一种具有自主意识的呼吸疾病患者智能语音播报系统的制作方法

本实用新型涉及病床辅助护理用具，尤其涉及一种具有自主意识的呼吸疾病患者智能语音播报系统。

背景技术：

传统的呼吸疾病患者由于患病或气管插管等原因造成的与医护人员沟通困难，通常利用手势、表情、写字等方式进行沟通，表述意图模糊，给医护人员造成误解。为方便呼吸疾病患者的一般沟通；本设计提出了一种病床辅助护理用具，辅助病人表达最常见的几种意图，并可通过打字方式向外表述特殊意图。

技术实现要素：

本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有自主意识的呼吸疾病患者智能语音播报系统，其结构简单且实用方便。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括控制器、稳压滤波单元、语音播报单元、人机交互单元、信号处理单元、电声转换器件。

所述控制器分别与稳压滤波单元、语音播报单元、人机交互单元相连。

所述语音播报单元与信号处理单元的输入相连，该信号处理单元的输出与电声转换器件相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述控制器的主芯片采用意法半导体公司的STM32F103VCT6单片机；该单片机分别与为其提供主频的振荡电路、复位电路及通信指示电路相连，所述振荡电路包括起振电容C1和C2、电阻R1、无源8MHZ晶振X1；起振电容C1 和C2的值为22pf，电阻R1为1M欧。

所述复位电路包括电阻R2及电容C3，电阻R2与电容C3相连后，电阻R2的自由端接+3.3V，电容C3的自由端接地；电阻R2与电容C3的连接点接入STM32F103VCT6的14脚；所述电阻R2阻值为10K，电容C3为10nf。

所述通信指示电路包括两个LED灯，两LED灯分别通过各自的10K限流电阻与STM32F103VCT6相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述稳压滤波单元包括降压芯片AMS1117，该降压芯片的3脚与+12V电源相连，该+12V电源接入前经电容C4、C5退耦滤波，C4为电解电容，取值2200μf，C5取值0.1μf；降压芯片的2脚与4脚相连后输出+3.3V，且3.3V输出端经退耦滤波电容C6、C7退耦；C6为电解电容，取值220μf，C7取值0.1μf。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述语音播报单元采用北京宇音天下科技生产的SYN6288中文语音合成芯片，所述信号处理单元采用意法半导体公司生产的TDA2822M芯片作为功率放大；所述电声转换器件采用扬声器。

SYN6288的2脚与单片机的69脚相连，SYN6288的3脚与单片机的68脚相连；SYN6288的7脚通过电容C12与TDA2822M的7脚相连，SYN6288的5脚通过电容C13与TDA2822M的6脚相连，C12通过电阻R6接地，C13通过电阻R7接地；TDA2822M的8脚、5脚通过各自相连的电解电容接地；TDA2822M的2脚与12V电源相连，4脚接地；TDA2822M的1脚通过电解电容C17与扬声器相连，TDA2822M的3脚通过电解电容C18与扬声器相连，TDA2822M的1脚与电容C17的连线还经相互串连的电容C16、电阻R8接地；TDA2822M的3脚与电容C19的连线还经相互串连的电容C19、电阻R9接地。

作为本实用新型的另一种优选方案，电容C12、C13均取值0.1μf，电阻R6、R7均取值10K，电解电容C14、C15均取值220pf；电容C16、C19均取值0.1μf，电解电容C17、C18均取值220μf。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述人机交互单元包括相连的电平转换芯片MAX232（或SP3232）及与之相连北京迪文科技有限公司生产的DMT80480T070_15WT电容式液晶触摸组态屏；MAX232的11脚与单片机的25脚相连，MAX232的12脚与单片机的26脚相连，MAX232的1脚与3脚间接有电容C8，MAX232的4脚与5脚间接有电容C9；电容C8、C9取值10μf；MAX232的14脚、13脚与触摸组态屏相连。

与现有技术相比本实用新型有益效果。

本实用新型结构简单、使用方便，可辅助病人表达常见意图，并可通过触摸组态屏以打字方式向外表述特殊意图。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型原理框图。

图2是本实用新型控制器电路图。

图3是本实用新型稳压滤波单元电路图。

图4是本实用新型语音播报单元、信号处理单元、电声转换器件相连电路图。

图5是本实用新型人机交互单元的MAX232电路图。

图6是本实用新型人机交互单元的触摸组态屏电路图。

具体实施方式

如图1-6所示，本实用新型包括控制器、稳压滤波单元、语音播报单元、人机交互单元、信号处理单元、电声转换器件；所述控制器分别与稳压滤波单元、语音播报单元、人机交互单元相连；所述语音播报单元与信号处理单元的输入相连，该信号处理单元的输出与电声转换器件相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述控制器的主芯片采用意法半导体公司的STM32F103VCT6单片机；该单片机分别与为其提供主频的振荡电路、复位电路及通信指示电路相连，所述振荡电路包括起振电容C1和C2、电阻R1、无源8MHZ晶振X1；起振电容C1 和C2的值为22pf，电阻R1为1M欧；所述复位电路包括电阻R2及电容C3，电阻R2与电容C3相连后，电阻R2的自由端接+3.3V，电容C3的自由端接地；电阻R2与电容C3的连接点接入STM32F103VCT6的14脚；所述电阻R2阻值为10K，电容C3为10nf；所述通信指示电路包括两个LED灯，两LED灯分别通过各自的10K限流电阻与STM32F103VCT6相连。

