专利名称：一种能自动检测页码的页册装置的制作方法
一种能自动检IM茧稱的II班装置
所属拄术鄉
本发明涉及页册之页码自动辨识技术的改进，是一种能自动检糊页码、易 于操作、制造成本低廉的电脑页册装置。 紫絲术
随着电脑的普及，各种采用电子屏幕的电子书面世a与普通纸页式书本相 比，其主要优点之一是资料更新方便，且可与多媒体技术相结合a普通纸页式 书本浏览操作简便，通过翻前翻后，即能速略全书，则是它的一大优点。随着 科技的发展， 一些纸页式书本与电脑技术、 一些图文与多媒体技术(如声音、 图像)紧密交融的方式g越来越受到欢迎，比如
对婴幼儿进行早期教育的书本，看图、识字、学说话之类的书五花八门， 若能配上声音或动态图像，就能有非常好的学习效果。
同事、同学之间离别时用来寄托情感的赠言册，有亲笔寄语，也有照片， 如若再能，腑之语音，甚至图像实录下来，那是最值得日后留恋的財富。
越来越多的饭店、餐厅把电脑用于点菜业务中。普通菜谱都是纸页式的， 外形象一本手册，顾客自行翻页浏览和选菜，不仅习惯，而且直观方便。若将 纸页式菜谱加上多媒体技术，同时实行电脑数据采集和无线传输，则会为餐厅 的电脑化管理带来极大方便。
以上产品需要使用的一项共同的关键技术，就是必须实现页册之页码的自 动识别。无论翻到哪一页，点中页中的哪一项目，电脑均能自动识别，并同时 播放、录取相应的语音或图像。 发明内審
本发明的目的是提供一种能自动检测页码、易于操作、制造成本低廉的电 脑页册装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种能自动检測页码的电脑 页册装置，由纸页式页册和用于页码检渕、数据输入/输出的电脑两大部件构成;
页册中各纸页的某一区域，都可以位于传感器的有效探獮区域内，且不同纸页 在该区域的属性不同，致使各传感器采集到的数据不同，电脑由此实施对页码 的检澜。
可以用于页码检渕的传皿有若干种，如光传sn、电磁传感器、电容传感 器等等，其中以光传感器方式较易实施。 不同纸页在有效探測区域内的属性，可以是形状，也可以是其它特性。釆用
光传感器或电容传感器时，属性不同是指形状不同；采用电磁传感器时，属性 不同是指载磁部位不同。
采用光传感器的一个可靠方案是采用红外发射与接收管序列。采用该方案 时，各纸页位于传感器有效探獮区域内的部分依页码次序呈现阶梯形，在箱体 的页码检測区内安装有由红外发射管和接收管组成的序列。
与页册中每一页菜单相对应，在其每个项目元素的相应位置，均有菜单操作 键阵列中的一个键与其对应，电脑根据菜单操作键阵列中是否有键被按动，来 确认相应项目元素是否被选中。除了采用按键方式外，也可以采用其它技术， 比如皿使用电子笔来确定电磁场坐标的方法，通过手指与光敏器件的组合等 等。
本发明的最大优点是操作简单方便，无论翻到哪一页，电脑均能自明。
翻至一页时，选中一幅图、 一张照片、一段文字、一个日期或人名标识，只要 按一下与该项目对应的按键，即可檑放或录制语音、音乐、图像等。这对于那 些尚未识数的嬰幼儿尤为必要，对于其他人群则特显方便。当用作电脑菜谱时，
顾客自行点菜，无催促感，花钱心中有数。餐厅服务员无需长时间守候，提高 了工作效率。
以下结合附图和一个实例，对本发明作进一步说明。这是一个采用光传感 器检渊页码的实例。
图1为本实用新型的一个实例的外形图。
图2为图1所示实例两个合页打开时的外形图。
图3为图1所示实例中红外发射管、红外接收管和纸页顶部三者的位置关 系示意图。
图4为图3中红外发射管A与红外接收管A，两者关系的示意图。
图5为采用]tlt光方式时，红外发射管A与红外接收管A，两者关系的示
意图o
图6为图1所示实例的电路和接口框图。 图7为图1所示实例中红外电路的示意图。
