专利名称：带通信接口和语音合成的遥控手控限时仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制和光电显示技术领域，特别涉及语音合成的计时控制和超高亮显示应用，具体是指一种带通信接口和语音合成的遥控手控限时仪。
背景技术：
教育的发展，大中学校的面试、答辩、辩论和讲演活动日趋增多，往往活动进行过程中时间却难以掌握和控制，经常发生超时现象，主持人口头敦促要抓紧时间或学生匆忙作结，影响效果。有需要采取电子倒计时的时限控制和自动语音提示方法，使在场的所有人能随时看到和听到剩余时间，做到心中有数，以提高效率和体现现代化文明品位。
发明内容本发明的目的就是为了解决上述面试、答辩、辩论和讲演活动中时限控制所存在的问题，创造一种具有可由主持者遥控手控或两者混合控制、时限分钟数预置、启动、停止、系统复位、倒计时显示和超时正向累计显示、语音自动提示并能与计算机进行数据联机通信功能的室内高亮度大屏数码显示限时仪，提供一种广视角的多用途电子限时辅助手段。
本发明是通过下述技术方案来实现的所述带通信接口和语音合成的遥控手控限时仪由机壳和电路板连接构成，其中，机壳面板设有造型字符超高亮指示屏、十分钟位造型数码超高亮显示屏、分钟位造型数码超高亮显示屏、计时单位造型字符超高亮显示屏、遥控接收头、手动复位按键、手动停止按键、手动启动按键、x1分钟预置按键、x10分钟预置按键、机壳背面设有数据联机通信插口、语音音量控制旋钮、发声喇叭和供电电缆，并分别与电路板上相应点相电气连接。
为了更好地实现本发明，所述电路板由单片机控制与处理电路、遥控接收解码电路、手控按键功能电路、遥控与手控联合复位电路、时限数据非挥发性记录电路、字符控制与驱动电路、造型字符超高亮显示电路、数位译码锁存电路、数位控制驱动电路、造型数码超高亮显示电路、语音合成电路、双端语音输出与音量控制电路、语音功率放大电路、数据联机通信电路共同电气连接构成，其相互连接关系为单片机控制与处理电路分别通过遥控接收解码电路信号线、手控按键功能电路信号线、遥控与手控联合复位电路信号线、时限数据非挥发性记录电路信号线、字符控制与驱动电路信号线、数位译码锁存电路信号线、语音合成电路信号线、数据联机通信电路信号线分别与遥控接收解码电路、手控按键功能电路、遥控与手控联合复位电路、时限数据非挥发性记录电路、字符控制与驱动电路、数位译码锁存电路、语音合成电路、数据联机通信电路相电气连接，字符控制与驱动电路还通过造型字符超高亮显示电路信号线与造型字符超高亮显示电路相电气连接，数位控制驱动电路还通过数位译码锁存电路信号线、造型数码超高亮显示电路信号线分别与数位译码锁存电路、造型数码超高亮显示电路相电气连接，双端语音输出与音量控制电路还通过语音合成电路信号线、语音功率放大电路信号线分别与语音合成电路、语音功率放大电路相电气连接。所述造型字符超高亮指示屏、十分钟位造型数码超高亮显示屏、分钟位造型数码超高亮显示屏、计时单位造型字符超高亮显示屏分别由超高亮发光二极管进行“并-串”电气结构造型，其电气连接关系是，以字符屏每屏或数码屏七段中的每段为单位，把单位中的发光二极管总数一分为二，每部分造型的发光二极管先进行相同极性电气“并联”，然后再把两部分结果进行极性顺向电气“串联”，形成一种“并-串”结构显示单元，就能用低电压(5伏)分别对显示单元供电，其结构造型灵活且成本低廉。其中单片机控制与处理电路由集成件U1、晶体振荡器CY、电容C1、C2共同电气连接构成；遥控接收解码电路由集成件U7、电阻R23和电容C3共同电气连接构成；手控按键功能电路由手动停止按键S1、手动启动按键S2、x1分钟预置按键S3、x10分钟预置按键S4共同电气连接构成；遥控与手控联合复位电路由手动复位按键S0、晶体三极管TR1、电阻R20～R22电容C4共同电气连接构成；时限数据非挥发性记录电路由集成件U9、电阻R29、R30共同电气连接构成；字符控制与驱动电路由晶体三极管TR2、TR3、电阻R16～R19共同电