专利名称：智能语音算盘的制作方法
技术领域：
本实用新型属于计算用具领域，特别涉及到带微处理器及声光显示功能的算盘。
算盘是中华民族灿烂文化中的一件珍贵遗产，为人类的文明与进步做出不朽的贡献，直到今日，遍及全国的中小城市及农村，还依然有着广泛的应用，但随着人类科学技术和计算机的发展，传统的算盘作为一种计算工具，其自身的一些不足之处也就越加明显的表现出来。比如每次计算结果正确与否不得而知，需要多遍核算才得以放心，因而消耗时间与精力，而且计算数据也不能存储、打印等。
本实用新型的目的是，为了克服传统算盘在现代化使用中的不足之处，将现代科技与古老算盘相结合，利用传感技术及电子信号处理技术，设计一种带微处理器及声、光显示的智能语音算盘，这种算盘在运算时，由与其连接的微处理器推算出参与计算的数据，并以语音方式将其输出，以供判断本次计算的谬误，同时将计算结果显示于液晶屏上，并将运算数据存入内存，供日后查询、修改和打印。
本实用新型是依靠下述技术方案来实现的，一种智能语音算盘，包含传统算盘中的算珠、纵向串珠轴、横向计位梁以及外框架，主要特点在于采用了传感技术、电子信号及数据处理技术，其串珠轴内对应计算中算珠所处各位置处，均在轴内安有传感机构，通过连接导线实时将算珠所处位置信号，馈接到位于外框架外侧的监测显示器中的外电路板上；在横向计位梁上各计位点处，装有发光指示管，通过控制通断按键柄，将各指示管连接到外电路板中；外电路板安装在外监测显示器壳体的内部，它是一块集成电路板，集成电路板上含有微处理器芯片、算珠位置检测电路、液晶显示接口电路、小键盘接口电路、微型打印机接口电路、语音合成及功率放大电路、实时时钟电路及电压转换电路。
在串珠轴中所安装的传感机构，可以由机电传感来实现，也可以由红外传感来实现。
采用本装置计算准确度高，不用像传统珠算运算时的一遍遍重复核验，计算中用语音方式输出，其结果有液晶显示，数据还可存储，供日后查询修改。
以下结合附图进一步说明实施例
图1是智能语音算盘总装示意图；图2是机电传感部分连接关系示意图；图3是红外传感部分连接关系示意图；图4是智能语音算盘计位点结构图；图5是外电路板框图；图6是机电传感部分电路图；图7是红外传感部分电路图；图8是语音合成及其功率放大电路图。
其中，算珠1、纵向串珠轴2、横向计位梁3以及外框架4之间的连接关系，与传统算盘是一致的。
外监测显示器连接到算盘外框架外侧，它包含一个壳体5、位于壳体内部的外电路板6、显于壳体表面的语音发送孔7、显示屏8及按键盘9。
对机电传感的实施例中，由附图2表明，在串珠轴2的内部安装一组微动开关，它的2.1和2.2为一对金属检测电极，2.3为置于下方的弹性金属片，2.4为与其相连的可动按键，键的一部分通过轴2上的小孔露出，当算珠1位于微动开关位置时，算珠挤压露出的可动按键2.4，使其压下弹簧金属片，并驱使它导通电极2.1和2.2，再经连接导线2.5馈送到外电路板上，从而通过检测电极的通或断，可判断算珠位置。
对红外传感的实施例中，由附图3表明，在串珠轴2的内部，成对的水平并列安装红外发射管2.6和红外接收管2.7，当算珠1处于轴上红外发射和接收管相应位置时，红外发射管2.6发出的红外光束由算珠1的内孔壁反射到达红外接收管2.7，经连接导线2.5馈送到外电路板中，则此时红外接收管2.7输出端的电压为低电平；反之，当算珠1不位于红外发射、接收管相应位置时，则输出端电压为高电平，因此，通过检测红外接收管2.7输出电平的高低，即可确定算珠的位置。