图中1.扬声器口， 2.上合页箱体，3.菜单操作键阵列，4.上页槽，5.液 晶显示屏，6,电源按钮，7.电池盒，8.菜单操作键阵列，9.页册纸页，10.下 合页箱体，11.下页槽，12.装订环，13.合页轴，H.下合页箱体，15.红 外发射管C, 16.红外发射管B, 17.红外发射管A， 18.红外管底座，19, 滤光片，20.页册纸页，21.红外接收管C，， 22.红外接收管B，， 23.红 外接收管A，， 24.红外发射管A, 25.红外管底座，26.页册纸页，27.滤 光片，28.红^收管A', 29.红外发射管A, 30.滤光片，31.红外接收管A', 32.滤光片。 具体实雄方式
本发明与普通书本之外形十分相似，合上时的外形如图1所示，打开后的 形状如图2所示。合上时位于上方的合页称为上合页箱体(2)，位于下方用作 封底的合页称为下合页箱体(10)。两个合页箱体通过合页轴(13)相连，并可 实施转动。
上合页箱体(2)与下合页箱体(10)统称箱体。
在下合页箱体(10〉上安装有电源按钮(6)。当上下合页闭合时，上合页 箱体(2)将电源按钮(6〉压下，从而实现了关机。反之，开启时，电源按钮 (6)弹起，就打开了电源。当然，也可以用按键或拔动式开关替代电源按钮。 全部电路使用电池供电。它们全部安插在下合页箱体(10)的电池盒(7)内。
本发明由页册和电脑两大部件构成。页册是平面资料信息的载体。电脑用 于检測页码、供用户输入信息、以及提供其它多媒体信息服务。
页册由若千张纸页(9〉通过纸页装订环(12)装订而成。在每张纸页上都 排列有若干行菜单目录，本实例中为四个。菜单目录中的每一行称为一个项目 元素。每一页均可灵活翻动。纸页装订环(12)定位在上合页箱体(2)和下合 页箱体(10)结合部的中轴线上。上、下合页箱体与纸页对应的部分，均向内
凹入，其体积足以容纳一本页册。所以，页册的存在，不会影响上、下合页箱 体的关闭合拢。
为方便用户翻页，在上合页箱体(2)的尾端开有一个上页槽(4)。在下合 页箱体(10)的尾端开有一个下页槽(11)
电脑部件主要由液晶显示电路、键盘阵列、红外接收/发送管序列、语音电 路，以及控制电路、电源电路等组成。如图2所示，液晶显示器(5)和扬声器 口 (1〉位于下合页箱体的顶端。
组成键盘阵列的按键可以是薄胰开关、轻触开关或触摸开关、导电橡胶按 键或其它类型按键。键盘阵列包括菜单操作键阵列(3)、 (8),以及其它操作键。 菜单操作键阵列(3)、 (8)分作两列，分别垂直排列于上、下两合页箱体之两 糊，并且每一个键面都与页册纸页上的每一行(即每一个项目元素)相对应。 上合页箱体(2)上的菜单操作键阵列(3)对应于页册翻开后左页面中的各行， 下合页箱体(10)上的菜单操作键阵列(8)对应于页册翻开后右页面中的各行。 这样， 一旦按下某个键，电脑便可确认稱一行上的项目被选中。
为了确认页册纸页上的每一行(即每一个項目元素)，既可以采用本实例所 述的按键方式，也可以采用其它技术方案，比如通过使用电子笔来确定电磁 场坐标的方法，通过手指与光敏器件的组合等等。
在页册上边沿，各纸页依页码次序呈现阶梯形，页码数值越大，则缺口越 长。与页册上边沿相对应，在下合页箱体(10)顶端有一个页码检測区，区内 有由红外发射管组成的红外发射管序列和由红外接收管组成的红外接收管序 列。在图3中，对下合页箱体(10)顶端的页码检渕区，即图2所示的虚线框 区域中的详细结构进行了描述。这里，A、 B、 C、…等均为红外发射管，它们构 成了红外发射管序列；A'、 B，、 C，、"'等均为红外接收管，它们构成了红外接收 管序列。它们安装在红外管底座(18)上。其中，红外发射管A (17)与红外 接收管A， (23〉，红外发射管B (16)与红外接收管B， (22〉，红外发射管C (15) 与红外接收管C' (21)分别直接相对应。序列中的其它红外管也同样两两对应 拌列。每对红外管之间，以及相邻两对红外管之间都另有栅片隔开，互不干扰。 在红外管序列前复盖有滤光片(19) (27)。 一般采用红色滤光片，可防止其它
