已知，从而利用勾股定理可计算出第三边的长度，也就是该书页所在的厚度，然后当点击该页其他内容区时，同该点距各超声波接收模块2的距离长度一起利用勾股定理，求出底板上对应点在二维平面中的位置，从而使得一定厚度的任一页面都可以转换到同一平面上作定位处理。采用专用的可支持数小时的语音处理器来满足厚书本对本装置的要求。从而使得本实用新型可以实现全页面交互并支持大页码和长时间发声。
对于单机版，存储语音数据的存储模块4为插卡式ROM存储器，插入壳体的ROM插卡口9中，通过插卡方式内的电连接点同语音处理模块3相接；对于网络版，存储模块4为插卡式ROM存储器换成Flash存储器，存储模块4的F1ash形式安装在壳体内，增加一个用微处理器端口模拟12C方式的通信口，即通过通信模块5的12C通信端口8可与外部电脑并口相连接。
本实用新型的有益效果是，在交互定位发声时，摆脱了对底板大小的依赖，结构简单，同时，页码识别的方式和长时间发声处理器的应用，保证了本装置可适应多种厚度的书籍。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1本实用新型的原理框图图2本实用新型的语音处理器的电原理图图3本实用新型的超声波发射器的电原理图图4本实用新型的超声波接收模块的电原理图图5本实用新型的电源模块的电原理图图6本实用新型的单机版的存储模块的电原理图图7本实用新型的网络版的Flash存储器的电原理图图8本实用新型的页码标记示意图图9本实用新型的外壳示意图(含3个超声波接收模块)图10本实用新型的外壳示意图(含2个超声波接收模块)具体实施方式
实施例一本实用新型是这样来实现的以单机版、3个超声波接收模块2为例。3个超声波接收模块2如图9所示安装在活页壳体上。
选长时间发声的语音处理器SC-614，如图2，数据总线22连到语音处理器21(SC-614)的E口，超声波发射接收控制及定位调整信号线23同处理器21的D2D3D4中断口及C5C6C7口相连。模拟的12C通信口24通过保护二极管及上拉电阻连到处理器21的C3C4口，地址总线25同处理器21的G口和A口连接，可用剩余的A口和B口继续扩展成更大的寻址空间，支持大容量长时间发声。电源管理按键26连到处理器21的C2口，存储器读写控制线27连到处理器21的B7COCl口，32欧的扬声器28连到处理器21的DACM口和DACP口。处理器时钟电路29连到处理器21的时钟口，处理器复位电路10接到处理器21的RESET脚，电源控制开关20接到处理器21的PD7口。
如图3，笔头触控开关31和定位调整按键32通过上拉电阻接到图2中的超声波发射接收控制及定位调整信号线23，升压变压器33的输入信号来自图2中的超声波发射接收控制及定位调整信号线23中的发射线且通过推挽方式驱动，其输出峰值电压控制在15V以下，此输出部分同电容电阻组成谐振于40KHz的网络，驱动40KHz的超声波发射器34，此发射器可全方位发射表面声波。
如图4，超声波接收模块2中的40KHz超声波接收器41的输出通过电容电阻接到单电源运放42(LM358)的输入，单电源运放42(LM358)的输出通过电容接到音频解码电路43(LM567)的输入，音频解码电路43(LM567)的中心频率调整在40KHz，解码输出中断信号线44均连到图2中的超声波发射接收控制及定位调整信号线23。用3组相同的以上连接，分别组成3个超声波接收模块2。
如图5，两节1.5V干电池51的输出通过二极管同微处理器专用电源56相接，同时连到用作控制总电源电子开关53的三极管的发射极，控制总电源的电子开关53的输出通过一电感同DC-DC转换器52(RH5R1501B)的输入相接，其基极同电子开关53的控制线57相连，DC-DC转换器52(RH5R1501B)的输出经过二极管连到控制处理器以外部件电源的电子开关54的发射极，同时连到微处理器专用电源56。控制处理器以外部件电源的电子开关54的集电极连到+5V电源55，其基极同电子开关54的控制线58相接。
如图6，ROM存储器61通过地址总线62、数据总线63、读信号线64以及片选信号线65分别同图2中的语音处理器21(SC-614)的地址总线25、数据总线22以及存储器读写控制线27相连。ROM存储器61可根据实际需要进行扩展。地址总线62可连到图2中的语音处理器21(SC-614)预留的A口B口。