在横向计位梁3上，各发光计位点结构由附图4表明，它是采用一排发光管3.1作计位点，发光管安装在横梁上所开孔处，并位于装在横梁下方按键3.3的杆3.2之顶端，发光管冒出梁上小孔而部分地露出表面，便于按压，它的两个管脚由细导线引出，送到外电路板上，当需要设定计位点时，只要按压想要的发光管，于是，通过按键杆3.2使按键3.3通断，再由微处理器判断是哪一个计位被选中，然后使相应的发光管计位点3.1导通发光，这样便可以随意设定计位点的位置。
图5表示外电路板6所包含的内容，本集成电路板上含有单片机芯片6.1、算珠位置检测电路6.2、液晶显示接口电路6.3、小键盘接口电路6.4、微型打印机接口电路6.5、语音合成功率放大电路6.6、实时时钟电路6.7，采用芯片MC146814按常规电路组成，以及常规的电压转换电路6.8。
图6对应于图2所表示的置于外电路板6的机电传感部分的电路图称之为6.2,ROWWRITE模块分别单独给ROW1-ROW5低电平，然后由LINEREAD模块分别读取L1-L15线上的电平。R1为一上拉电阻，当ROW1处于低电平时，算珠处在S1.1微动开关的位置，此时S1.1导通，由于二极管D1.1的钳位作用，而将L1线拉至低电平。若此时算珠不在微动开关S1.1位置，则L1成为高电平。从而分别通过控制ROW1-ROW5线同时读取L1-L15线就可确定所有算珠的位置。该电路中S1.1、R1和D1.1是第一行第一列算珠对应的电路，对于整个算盘应在所有算珠的位置都安装微动开关以及相应的电路R-D，并使之成为阵列分布。图7对应于图3所表示的置于外电路板6的红外传感部分的电路图，称之为6.2′它同机电传感电路类似，由ROWWRITE模块分别给ROW1-ROW5低电平，使对应的三极管N1导通并驱动红外发射管LD1.1发出红外线，只有当算珠位于红外发射管LD1.1和红外接收管PH1.1所占位置时，算珠内孔壁将红外光束反射至红外接收管PH1.1，使其导通，并把L1线拉至低电平。反之，红外光束则无法反射至红外接收管，故不能导通，由上拉电阻3R1的作用使线为高电平。同样，在每个串珠轴都装有五对红外发射、接收管以及相应的电路，并成阵列分布，这样就可以检测所有算珠的位置。
图8为集成电路板中所包含的语音合成及功率放大部分的电路图，在本实施例中，该电路采用了东芝公司的T6668语音芯片、八位并行输入串行输出移位寄存器74HC165和音频功放TA2822。其原理是将预先固化在EPROM中的数字语音信号逐个字节地送给74HC165，由其根据T6668的节律控制脉冲信号CAS1的八位字节的语音信号逐位地通过Q脚7串行送给T6668的DIN脚48，由其内部的D/A转换器将数字语音信号转换成音频信号，并从DAO脚21输出，经滤波电路R1和C送到FILIN脚20，由其内部的带通滤波器进一步地滤波，并从FILOUT脚19输出给R2和音量调节电位器PR并送至TA2822的输入脚7，进行功放，最后由其1、3脚输出驱动扬声器SPEAKER。
在运用本智能语音算盘时，当操作者每进行一次运算后，系统就通过机电传感(图2)或红外光电传感(图3)，将所有算珠的位置检测出来，并结合发光计位点(图4)的位置由软件分析得出此时算珠所代表的数值，并同前一步的运算数值相比较推算出参与此次运算的数值，然后由微处理器将该数值对应的数字语音信号和ASCII码分别送到语音合成及其功放电路和液晶显示器接口电路，操作者即可根据所听到和所看到的数值是否与需要参与运算的数值一致来判断本次运算是否正确。