一种网络互动语音玩具组件的制作方法

专利名称：一种网络互动语音玩具组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能和互联网络互动的教育、娱乐电子玩具组件。
背景技术：
目前，市场上有很多类型的发声玩具，大多采用的技术是将节目音频文
件固化存储到玩具硬件的FLASH中，用户通过一些预先设定好的固定按键播 放其节目内容。这种内容固化、封闭的发声玩具，使得玩具可播放的节目内 容无法得到更新和扩充，用户在收听音频节目时只能被动接受，无法实现在 收听节目的同时和节目进行互动。 一般的此类玩具由于内容封闭缺乏交互性， 使得这类发声玩具趣味性和参与性低，耐玩性较差。 发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题的存在，提供一种能够通过互联网络， 按照用户的年龄、性别和兴趣爱好自动更新、下载节目内容。通过脚本编程 来实现控制节目播放、接收用户输入信息、根据用户输入信息控制后续播放、 驱动软、硬件函数、驱动网络访问并且能输出处理数据的网络互动语音玩具 组件。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的 一种网络互动语音玩具组件，包括 存储器，用来存储音频节目数据，用户操作信息等数据； 音频解码器，用来播放存储器中的音频数据文件；通讯模块，用来进行节目的更新和硬件与PC之间的数据通讯； 微控制器，用来控制音频节目播放、接收用户输入信息、根据用户输入 信息控制后续播放、输出处理数据，实现交互式问答。 其中上述网络互动语音玩具组件还包括有 录音模块，用来录制用户语音数据；
LED点阵显示屏，通过点亮对应顺序的LED灯实现图像显示； 时钟模块，用来设置报时和定时闹钟的功能；
按键模块，用来输入用户操作信息，该按键模块报时键、播放/暂停键、 系统电源、节目上下跳转键、音乐节目键、学英语节目键、讲故事节目键、 语音邮件键、互动游戏和知识问答键、录音键、答题选择按键、音量控制键;
电源模块，用来进行电池的电源管理。
本实用新型的有益效果是通过互联网络实现节目的自动更新，在节目 播放的同时通过用户的按键输入实现如下交互节目交互式问答、互动故事、 多线故事、交互语音游戏及互动教学等。用户通过这种玩具可以控制故事的 结局、参与游戏、回答问题，真正实现人机的互动。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图l是本实用新型的结构组成示意图； 图2是本实用新型脚本音频包结构组成示意图； 图3是本实用新型与互联网节目库之间实现自动下载更新的流程图； 图4是本实用新型的脚本音频包的执行流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的网络互动语音玩具组件，包括
存储器，用来存储音频节目数据，用户操作信息等数据；
音频解码器，用来播放存储器中的音频数据文件；
通讯模块，用来进行节目的更新和硬件和PC之间的数据通讯，本实用 新型中通讯模块采用USB模块，即通过USB模块实现数据通讯；
脚本音频包文件，带有自身脚本所需要的包括有多种采样率和压缩格式 的语音、音乐、音效和控制数据文件的片段的所有资源文件，每一个脚本数 据音频包中都有一套相应的智能交互脚本，播放程序通过执行其中的脚本文 件就可自动完成一系列的智能命令，并控制客户端软件和硬件完成多种功能；
微控制器，用来解释脚本命令并控制和管理各种器件并使其协同工作， 控制音频节目播放、接收用户输入信息、根据用户输入信息控制后续播放、 驱动软、硬件函数、驱动网络访问并且能输出处理数据，实现交互式问答、 互动故事、多线故事、交互语音游戏及互动教学等功能，通过互联网络，按 照用户的年龄、性别和兴趣爱好自动更新、下载节目内容。
所述的网络互动语音玩具组件，还包括有
录音模块，用来录制用户语音数据；
