專利名稱：多用途語音處理器開發(fā)及應(yīng)用板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于微型個人計算機(jī)(IBMPC系列)上的語音處理器開發(fā)及應(yīng)用板。
在現(xiàn)有技術(shù)中，能見到的類似產(chǎn)品，如在〈微型計算機(jī)應(yīng)用〉雜志1990年第5期(P60)上公開的“UM5100語音處理器開發(fā)板”一文提供的資料看，該開發(fā)板的設(shè)計目的是為UM5100語音處理器采集數(shù)據(jù)，從而為開發(fā)產(chǎn)生特定語音語句的應(yīng)用產(chǎn)品提供工具。該開發(fā)板由UM5100處理器及音頻電路、數(shù)據(jù)存儲器電路和PC機(jī)接口電路組成，并附帶有四個專用手動開關(guān)。從資料上看，雖然能達(dá)到采集數(shù)據(jù)的目的，但還存在一些不足1、操作步驟復(fù)雜。電路使用了四個手動開關(guān)，需要手工控制，不能自動。
2、使用額外的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器電路。電路中使用了四片隨機(jī)靜態(tài)存儲器(6264×4)作為數(shù)據(jù)存儲器和四片可逆計數(shù)器(74LS193×4)作為地址發(fā)生器，沒有合理利用主機(jī)的存儲器，使用時需要數(shù)據(jù)搬移(從板→主機(jī)RAM)，這無疑是造成浪費，增加了板的成本。
3、與主機(jī)的接口電路復(fù)雜。使用了九片集成電路。
4、采集數(shù)據(jù)長度不易控制。采用整段采集或手動開關(guān)控制采集。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能自動控制的多用途語音處理器開發(fā)及應(yīng)用板。為微機(jī)系統(tǒng)提供一種新穎的附加設(shè)備。
本實用新型是這樣構(gòu)成的，它由接口電路、語音處理器、音頻電路、語音選擇器、語音存儲器組成。可以實現(xiàn)語音的數(shù)字化和恢復(fù)。它有兩種使用模式模式1－－主機(jī)與語音處理器交換數(shù)據(jù)。模式2－－語音存儲器給語音處理器提供數(shù)據(jù)。通過接口電路和語音選擇器電路可用軟件來選擇模式。
工作過程如下當(dāng)選擇模式1時，外界的語音信息通過話筒(MIC)輸入到音頻電路中的前置放大器，音頻信號被放大到一定的幅度后，送至低通濾波器，低通濾波器濾去不需要的頻率成分，輸出滿足語音處理器要求的模擬信號，處理器將此信號變換成數(shù)字信號，經(jīng)接口電路送入主機(jī)，作為主機(jī)中的語音數(shù)據(jù)，以備處理；主機(jī)中的語音數(shù)據(jù)可經(jīng)過接口電路送給語音處理器，由語音處理器將其變成模擬信號，經(jīng)過音頻電路中的低頻濾波器對此信號進(jìn)行濾波后，恢復(fù)出接近話筒輸入的音頻信號，經(jīng)音量調(diào)節(jié)電路、功放電路，推動揚聲器(SPK)播放出聲音?？梢愿鶕?jù)需要控制錄放語音的長度，內(nèi)容和音量，直接用于需要語音輸入／播放、存儲轉(zhuǎn)發(fā)及合成的應(yīng)用場合(例如，有聲檢測報告、語音提醒、留言、語音郵件等)，而且還可以作為采集語音數(shù)據(jù)的開發(fā)工具，開發(fā)有聲應(yīng)用產(chǎn)品。
當(dāng)選擇模式2時，選定的語音數(shù)據(jù)預(yù)先分段存放在語音存儲器中，使用時由軟件控制語音選擇器，選擇要播放的語音段，語音處理器從語音存儲器中讀取語音數(shù)據(jù)，將它變成模擬信號，播放出指定的語音(播放過程同模式1)。這一功能可以將常用的固定語音數(shù)據(jù)存放在語音存儲器中，不占主機(jī)存儲資源，可用于有此種需要的場合，例如現(xiàn)已實現(xiàn)的“有聲鍵盤”就使用了此模式。上述兩種模式可以交替使用，可合成既有固定語音又有變化語音的語句。
本實用新型的優(yōu)點是1、由于沒有使用手動開關(guān)，數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動控制，使操作步驟簡單。
2、由于電路中設(shè)置了總線收發(fā)器U2及三態(tài)門U3，該實用新型解決了與主機(jī)間的自動通信問題，可以直接使用主機(jī)內(nèi)部隨機(jī)存儲器存放語音數(shù)據(jù)，節(jié)省了存儲器件，降低了成本。