气连接构成；造型字符超高亮显示电路由造型字符超高亮指示屏L3、L4、计时单位造型字符超高亮显示屏L5和电阻R15共同电气连接构成；数位译码锁存电路由集成件U2、U3、电阻排RY1共同电气连接构成；数位控制驱动电路由集成件U4、U5、电阻R1～R14共同电气连接构成；造型数码超高亮显示电路由十分钟位造型数码超高亮显示屏L1、分钟位造型数码超高亮显示屏L2共同电气连接构成；语音合成电路由集成件U6、电阻R24、电容C5共同电气连接构成；双端语音输出与音量控制电路由电容C6和C7电阻R25和R26、音量电位器POT共同电气连接构成；语音功率放大电路由集成件U8、电容C8～C12、电阻R27、R28、喇叭SP共同电气连接构成；数据联机通信电路由集成件U10、电容C13～C16、通信插口COM共同电气连接构成；电容C17～C23分别用作直流电源和各集成件供电端的去耦电容。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果1.本发明提供室内高亮度广视角的数码时限倒计时显示和正向计时显示。
2.本发明采取“并-串”结构的发光单元进行字符和数码屏的造型显示，能实现低电压供电，比起同类成品数码屏来成本低廉造型灵活且亮度显著。
3.本发明可分别通过遥控、手控或两者混合方式预置时限分钟数、启动、停止和复位，操作灵活方便，并能快速调显原预置值作新一轮的限时值。
4.本发明可在在操作过程中发出相应的语音提示，用语音报读出相应时刻的分钟值，免除了不规范的口头敦促，提高了工作效率和品位。
5.本发明的能现场记录每轮的实际时间数据且停电数据不失，并能实时与计算机联机通信，便于对数据进行后续分析和评判工作。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的电路方框图；图3是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，在机壳1的工作面板上设有造型字符超高亮指示屏2和3、十分钟位造型数码超高亮显示屏4、分钟位造型数码超高亮显示屏5、计时单位造型字符超高亮显示屏6、遥控接收头7、手动复位按键8、手动停止按键9、手动启动按键10、x1分钟预置按键11、x10分钟预置按键12，机壳背面设有计算机数据联机通信插口13、语音音量控制旋钮14、发声喇叭15、供电电缆16。
如图2所示，本发明的工作原理为遥控接收解码电路18接收到由外部遥控器发射来的预置、启动、停止、复位的红外编码信号，经解码后送到单片机控制与处理电路17进行识别处理，把其中的时限预置数据送数位译码锁存电路24进行译码和锁存，然后经数位控制驱动电路25进行驱动，再送到造型数码超高亮显示电路26，由后续启动信号开始其倒计时显示；同时还启动字符控制与驱动电路22、使造型字符超高亮显示电路23显示出相应的指示符；手控按键功能电路19能通过手动方式向单片机控制与处理电路17发出预置、启动、停止、复位的操作信号，实现与上述遥控器相同的控制功能；单片机控制与处理电路17同时对运行中的时刻点进行监测，当执行某项操作或相应时刻点到达时，向语音合成电路27送出相应语音寻址地址和相应的控制脉冲信号，语音合成电路27把内部存放的语音音素合成为所需语句，经由双端语音输出与音量控制电路28进行音量控制，再送至语音功率放大电路29进行功率放大，驱动喇叭发出相应语音；每轮时限过程的现场时间数据均送至时限数据非挥发性记录电路21进行记录储存，并能把记录的数据通过数据联机通信电路30实时向计算机传送，为后续分析和评判工作提供数值依据；对遥控器或手动按键发出的系统复位信号，均能经由遥控与手控联合复位电路20的控制作用，使单片机控制与处理电路17实现系统复位。