LED点阵显示屏，通过点亮一定顺序的LED灯实现图像显示； 时钟模块，用来设置报时和定时闹钟的功能；
按键模块，用来输入用户操作信息，该按键模块包括报时键、播放/暂停 键、系统电源、节目上下跳转键、音乐节目键、学英语节目键、讲故事节目 键、语音邮件键、互动游戏和知识问答键、录音键、答题选择按键、音量控 制键；电源模块，用来进行电池的电源管理。
其中本实用新型所述的网络互动语音玩具组件以 一《效控制器为核心，该
微处理器可釆用Intel MCS-51系列、Atmel 89C51/52、 Atmel89C，连接存储 器进行数据的读取和存储，微控制器按照要求读取存储器中存储的音频文件 数据，调入数据到音频解码器解码后进入功放模块实现音频数据的播放。MIC 采集的声音信号通过录音模块转换成为数字文件并存储在存储器中，以备系 统需要播放是调用。按键控制将接收到的用户按键编码并将编码信息发送到 微控制器进行处理。时钟模块的时钟系统通过和微控制器的设置实现报时和 定时闹钟的功能。当系统需要显示输出时微控制器控制LED矩阵按照一定的 图像矩阵数据点亮LED矩阵上的LED灯以显示图像。通讯模块通过微控制 器的存储器的编程处理用来实现USB方式在PC电脑和硬件之间上下传数据 文件，实现硬件节目内容的更新。电源模块是电池电源管理系统。
如图2所示，本实用新型所述的脚本音频包文件为其带有自身脚本所需
要的所有资源文件(多种采样率和压缩格式的语音、音乐、音效和控制数据 文件的片段)，每一个脚本数据音频包中都有一套相应的智能交互脚本，播 放程序通过执行其中的脚本文件就可自动完成一系列的智能命令，并控制客 户端软件和硬件完成多种功能。该脚本音频包文件包括有头文件、命令脚本、 音频信息及音频数据段，其中头文件是音频包的基本信息，通过它脚本解释 程序能初始化播放过程，定义音频文件的播放信息和各数据文件的存储地址 信息。命令脚本为由多条命令脚本组成的数据项，每条命令数据为固定长度。 音频信息为由多条音频片段信息组成的数据项，包括每个音频数据片段开始 处的偏移地址，数据段长度等存储信息，每条命令数据为固定长度。音频数据段是播放的音频文件片段数据。
本实用新型所述的网络互动语音玩具组件的实现方法，包括以下步骤
(1) 、按下电源键后系统开始加载电源，微控制器开始执行初始化程序， 播放开机音频并开启LED矩阵屏幕显示开机欢迎图案，而后打开按键接收模 块等待用户输入信息并判断所要执行的命令，如执行命令为数据同步与节目 更新则转到步骤5，如执行命令为报时与闹钟则转到步骤4，如执行命令为录 音则转到步骤3，如执行命令为语音互动节目则转到步骤2;
(2) 、进入语音互动节目，所述语音互动节目包括有音乐节目、学英语 节目、讲故事节目、语音邮件节目、互动游戏和知识问答节目共6个类型的语 音节目，用户按下对应节目按键选择节目后，微控制器在存储器中调出对应 的节目包进行播放，此时所述的节目播放包括以下步骤
(21) 、微控制器在存储器中调出对应的脚本音频包，此时所述的脚本音 频包为带有多段独立的语音、音乐、音效和命令数据的文件，每一个脚本数 据音频包中都有一套相应的智能交互脚本，播放程序通过执行其中的脚本文 件就可自动完成一系列的智能命令，并控制客户端软件和硬件完成多种功能；
(22) 、微控制器读取脚本音频包中的脚本命令，此时所述的脚本命令 为一组用于控制播放和用户输入的信息编码并获取播放该语音互动节目的交 互播-;改方法；
(23) 、微控制器读取第一条命令，按照脚本命令中的信息定位音频包播 放的起止位置即某一个音频片段，并按照命令中的起始位置定位播放指针，
读取音频数据到音频解码器中播放，在播放到结束位置后再读取下一条命令; 如果第二条命令是要求用户输入，微控制器将开始接收交互按键的按键数据，用户按键输入后，微控制器将对用户输入的按键编号和命令中的数据进行比 较，当用户输入和命令中定义的正确输入数据相同时说明用户判断正确，微 控制器将在存储器中记录用户操作的正确信息，以供系统同步时将用户的操 作信息记录到互联网平台中。接着微控制器读取第三条命令重新定位下段音