外来光涯的干扰，但不影响红外光的传播《在图4中，以红外发射管A (17) 和红外接收管A， (23〉为例，更为清楚地描述了红外发射管A (24)、红外接收 管A， (28)、滤光片(27〉和页册纸页(20) (26)之间的位置、结构关系。每 一个红外发射管同与其对应的红外接收管之间构成一定的安装角度，由于红外 光是直线传播的，且不易穿透纸页，当发射管之上方没有纸页时，红外接收管 不可能收到发射管发出的红外光但当页册纸页遮盖于发射管上方时，从发射 管发出的红外光经纸页反射后，即可被接收管收到。
当页册纸页位于下合页箱体(10)内时，它们的上边沿都可以位于红外管 的有效探搠区域内，但由于各纸页顶部的缺口因页码頫序而呈现阶梯形，并且 上下两页之间的缺口正好相差一个接收管的位置，所以，使得页码次序与红外 管排列次序成为一一对应的关系。这样，电脑就可以根据各光接收管是否收到 反射光，实施对页码的检雜。从图2、图3可以看出，当纸页式菜谱全部合上 时，所有反射光路均存在。当第1张纸页翻过后，A'的反射光路消失；当 第2张纸页翻过后，A—A' 、 B—B'的反射光路消失，这便形成了如图3所示的 状态。此刻，C—C'，以及以后的反射光路均因第3 5^页的遮盖而被激活。
由于上述红外发射管和接收管之间的通讯具有特定頻率(如38kHz),还可 以进行编码，所以，本发明在工作时就具有良好的抗干扰能力，不会遭受环境 中灯光或其它亮光的影晌。
当然，用于检獮页码的阶梯形缺口也不一定位于页册纸页的上部边沿，也 可以在其下方边沿，或其它边沿；与其位置同歩，红外发射管序列与红外接收 管序列也应安装于便于电脑检渕的相应位置。
通过光的发射与接收来实现对页码的检搠，也有其它多种实现方案。比如
U)不采用反射光方式，而采用直射光方式。如图5所示，红外发射管A(29)、 红外接收管A' (31)直接相对。序列中的其它红外管也同样两两对应排列。在 红外发射管序列前复盖有发射管滤光片(30)。在红外接收管序列前复盖有接收 管滤光片(32〉。当红外发射管A (29)和红外接收管A' (31〉之间无障碍物时， 光路畅通，红外接收管A'—直可以收到红外发射管A发出的红外光，但当纸页 位于其间时，光路即被阻断。当页册中的各纸页位于下合页箱体(10)内时， 它们的上边沿都可以位于红外发射管序列与红外接收管序列之光路的中间，但
由于各纸页底部的缺口因页码類序而呈现阶梯形，并且上下两页之间的缺口正 好相差一个接收管的位置，所以，使得页码次序与红外接收管抹列次序成为一 一对应的关系。由于红外光是直线传播的，且不能穿透页册纸页，这样，电脑 就可以通过对各光接收管之光路的阻挡与否实施对页码的检渊。
(2)不使用红外光，而使用普通可见光。这样，发射管可用普通灯管替代，
甚至可以不用，而直接利用室内灯光；接收管可采用普通光敏三极管，也可采 用光敏电阻。这种方式与红外相比，成本低，但易受千扰。
(3〉为阻挡或开通光路，各纸页可以采用阶梯形缺口的办法，也可以采用在 各纸页相应位置打孔的办法。比如第一张纸页上不打孔，第二张纸页上打一 个孔，第三张纸页上打两个孔，等等，各孔均与光接收管的位置相吻合，确保 该光路畅通。
(4)采用红外发射管序列和红外接收管序列时，红外接收管之数目应与纸页 数目相匹配，但红外发射管的数量未必一定与红外接收管数量相等， 一一对应。 因为两者的有效通讯角度在30度以内，所以，当两个发射管之间距离足够近时， 可以采用一个红外发射管与两个甚至三个红外接收管相对应，以节省硬件开销。
无论是红外发射、接收管，还是光敏三极管、光敏电阻与其它光源，这里 都称为光传感器。红外发射与接收管、光敏三极管、光敏电阻等又都是光传感 器中的光发射与光接收器件。
图6中详细描述了本发明Jlil实例的电路和接口框图。中央处理器(PU) 负责各电路模块的管理和控制。液晶显示器用于显示页码或工作状态。与MPU 相连的FLASH存贮器用来存贮汉字、ASC字符、学习资料(包括语音、图形等) 以及运行程序等一些固定数据。RAM存贮器用于存贮在本发明工作过程中的中 间数据。
本发明用于电脑学习机时，可以将存贮学习资料的FLASH存贮器外挂，并 做成一个插件模块，它与中央处理器等电路的联接通过一个接插口实现。当存 在若干套学习资料时，可以将语音数据贮存在不同的FLASH插件模块中，并与 不同的页册配套。这样，用户就可以使用一套合页箱体，更换不同的学习资料 了。