如图3所示，本发明的电路工作原理是红外接收头U7接收到外部遥控器发来的红外预置信号并经解码后，送入U1的INT0输入口，经U1进行识别处理，从输出口P00～P05分别送到U2、U3进行数字译码和锁存，再经U4、U5进行电流驱动，并由电阻R1～R14限流，然后点亮十分钟位造型数码超高亮显示屏L1和分钟位造型数码超高亮显示屏L2，接着由后续的启动信号使其开始倒计时闪烁显示，U1同时从P06口输出高电平，使TR2导通，点亮“-”号字符屏L3，指示出进行的是倒计时状态；到达零分钟后转为超时正向计时显示，U1使TR2截止和L3熄灭，并从P07口输出高电平，使TR3导通，点亮“+”号字符屏L4，指示出进行的是正向计时状态；以“分”为计时单位的造型字符超高亮显示屏L5经电阻R15限流，始终保持点亮状态；U1收到停止信号则停止内部计时，进而经U2和U3的控制作用使L1和L2显示屏数据停止不动；另方面，若按动x10分钟预置按键S4、x1分钟预置按键S3、手动启动按键S2、手动停止按键S1，相应的操作信号经U1识别处理后，实现与上述遥控器同样的控制功能；在“停止”之后若再执行“启动”操作，则不必重复进行“预置”，U1能调用原先已预置的时限数据进行新一论的显示和运作；U1内部同时监测时刻点，在相应时刻点诸如倒计时的开始处、剩余3分钟处或1分钟处、到达0分钟处和转为正计时后每分钟处，通过P10～017和P27端口把响应的语音寻址地址送到U6的A0～A8地址端口，在U6内部识别相应的语音音素并进行合成后，通过SP+和SP-双端口输出语音信号，经阻容网络C6、C7和R25、R26耦合，由电位器POT控制音量，送至U8的IN+和IN-输入端，进行功率放大后驱动喇叭发出提示语音。每一轮过程中的限时时间、所用时间或超时时间等数据由U1的P25和P26端口以串行方式送到U9进行停电不失性储存。在需要向计算机传送数据时，U1把记录在U9中的数据读出，然后通过通信端口RXD和TXD送到U10进行电平转换，再经通信插口COM向外部计算机传送。电容C4和电阻R22、手动复位按键S0分别产生上电复位和手动复位高电平，送至U1的RESET复位端实现系统复位，若U7收到的是外部遥控器发来的复位信号，则U1从P24口送出低电平，使晶体管TR1导通，引起C4放电，从而使U1的RESET复位端出现高电平而实现遥控复位。C17用作直流电源去耦电容，C18～C23分别用作集成件U1、U2、U3、U6、U9和U10的供电端去耦电容。
发明人经过研究试验，认为实现本发明的优选方式可为(1)按图1所示，设计加工制造机壳1，例如，可选用不锈钢薄板采用压制和焊接方法加工成390×110×180mm的机壳1；机壳面板上开设造型字符超高亮指示屏孔位2和3、十分钟位造型数码超高亮显示屏孔位4、分钟位造型数码超高亮显示屏孔位5、计时单位造型字符超高亮显示屏孔位6、遥控接收头孔位7，机壳顶面开设手动复位按键孔位8、手动停止按键孔位9、手动启动按键孔位10、x1分钟预置按键孔位11、x10分钟预置按键孔位12、机壳背面开设有联机通信插口孔位13、语音音量控制旋钮孔位14、发声喇叭孔位15、供电电缆16，把其中各元器件分别与电路板上相应点相电气连接。(2)作为本发明的实施例之一，如图2和图3所示，制作电路板，并筛选元器件后进行安装连接，例如，显示屏L1～L5可选用直径5毫米的超高亮发光二极管LED按“并-串”结构单元关系分别进行字符和数码大屏(100×80mm)造型，集成件U1可选用89C51型，U2、U3可选用4511型，U4、U5可选用2003型，U6可选用2560型，U7可选用IRM8751型，U8可选用386型，U9可选用24C04型，晶体振荡器CY可选12MHz型，晶体管TR1可选用9015型，TR2和TR3可选用9014型，外部遥控器选用由T9012型芯片组构的一般市售TV遥控器，只用其中的1～5键，整机利用5V电源供电；可按图2、图3所示以及上面说明书所述的连接关系进行电路板安装连接，并与相关部件进行电气连接，用汇编语言编写控制程序，安装连接好电路板后，置于机壳内，进行加电调试，便能较好地实施本发明。
权利要求