3、現(xiàn)有的開發(fā)板采集數(shù)據(jù)長度不易控制，因為它靠手動開關(guān)來實現(xiàn)，所以，很不準(zhǔn)確。本實用新型在模1時，能自由選擇所采集的語音數(shù)據(jù)長度，并可對采集的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。由于使用了語音選擇器電路，在模式2時，可由加短路套的跳線選擇器實現(xiàn)語音長度選擇。
另外，該語音板可根據(jù)需要配上不同的存有固定語音單字、詞或語句的只讀存儲器EPROM，不占用主機(jī)額外內(nèi)存單元，適應(yīng)不同的應(yīng)用需要，從而建立有特色的有聲系統(tǒng)，例如，有聲鍵盤、有聲檢測報告和數(shù)據(jù)校對等。因為該語音板可將固定部分存于只讀存儲器，變化部分存在主機(jī)中，使用時分別調(diào)用。該語音板不僅可以用于開發(fā)，而且可以直接用在應(yīng)用系統(tǒng)中。


圖1多用途語音處理器開發(fā)及應(yīng)用板組成框圖圖2接口與語音選擇器電路圖圖3語音存儲器、語音處理器及音頻電路結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明接口電路，見圖2，它由總線收發(fā)器U2(74LS245)、譯碼電路、三態(tài)門U3(74LS126)構(gòu)成?？偩€收發(fā)器U2的一端口B0－B7與主機(jī)(PC機(jī))總線D0－D7相連，U2的另一端口A0－A7與語音處理器U11(UM5100)的D0－D7相連，U2的方向控制端DIR與語音處理器U11的讀控制端Read連接，U2的使能端E與正或門U8B(74LS32)的輸出端相連，使能端E由譯碼電路控制，實現(xiàn)主機(jī)與語音處理器(U11)的數(shù)據(jù)交換。
譯碼電路由正與非門U4(74LS30)，3－8譯碼器U5(74LS138)，反相器U6A、U6B、U6C(74LS04)，正或門U7、U8(74LS32)，正或非門U9(74LS02)組成。譯碼電路對主機(jī)總線A0－A9、地址允許端AEN、輸入輸出讀信號／IOR、輸入輸出寫信號／IOW進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生控制語音選擇器的八D觸發(fā)器U1控制端CLK的信號和語音處理器U11的記錄信號RECORD、播放信號PLAY、復(fù)位信號RESET，以及控制接口電路的三態(tài)門的控制信號和控制音量調(diào)節(jié)電路的音量控制信號VOL。譯碼電路中各元器件之間及與其他電路的連接為主機(jī)總線的A0－A3順序與3－8譯碼器U5的輸入端A、B、C、允許端E1連接；主機(jī)總線的A4與反相器U6C的輸入端連接，U6C的輸出端接正與非門U4的一輸入端；主機(jī)總線的A5－A9與正與非門U4的其他輸入端連接，主機(jī)的輸入輸出讀信號／IOW端與反相器U6A的輸入端和正或非門U9B和正或非門U9C的一輸入端連接；主機(jī)的輸入輸出寫信號／IOR端與反相器U6B和正或非門U9A的一輸入端連接；主機(jī)的地址允端AEN與3－8譯碼器U5的允許端E2連接；反相器U6A和U6B的輸出端接正或門U8A的輸入端，U8A的輸出端接U5的允許端E3；U4的輸出端接正或門U7B、A、C、D及正或門U8B的一輸入端，3－8譯碼器U5的輸出端口Y0－Y4順序與正或門U7B、A、C、D及U8B的另一輸入端連接；U7A的輸出端(產(chǎn)生記錄信號RECORD)接語音處理器U11(UM5100)的Record端；U7C的輸出端(產(chǎn)生播放信號PLAY)接U11的播放端Play；U7D的輸出端接正或非門U9C的另一輸入端，U9C的輸出端(產(chǎn)生音量調(diào)節(jié)信號VOL)接四D觸發(fā)器U12(74LS75)的使能端E01、E02；正或門U7B的輸出接正或非門U9A和U9B的另一輸入端，U9B的輸出端與八D觸發(fā)器U1(74LS273)的控制端CLK和正或門U8C的一輸入端連接。
三態(tài)門U3將該板的狀態(tài)送給主機(jī)，包括語音處理器U11的寫信號Write、最低地址位A0信號和八D觸發(fā)器U1的Q8端狀態(tài)信號；具體電路連接為正或非門U9A的輸出端與三態(tài)門U3B、C、D的控制端連接；
三態(tài)門U3D的輸入端與語音處理器U11的寫端Write連接，U3D的輸出端和主機(jī)總線的D2連接；三態(tài)門U3C的輸入端與語音存儲器U10、語音處理器U11的最低地址端A0連接，U3C的輸出端與主機(jī)總線的D1連接；三態(tài)門U3B的輸入端接八D觸發(fā)器U1的一輸出端Q8，U3B的輸出端接主機(jī)總線的的D0端。