键盘阵列通过MPU的扩展I/O 口实现。键盘阵列除包括菜单操作键阵列外,还包括在不同应用产品中的其它操作键，比如用于电脑学习机时，有答鹿键 序列；用于有声赠言册或生日档案时，有录音键、锁键和影像键等。
用于检渊页码的红外发射管序列和红外接收管序列，分别与红外发射管选 通电路和红外接收管选通电路相连接。 一旦开机，红外信号发送电路即启动工 作，不停地产生红外频率(如38kHz)的脉冲，任一红外发射管只要被此频率 的脉冲电流驱动，就会发射出频率为38kHz的红外光。为了准确和快速检測页 码，MPU不停地循环控制红外发射管选通电路，使红外发射管序列中的每一个 发射管被依次、循环地驱动，在每一时刻，只有一个发射管 *活《
红外接收管将接收到的红外光信号转换成脉冲电信号。与红外接收管选通 电路相连接的红外接收电路，把从任一红外接收管采集的脉冲电信号进行放大、 选频、检波和整形，并把信号传送给MPU。与红外发射管选通电路一样，朋U采 用与控制红外发射管选通电路完全相同的节奏和次序，也不停地循环控制红外 接收管选通电路，使红外接收管序列中的每一个接收管被依次、循环地接入红 外接收电路。同样，在每一时刻，只有一个与处于撖活状态的发射管相配对的 接收管与红外接收电路相联接。这样，MPU就可以根据哪一个或哪几个红外接 收管未能收到信号，而判断第几张纸页已被打开。也就是说，MPU是根据红外 发射管序列的当前状态与从光接收器件序列所收到的数据相综合，来进行页码 判断的。
MPU还可以控制红外发射电路和红外发射管，产生经过编码的红外信号，并 可由接收电路进行解码后，向MPU传递信息。这会使系统的功能和性能进一步提高。
图7示出了上述红外发射与接收原理的一个简单实施电路，图中仅以4对 红外管为例。图中LED一SF0-LED—SF3均为红外发射与接收对管，在对管框内位 于上方的是红外发射管，位于下方的是红外接收管。每个红外发射管之正极通 过限流电阻Rl与5V电源之正极相接，它们的负极FVO-FV3则与红外发射管选 通电路相连。在任何时刻，FV0"FV3中只有一个为低电位，也只有处于低电位 时，该发射管才导通，并发射红外线。红外发射管选通电路的作用就是不断循 环地为FVO-FV3刷新电位。
与发射管对应的接收管，它们的负极均通过限流电阻R2与5V电源之正极
相接，接收管正极分别接至红外接收管信号采集电路，并通过电阻R3-R6接地。 这些接收管在没有被红外光触发时，均处于截止状态，I恥-IN3均为低电位。 在任何时刻，最多只会有一个接收管被触发，若LED一SF1中的发射管上电导通， 且对应的接收管能收到红外光，则INi的电位就会上升，从而被红外接收管信 号采集电路检測出来。
图6中，语音功能是通过语音电路芯片、语音存贮器读写控制电路和语音 数据存贮FLASH三大模块实现的。预先^&并经编码和A/D转换而形成的语音 数据文件事先已写入语音数据存贮FLASH中。当播放语音时，语音电路芯片从 语音数据存贮FLASH中读取数据，经D/A转换和解码后，从扬声器播放语音。
图6中麦克用于本发明众多应用中需要迸行^W录入的场合，如有声赠言 册或生日档案。它通过语音电路芯片中的录音电路完成语音输入，并将语音转 换为数据存入FLASH中。
图6中数据接口电路或无线通信模块用于本发明众多应用中需要从手机、 摄像机、电脑等设备卸载影像资料的场合。数据接口电路通常为USB 口。无线 通信模块可以是蓝牙模块、远红外通信模块，或其它^通信模块。
图6中摄像电路用于本发明众多应用中需要直接由自身拍摄图像的场合。摄 像电路包括摄像头、图像采集与数据处理电路、数据存贮电路等。
电源电路向所有电路提供工作电源。它包括由三节七号电池组成的电池组、 由两个合页箱体可以控制的电源按钮，以及电压变换和稳压电路组成。电压变 换和稳压电路用于把15V电压变成5V、 3V,以供MPU、液晶显示器、FLASH存
贮器等各芯片之电源。