1.一种带通信接口和语音合成的遥控手控限时仪，其特征在于它由机壳(1)、电路板相互连接而成，在机壳(1)上设有造型字符超高亮指示屏(2)和(3)、十分钟位造型数码超高亮显示屏(4)、分钟位造型数码超高亮显示屏(5)、计时单位造型字符超高亮显示屏(6)、遥控接收头(7)、手动复位按键(8)、手动停止按键(9)、手动启动按键(10)、x1分钟预置按键(11)、x10分钟预置按键(12)、联机通信插口(13)、音量调节旋钮(14)、发声喇叭(15)、供电电缆(16)，并分别与电路板上相应点相电气连接。
2.按权利要求1所述的一种带通信接口和语音合成的遥控手控限时仪，其特征在于所述电路板由单片机控制与处理电路(17)、遥控接收解码电路(18)、手控按键功能电路(19)、遥控与手控联合复位电路(20)、时限数据非挥发性记录电路(21)、字符控制与驱动电路(22)、造型字符超高亮显示电路(23)、数位译码锁存电路(24)、数位控制驱动电路(25)、造型数码超高亮显示电路(26)、语音合成电路(27)、双端语音输出与音量控制电路(28)、语音功率放大电路(29)、数据联机通信电路(30)共同电气连接构成，其相互连接关系为单片机控制与处理电路(17)分别通过遥控接收解码电路信号线、手控按键功能电路信号线、遥控与手控联合复位电路信号线、时限数据非挥发性记录电路信号线、字符控制与驱动电路信号线、数位译码锁存电路信号线、语音合成电路信号线、数据联机通信电路信号线分别与遥控接收解码电路(18)、手控按键功能电路(19)、遥控与手控联合复位电路(20)、时限数据非挥发性记录电路(21)、字符控制与驱动电路(22)、数位译码锁存电路(24)、语音合成电路(27)、数据联机通信电路(30)相电气连接，字符控制与驱动电路(22)还通过造型字符超高亮显示电路信号线与造型字符超高亮显示电路(23)相电气连接，数位控制驱动电路(25)还通过数位译码锁存电路信号线、造型数码超高亮显示电路信号线分别与数位译码锁存电路(24)、造型数码超高亮显示电路(26)相电气连接，双端语音输出与音量控制电路(28)还通过语音合成电路信号线、语音功率放大电路信号线分别与语音合成电路(27)、语音功率放大电路(29)相电气连接。
3.按权利要求1所述的一种带通信接口和语音合成的遥控手控限时仪，其特征在于所述造型字符超高亮指示屏(2)和(3)、造型数码超高亮显示屏(4)和(5)、计时单位造型字符超高亮显示屏(6)分别由超高亮发光二极管进行“并-串”电气结构造型，其电气连接关系是，以字符屏每屏或数码屏七段中的每段为单位，把单位中的发光二极管总数一分为二，每部分造型的发光二极管先进行相同极性电气“并联”，然后再把两部分结果进行极性顺向电气“串联”，形成一种“并-串”结构显示单元，就能用低电压(5伏)分别对显示单元供电，结构造型灵活且成本低廉。
全文摘要
本发明是一种带通信接口和语音合成的遥控手控讲限时仪，它由机壳和电路板连接构成，机壳面板设有造型字符超高亮指示屏、十分钟位造型数码超高亮显示屏、分钟位造型数码超高亮显示屏、计时单位造型字符超高亮显示屏、遥控接收头、手动复位按键、手动停止按键、手动启动按键、x1分钟预置按键、x10分钟预置按键、机壳背面设有数据联机通信接口、语音音量控制旋钮、发声喇叭和供电电缆。该装置可通过遥控器或手动按键分别或混合进行时限分钟数预置、启动、停止和复位的操作控制，由造型超高亮字符和数码大屏进行倒计时显示和超时正向计时显示，通过语音合成方法在操作进程中发出相应的语音提示或用语音报告具体时刻的分钟数，同时把现场时间数据进行停电不失性记录，并能通过数据联机接口向计算机实时传送数据，便于进行后续分析和评判工作。字符和数码显示屏的结构造型灵活且成本低廉，尤其适合大中学校面试、答辩、辩论、讲演等多用途需要时限控制的室内应用场合。
文档编号G08B3/10GK1564089SQ20041002690
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月19日 优先权日2004年4月19日
发明者林上港 申请人:林上港