频的起止位置并开始播放，如此执行命令直到脚本结束；
(3) 、进入录音，用户按下键后开启录音功能，录音模块开始接收拾音 输入，微控制器将数据按照一定压缩比例压缩后保存到存储器中，系统提供 20秒的录音时间，超过规定录音时间后系统将停止录音，然后自动播放录音 数据；
(4) 、进入报时与闹钟，按下报时键启用语音报时，微控制器将会读出 系统时钟的当前时间数据，并调用存储器中的对应音频数据播放。PC端设定 好闹钟叫醒时间数据后，在指定时间到来时微控制器将会播放事先设定好的 音频数据播放。系统定时开关机的数据可从PC端进行设置，在指定时间内如 果没有播放动作，系统将执行自动关机；
(5) 、进入数据同步与节目更新，玩具通过USB线和PC连线后，PC 软件系统会自动查寻到该硬件系统的唯一硬件编号(特征编号)并识别设备， 联机后PC会在硬件的存储器中查找硬件参数表，并读取该表相应参数。硬 件参数表中包括了硬件的节目文件信息和用户的操作情况(如用户已经听了 那些故事，那些还没有听过，或者是某个故事已被用户听到那个段落，互动 式游戏用户的操作情况如积分等，用户设定的定时开机时间等信息)PC的同 步软件读取上述信息，获取用户在硬件上的操作数据后，PC软件将在硬件存 储器中删除用户已经播放完毕的节目数据包，并根据网络服务平台提供的最新节目列表下载新节目到PC上，而后将新节目数据包通过USB同步传输到 硬件存储器中，如果存储器中有录音文件会被传送到PC中，之后用户的操 作的相关数据将会一 同上传到网络服务平台。
(6)、在用户操作的整个过程中，微控制器会按照预先设定好的显示程 序，控制LED矩阵灯显示各种图形和动画，以增加用户的操作玩具的感知。 其中图3所示说明了脚本音频的执行流程和方法，程序首先读取音频包 中的头文件信息对其执行版本、音频压缩格式和采样率进行定义和初始化， 而后装载脚本数据表并定位数据指针在第一条主音频数据项上，播放主音频 文件片段，播放结束后执行第一条主命令，主命令播放提问音频并等待用户 输入回答信息，用户回答信息输入后脚本解释程序记录用户输入信息并比较 输入信息，根据用户输入回答的信息跳转执行对应辅助命令，辅助命令执行 后返回主音频播放过程，脚本数据表指针定位在下条数据项上重复以上过程 直到结束。例如有一个脚本音频包，其中的脚本要求硬件播放一段音频 "1+1= ，，后等待用户输入，之后如果用户按下按键中的1键就播放音频"错 误，，，如果用户按下2键就播放音频"正确"。系统调入脚本音频包后会自动在 该文件中找到命令脚本，按照脚本的要求在文件中找到音频文件定位信息， 按照音频信息中的信息确定此段音频的实际存储地址，将音频解码器的播放 指针定位到音频数据段中对应存储位置，读取音频数据送入到音频解码器中 解码播放，播放结束后根据命令脚本的脚本命令等待用户按键输入，如果用 户按下按键中的l键，系统将按照上述方法在脚本音频包文件中定位"错误，， 音频并播放，按下按键中的2键，系统就会定位"正确"音频并播放。另外， 用户的所有操作将会被记录，在硬件和PC同步时系统会自动将用户的操作信息发给互联网中心平台。
图4所示说明了玩具通过互联网络自动更新和下载节目流程，节目播发
管理服务器通过定时轮询和用户登录，触发事件向客户机发送节目。当服务 器到轮询时间后将打开在线用户表，调出一条在线用户数据，查看其是否有 新节目需要下载，如果用户没有下载新节目就向用户发送下载节目表，此用 户处理完后继续下一用户直到轮询完所有在线用户。当用户登录系统后就会 触发节目播发管理服务器事件，播发管理服务器同样是会查看其是否有新节 目需要下载，如果用户没有下载新节目就向用户发送下载节目表。当客户机 系统收到新的下载节目表后，就会将其中的节目信息加入到未下载节目表中，
本地节目下载机制在4企测到有新节目时就会打开FTP连接自动下载节目表中 的节目。