如图8，页码标记区81的加重色框数字对应书页码85，每次翻页，须先点击该标记，操作提示的功能区84可更根据内容印制不同的提示，例如做游戏，发声，提问，拼写等。用户可在内容区83和操作提示的功能区84内点击操作。
如图9，左活页壳体90左上角部位超声波接收模块2和右活页壳体91右上角部位的超声波接收模块2的接受面同角落均成45度角，活页部位的超声波接收模块2的接受面同上边框平行。
实施例二本实用新型还可以这样来实现的以网络版、2个超声波接收模块2为例。2个超声波接收模块2如图10所示安装在非活页壳体100上。即对实施例一将如图6所示部分改为如图7，Flash存储器71通过地址总线72、数据总线73、写信号线74、读信号线75以及片选信号线76分别同图2中的语音处理器(SC-614)21的地址总线25、数据总线22以及存储器读写控制线27相连。Flash存储器71可根据实际需要进行扩展。地址总线72可连到图2中的语音处理器(SC-614)21预留的A口B口。对实施例一将如图9所示部分改为如图10，非活页壳体100左上角部位超声波接收模块2和右上角部位的超声波接收模块2的接受面同角落均成45度角。
以上实施例中，壳体上除扬声器、电源开关外，还有12C通信端口8、ROM插卡口9、放置超声波发模块2的槽7和定位调整按键32。
权利要求1.一种语音图书装置，包括有电源开关、扬声器，其特征在于还包括带有多端口和多按键的壳体、装订在壳体上左或右边缘印有特殊记号的多页印刷页面和由超声波发射器(1)、n个超声波接收模块(2)、语音处理模块(3)、存储模块(4)、通信模块(5)、电源模块(6)、定位调整按键(32)组成的语音系统，其中，超声波发射器(1)的输入端同语音处理模块(3)的输出发射端相接，超声波接收模块(2)的输出端同语音处理模块(3)的中断输入端相接，语音处理模块(3)的输入端同通信模块(5)相接，通信模块(5)的输出端为壳体上的12C通信端口(8)，电源模块(6)的控制端同语音处理模块(3)的电源控制端相接，语音处理模块(3)的地址数据端同存储模块(4)的对应端相接，定位调整按键(32)同语音处理模块(3)的按键输入端相接。
2.根据权利要求1所述的语音图书装置，其特征是壳体为活页式或非活页式，有与超声波发射模块(2)外壳相吻合的槽，12C通信端口(8)、ROM插卡口(9)和定位调整按键(32)安装在壳体上。
3.根据权利要求1所述的语音图书装置，其特征是超声波接收模块(2)、语音处理模块(3)、通信模块(5)、电源模块(6)、存储模块(4)的Flash形式安装在壳体内，存储模块(4)的ROM形式，插入壳体的ROM插卡口(9)中，通过插卡口内的电连接点同语音处理模块(3)相接，通过通信模块(5)的12C通信端口(8)可与外部电脑连接。
4.根据权利要求1所述的语音图书装置，其特征是超声波发射器(1)有外壳，外壳前端安装一微型触动开关，尾端接在壳体上。
5.根据权利要求1所述的语音图书装置，其特征是装订在壳体活页夹上的多页印刷页面的排版在每一页的左或右边缘印上包含0到9共10个数字的记号，其中与该页码数字对应的记号用不同于其他数字的颜色做标记。
6.根据权利要求2所述的语音图书装置，其特征是对非活页壳体，超声波接收模块(2)安装在非活页壳体框的左右对称角上，其接受面同上边框成0-90度角，对活页壳体，左右活页分别安装超声波接收模块(2)并加装超声波接收模块(2)于活页壳体框上活页柱的两端，左右活页上接受面同上，活页柱上的接受面同下边框平行。
专利摘要一种语音图书装置，其特征在于通过超声波定位和语音处理器技术实现全页面交互和语音处理，它包括超声波发射器、n个超声波接收模块、语音处理模块、存储模块、通信模块、电源模块、壳体和若干按键。超声波发射器、超声波接收模块、通信模块、电源模块存储模块、若干按键分别与语音处理模块相接，由通信端口可连外部电脑，印刷页面的边缘上印有特殊数字记号，超声波发射器点击书本内容，超声波接收器接收，经相关模块处理后即可发出声音。本装置结构简单，适应多种厚度的图书。
文档编号G09B5/00GK2616965SQ0322416
公开日2004年5月19日 申请日期2003年3月6日 优先权日2003年3月6日
发明者杨洪文 申请人:杨洪文