具体地，如图2所示，控制器主芯片为意法半导体公司的STM32F103VCT6，其主频高达72MHz，256KB程序存储空间，48KB RAM，16通道12位模数转换器、I2C、SPI、USART等丰富资源，本设计中用到其USART通信接口及GPIO接口。U1为STM32F103VCT6，X1为8MHZ无源晶振，C1 C2为起振电容，C1 C2 R1 X1构成了为CPU提供主频的震荡电路；R2、C3构成了CPU的复位电路；R3为内部程序启动选择，当BOOT0被拉低时，CPU上电时从内部FLASH启动；LED0 LED1为放光LED，用于指示数据通信和工作状态，R4 R5为LED的限流电阻；U1TXD U1RXD分别为与SYN6288语音模块通信的数据发送端、数据接收端。U2TXD U2RXD分别为与电容式触摸屏（LCD）通信的数据发送端、数据接收端。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述稳压滤波单元包括降压芯片AMS1117，该降压芯片的3脚与+12V电源相连，该+12V电源接入前经电容C4、C5退耦滤波，C4为电解电容，取值2200μf，C5取值0.1μf；降压芯片的2脚与4脚相连后输出+3.3V，且3.3V输出端经退耦滤波电容C6、C7退耦；C6为电解电容，取值220μf，C7取值0.1μf。

具体地，电源输入为12V直流，CPU工作电压范围为2.0-3.6V。本设计采用AMS1117-3.3作为降压芯片，将12v直流电源稳压至3.3V供CPU工作。C4 C5 为12V的退耦滤波电容，C6 C7为3.3V的退耦滤波电容。退耦滤波电容使电源噪声降低，系统工作更加稳定。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述语音播报单元采用北京宇音天下科技生产的SYN6288中文语音合成芯片，所述信号处理单元采用意法半导体公司生产的TDA2822M芯片作为功率放大；所述电声转换器件采用扬声器；SYN6288的2脚与单片机的69脚相连，SYN6288的3脚与单片机的68脚相连；SYN6288的7脚通过电容C12与TDA2822M的7脚相连，SYN6288的5脚通过电容C13与TDA2822M的6脚相连，C12通过电阻R6接地，C13通过电阻R7接地；TDA2822M的8脚、5脚通过各自相连的电解电容接地；TDA2822M的2脚与12V电源相连，4脚接地；TDA2822M的1脚通过电解电容C17与扬声器相连，TDA2822M的3脚通过电解电容C18与扬声器相连，TDA2822M的1脚与电容C17的连线还经相互串连的电容C16、电阻R8接地；TDA2822M的3脚与电容C19的连线还经相互串连的电容C19、电阻R9接地。

具体地，本实用新型中语音播报采用北京宇音天下科技生产的SYN6288中文语音合成芯片，性价比高，效果更自然。SYN6288通过异步串口接收待合成的文本，实现文本到声音（TTS）的转换，每次合成的文本量最多可达200字节，并支持16级音量调整。功率放大采用意法半导体公司生产的TDA2822M，其具有电源电压范围宽（1.8～15V），失真小、外围电路简单、功率高等特点。通过串口向其写入相应汉字或数字、字母的GB2312、GBK、BIG5或UNICODE内码格式的文本，即可合成相应的音频信号。U4位SYN6288语音模块，1、4脚W为供电端，供电电压为3.3V；5、7脚输出左右声道音频信号。通过C12 C13电容、R6、R7电阻滤除直流成分，进入TDA2822的同相输入端，反向输入端对地接入C14 C15电解电容，其作用是滤除高频杂波，提高放大倍数。1脚3脚为输出端，功率放大后经C17 C18电容后滤除直流成分接入扬声器。其中，R8、C16和R9、C19构成RC高频吸收电路，使高频噪声得到有效衰减，提高音质。

作为本实用新型的另一种优选方案，电容C12、C13均取值0.1μf，电阻R6、R7均取值10K，电解电容C14、C15均取值220pf；电容C16、C19均取值0.1μf，电解电容C17、C18均取值220μf。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述人机交互单元包括相连的电平转换芯片MAX232（或SP3232）及与之相连北京迪文科技有限公司生产的DMT80480T070_15WT电容式液晶触摸组态屏；MAX232的11脚与单片机的25脚相连，MAX232的12脚与单片机的26脚相连，MAX232的1脚与3脚间接有电容C8，MAX232的4脚与5脚间接有电容C9；电容C8、C9取值10μf；MAX232的14脚、13脚与触摸组态屏相连。

本实用新型中采用北京迪文科技有限公司生产的DMT80480T070_15WT电容式液晶触摸组态屏，其具有800*480的分辨率，65K色阶，RGB真彩屏。其数据接口为RS232异步串行接口。DMT80480T070_15WT可预存128张全彩图片，64级亮度可调，可根据CPU配置为动态亮度，避免长时间屏幕强光对患者视觉产生不适。供电范围极宽，直流6-42V，ESD能力高达8kV。由于CPU的数据接口均为TTL电平，不能与RS232电平的LCD触摸屏进行通信，所以需要增加电平转换芯片U3 SP3232，其中C8、C9、C10、C11为电荷泵电容，将U2TXD、U2RXD的TTL电平转换为RS232TXD、RS232RXD的RS232电平。在LCD触摸屏接口中，BUSY接口为忙状态信号，当该线为低电平时，禁止一切数据读写。患者通过操作触摸屏，可向CPU发送相应指令，CPU进行解析后对语音播报系统发出相应指令。

综上，电源输入为12v直流电源，经滤波稳压后至3.3v直流电源供CPU工作；12V直流电源作为LCD液晶屏（触摸组态屏）工作电源，CPU两路串口分别与LCD液晶屏（RS232电平）、SYN6288语音合成模块（TTL电平）进行数据交互，根据软件程序读取电容触摸屏的动作，判断处理后向语音模块发送语音合成指令，并进行功率放大，通过扬声器提示发声。通过扬声器可辅助病人表达最常见的几种意图，且通过触摸组态屏通过打字方式向外表述特殊意图。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。