比如操作者运算“加3”这一想法时，随着手拨“三下五去二”的动作，语音发送孔即传出“加3”的语音，显示屏即显出加3之后的运算结果。如果操作不正确，可用小键盘删除；本算盘计算准确度高，边核对边纠错，而且可以被存入内存，如需打印，可由小键盘控制把所需要的数据从微型打印机上打印出来，同时读取实时时钟的日期和时间并打印在数据之后，作为数据存根或票据供日后之用。另外，该智能语音算盘也可当作计算器用，对于珠算口诀不熟悉的人，可以用算珠和计位点输入数据，用小键盘上的加减乘除号作为运算符进行运算。这对于复杂数值的计算以及对珠算不太熟练的人来说将会是很方便的。同样，运算数据也可存入内存和打印出来。
权利要求1.一种智能语音算盘，包含传统算盘中的算珠、纵向串珠轴、横向计位梁以及外框架，其特征在于，算盘中采用了传感技术、电子信号及数据处理技术，其串珠轴内对应计算中算珠所处各位置处，均在轴内安有传感机构，通过连接导线实时将算珠所处位置信号馈接到位于外框架外侧的监测显示器中的外电路板上；在横向计位梁上各计位点处，装有发光指示管，通过控制通断按键柄，将各指示管连接到外电路板中；外电路板安装在外监测显示器壳体的内部，它是一块集成电路板，集成电路板上含有微处理器芯片、算珠位置检测电路、液晶显示接口电路、小键盘接口电路、微型打印机接口电路、语音合成及功率放大电路、实时时钟电路及电压转换电路。
2.根据权利要求1所述的算盘，其特征在于，在串珠轴中所安装的传感机构，可以由机电传感来实现，它包括串珠轴[2]内部安装的一组微动开关，开关含有一对金属检测电极[2.1],[2.2]，置于下方的弹性金属片[2.3]以及与其相连的可动按键[2.4]，键的一部分通过轴[2]上的小孔露出，微动开关经连接导线[2.5]馈送到外电路板[6]上。
3.根据权利要求1所述的算盘，其特征在于，在串珠轴中所安装的传感机构，可以由红外传感来实现，它包括在串珠轴[2]内部成对的水平并列安装的红外发射管[2.6]和红外接收管[2.7]，经连接导线[2.5]馈送到外电路板[6]中。
4.根据权利要求1所术的算盘，其特征在于，在横向部位梁[3]上，各发光计位点结构是采用一排发光管[3.1]作计位点，发光管安装在横梁上所开孔处，并位于装在横梁下方按键[3.3]的杆[3.2]之顶端，发光管[3.1]冒出梁上小孔部分地露出表面。
5.根据权利要求1所述的算盘，其特征在于，置于外电路板[6]上的机电传感部分电路，是与对应于整个算盘所有算珠位置处安装的微动开关相连接，呈阵列分布。
6.根据权利要求1所述的算盘，其特征在于，置于外电路板[6]上的红外传感部分电路，是与对应于每个串珠轴上所安装的五对红外发射、接收管相连接，呈阵列分布。
7.根据权利要求1所述的算盘，其特征在于，集成电路板中所包含的语音合成及功率放大部分电路，采用了T6668语音芯片、八位并列输入、串行输出移位寄存器74HC165和音频功放TA2822。
专利摘要一种智能语音算盘,包含传统算盘中的算珠、纵向串珠轴、横向计位梁以及外框架,主要特点在于串珠轴内安有传感机构,实时将算珠所处位置信号馈送到位于外框架外侧的监测显示器中的外电路板上;外电路板含有微处理器芯片、算珠位置测量电路、液晶显示接口电路、语音合成及功率放大电路,可使计算过程中用语音方式输出,其结果由液晶显示出来。本智能语音算盘计算准确度高,边核对边纠错,而且可以存储与打印。
文档编号G06G1/00GK2322183SQ9820216
公开日1999年6月2日 申请日期1998年3月13日 优先权日1998年3月13日
发明者张文军, 张文泉 申请人:张文军