报时、闹钟功能，按键信号被按键控制接收后编码传送到微控制器，微 控制器读取时钟模块的当前时间后调出存储器中存储的对应时钟语音文件， 微控制器按照一定顺序组合这些音频文件后将数据发给音频解码器，音频解 码器解码音频文件并播放。时钟模块的时钟到了某个设定好的时间时会触发
一个中断信号，中断信号将被传送到微控制器，微控制器将读取存储器中的 闹响音频文件并提交音频解码器解码音频文件播放。
互动节目播放功能，按键信号经过按键控制编码后传送到微控制器，微
器从存储器中读出节目文件数据后分析该文件头信息并初始化音频解码器， 然后微控制器读出节目文件中的脚本命令并开始执行。首先读出第 一段音频 数据传送到音频解码器解码播放，音频数据播放结束后音频解码器发出播放结束信号到微控制器，而后微控制器通知按键控制等待用户按键的输入，微 控制器接收到按键控制来自按键的信号后将按照脚本命令程序计算出下段待 播放音频文件的存储位置，之后微控制器将从存储器中读出对应的音频数据 片段传送到音频解码器解码播放，同时微控制器将用户的按键操作信息存储 到存储器中以备后用，待此段音频播放结束后微控制器再次通知按键控制等 待用户输入作出新的判断和跳转，如此类推直至脚本结束。微控制器运行脚 本的同时将会在读取存储器中存储的屏幕显示信息数据，微控制器按照一定
的显示程序控制LED矩阵显示图案和动画。
录音功能，微控制器在接收到按键控制来自按键的信号后调用录音程序
并执行，首先通知录音模块初始化模块并开始接收来自MIC的声音信号，而 后声音信号经过录音模块编码压缩后数据将会被立即存储在存储器中，微控 制器将在设定的录音时间到来后关闭录音模块结束录音过程。播放录音时微 控制器将读取存储器中存储的录音音频文件交音频解码器解码播放。
节目更新功能，当硬件通过通讯模块USB设备和PC进行连接时，微控制 器将通过通讯模块和PC进行数据同步，如果在PC的同步信息中发现有需要更 新的数据，微控制器将在存储器中删除过期的节目数据文件，并启动文件传 输程序，通过通讯模块将新的节目数据文件传输到存储器中进行存储，最后 微控制器将读取存储器中的用户操作记录通过通讯模块传输到PC中。
权利要求1、一种网络互动语音玩具组件，其特征在于包括存储器，用来存储音频节目数据，用户操作信息等数据；音频解码器，用来播放存储器中的音频数据文件；通讯模块，用来进行节目的更新和硬件和PC之间的数据通讯；微控制器，用来控制音频节目播放、接收用户输入信息、根据用户输入信息控制后续播放、输出处理数据，实现交互式问答。
2、 根据权利要求1所述的网络互动语音玩具组件，其特征在于所述网络 互动语音玩具组件还包括有录音模块，用来录制用户语音数据；LED点阵显示屏，通过点亮对应顺序的LED灯实现图^f象显示； 时钟模块，用来设置报时和定时闹钟的功能；按键模块，用来输入用户操作信息，该按键模块包括报时键、播放/暂停 键、系统电源、节目上下跳转键、音乐节目键、学英语节目键、讲故事节目 键、语音邮件键、互动游戏和知识问答键、录音键、答题选择按键、音量控 制键；电源模块，用来进行电池的电源管理。
专利摘要一种能够通过互联网自动更新和下载音频节目及播放互动语音节目的网络互动语音玩具组件。本实用新型包括存储器，用来存储音频节目数据，用户操作信息等数据；音频解码器，用来播放存储器中的音频数据文件；通讯模块，用来进行节目的更新和硬件与PC之间的数据通讯；微控制器，用来控制音频节目播放、接收用户输入信息、根据用户输入信息控制后续播放、输出处理数据，通过这种玩具可以控制故事的结局、参与游戏、回答问题，真正实现人机的互动。由于系统是一套完整、独立的硬件模块，可以轻松植入各种毛绒、塑胶公仔玩具体内，极大的扩展玩具和用户的互动性，真正实现寓教于乐。
文档编号G09B7/00GK201255934SQ20082004855
公开日2009年6月10日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者敏 梅, 刚 王 申请人:敏 梅