考虑到页册的多样化与美观，每页上的菜单也不一定逐行排列，可以有照 片或图片说明，但这些不规则的图案都可以通过一定的美术手段(比如用箭头) 指向某一按键。这样，用户仍可知道应该按哪个键才能选中此项目。
除光传感器以外，可以用于页码检測的传感器有若千种，如电磁传感器、 电容传感器等等。其中
电磁传感器是利用磁敏元件对磁场及其强度的检渊来实施页码检測的。跟 使用光传感器的方案一样，菜谱的每张纸页均可以有一部分位于磁敏元件阵列 的有效检澜区域内，使用前先行对不同页码的纸页在其不同的部位上磁，或粘
貼磁性物质(如磁条)，由于每个磁敏元件均与各页中的带磁体部位(载磁部位) 一一对应，这样，就可以根裙各磁敏元件采集到的数据，实施对页码的检拥。 由于磁场可以透过纸页，所以，各纸页的形状可以相同。
电容传感器是利用电极端电容量的变化来实施页码检渊的。在敏感电极上 有无纸页时，产生的电容量是不同的。这样，就可以根椐各敏感电极上采集到 的电容量数据，实施对页码的检獮。
本发明可用于儿童智力学习机、有声赠言册、生日档案、餐厅电子菜谱、 电子点名册、自动电话号码本、物资自动登记册等众多方面。这时，只要将外 部装饰、结构、页册内容，以及相关软件作相应修改即可。对儿童智力学习机 而言，菜单则是中文或外语的语句或图形，或是一条谜语，点中一行，便能发 声，或在显示屏上显示出谜底对餐厅菜谱而言，菜单是一个菜名、单价，以 及菜肴图形等，点中一个，便能发声，在显示屏上显示出菜名和价格；对电子 点名册而言，菜单则是一行行人名或单位名，对缺席者只霈用手指一点，便可 进行相应记载或发送通知信息；对自动电话号码本而言，菜单则是一行行人名 或单位名，选中对象，可自动拨号对物资自动登记册而言，菜单则是一行行 物品名称和数量，选中物品，可自动记帐或出入库。所以，在这里，菜单是计 算机文化中用作项目元素排列的广义上的术语，而菜谱则是众多菜单的集合。
本发明实际应用时，各纸页上的项目元素(文字或阁形)不一定都是规则 的一行一行排列模式，可以象卡通画片一样交叉拌列，只要有编号、色彩或其 它指示信息通往相应选择键面即可。选择键也不一定整齐排成列，可以相互错 开，也可以直接分布在文字或图形中。
权利要求
1.一种能自动检测页码的页册装置，由纸页式页册和用于页码检测、数据输入/输出的电脑两大部件构成，其特征是页册中各纸页的某一区域，都可以位于传感器的有效探测区域内，且不同纸页在该区域的属性不同，致使各传感器采集到的数据不同，电脑由此实施对页码的检测。
2. 根据权利要求1所述的页册装置，^征在于当采用光传感器时，各 纸页位于传感器有效探测区域内的形状不同，致使各光接收器件采集到的数据 不同，从而完成电脑对页码的检測。
3. 根据权利要求1所述的页册^S，其特征在于当采用红外发射与接收 管序列作为光传感器时，各纸页位于传感器有效探測区域内的部分依页码次序 呈现阶梯形，在箱体的页码检潲区内安装有由红外发射管和接收管组成的序列。
4. 根据权利要求1所述的页册装置，其特征在于与纸页式菜谱中菜单相 对应，在其每个项目元素的相应位置，均有菜单操作键阵列中的一个键与其对 应，电脑根据菜单操作键阵列中是否有键被按动，来确认相应项目元素是否被 选中。
5. 根据权利要求1所述的页册装置，其特征在于在箱体上安装麦克和摄 像头，以及相关电路，可实现语音录放和影像资料的制作与播放。
全文摘要
一种页册装置，由纸页式页册和用于页码检测、数据输入/输出的电脑两大部件构成。页册中各纸页的某一区域，都可以位于传感器的有效探测区域内，且不同纸页在该区域的属性不同，致使各传感器采集到的数据不同，电脑由此实施对页码的检测。本发明可用作各种电脑智力学习机、有声赠言册、成长档案，亦可以用于电脑点菜菜谱、电子点名册、自动电话号码本、物资自动登记册等众多方面。
文档编号G06K9/00GK101192268SQ20061014498
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者朱德全 申请人:朱德全