另外，接口電路中的U4，U5，U6A、B、C，U7A、B、C、D，U8A、B，U9A、B、C可以用一片通用可編陣邏輯(GAL20V8)來實現(xiàn)?？山柚诳删幊坦ぞ邔⑦@部分邏輯關(guān)系寫入GAL20V8，這樣作可以縮小體積，提高可靠性，但目前這種集成電路價格較貴。
語音選擇器，見圖2，它由八D觸發(fā)器U1(74LS273)、反相器U6E、U6F(74LS04)、跳線選擇器SW1、SW2、SW3(可采用雙排插針或雙排插座)及短路套1構(gòu)成。語音選擇器完成模式選擇、語音內(nèi)容選擇，復(fù)位機(jī)制產(chǎn)生。其各元器件之間及與其他的電路之間的連接為八D觸發(fā)器U1的輸入端D1－D8與主機(jī)總線D0－D7相連，輸出端Q1－Q6與跳線選擇器SW1的一端口分別相連，U1的輸出端Q7與語音存儲器U10的地址端A15相連，作用是選擇語音存儲器高位地址，U1的輸出端Q8與三態(tài)門U3B(74LS126)的輸入端相連，作為該板模式選擇和忙狀態(tài)用；反相器U6F的輸入端與U1的輸出端Q8相連，U6F的輸出端接正或非門U9D的一輸入端和語音存儲器U10的片選端CE；U9D的輸出端與正或門U8C的另一輸出端連接，U8C輸出端(產(chǎn)生復(fù)位信號RESET)接語音處理器U11的Reset端。
復(fù)位信號RESET在兩種情況下產(chǎn)生一是主機(jī)送來，二是由語音處理器送來，當(dāng)調(diào)用語音存儲器U10的數(shù)據(jù)發(fā)聲時，可以按應(yīng)用需要在跳線選擇器SW1、SW2、SW3上配置短路套來控制語音長度。
跳線選擇器SW1的另一端口分別與跳線選擇器SW2的一端口及語音存儲器U10的地址端A9－A14相連，SW1起選擇語音存儲器U10地址的作用。跳線選擇器SW2另一端口分別與語音處理器U11的地址端A9－A14及跳線選擇器SW3的一端口相連，SW2起連接地址線選擇語音長度的作用。跳線選擇器SW3的另一端口連接在一起與反向器U6E(74LS04)的輸入端相連，SW3起選擇復(fù)位信號作用。U6E的輸出端接U1的清除端CLR和正或非門U9D的另一輸入端。
圖2所示語音選擇器電路中的跳線選擇器SW1、SW3上配置的短路套1，是用于發(fā)聲鍵盤的情況，具體連接為八D觸發(fā)器的輸出端Q1－Q6通過SW1與語音存儲器U10的地址端A9－A14相連，U11的地址端A9通過SW3與反相器UE的輸入端相連。
語音存儲器(圖3)采用可擦除只讀存儲器U10(27512)，它的一組地址端A0－A8與語音處理器U11的地址輸出端A0－A8連接，另一組地址端A9－A14分別與跳線選擇器SW1、SW2連接，U10的輸出使能端OE與語音處理器U11的讀端Read相連；語音存儲器的作用是存儲固定的語音數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要配置存有不同數(shù)據(jù)的只讀存儲器。
語音處理器及音頻電路(圖3)，由語音處理器U11(UM5100)及由運算放大器U14(LM324)、功率放大器U15(LM386)、四D觸發(fā)器U12(74LS75)、8選1模擬開關(guān)U13(4051)、電阻R1－R26，電容C1－C17連接而成。語音處理器U11和音頻電路的電路連接，基本與語音處理器(UM5100)生產(chǎn)廠家提供的電路一致。其不同之處在于音量調(diào)節(jié)電路采用了分檔數(shù)控電路。
音量調(diào)節(jié)電路由四D1觸發(fā)器U12、8選1模擬開關(guān)U13、電阻分壓電路R20－R26組成。其電連接四D觸發(fā)器U12輸入端D0－D2接主機(jī)總線的D0－D2連接，U12的輸出端Q0－Q2接8選1模擬開關(guān)U13的選擇輸入端A、B、C，U12的使能控制端E01、E23并接后與正或門U9C的輸出端相連；8選1模擬開關(guān)U13的模擬輸入端X0－X7接電阻分壓電路R20－R26；其模擬輸出端X經(jīng)電容C12接功率放大器U15的輸入端＋I(xiàn)N。由主機(jī)送來的音量調(diào)節(jié)碼來選擇8選1模擬開關(guān)U13的接通線，從而選擇分壓比，達(dá)到調(diào)節(jié)音量的效果。
話筒(MIC)與音頻電路中的電容C1及地連接，揚聲器(SPK)與音頻電路中電容C17的負(fù)極及地連接。
權(quán)利要求1.一種用于微型個人計算機(jī)上的語音處理器開發(fā)應(yīng)用板，包括與主機(jī)的接口電路、語音處理器、音頻電路，其特征是①語音選擇器電路，由八D觸發(fā)器U1、反相器U6∶E、U6∶F、跳線選擇器SW1、SW2、SW3及短路套1構(gòu)成，其各器件之間及與其他電路之間的電連接為八D觸發(fā)器U1的一組輸入端D1-D8與主機(jī)總線的D0-D7相連，一組輸出端Q1-Q6與跳線選擇器SW1的一端口分別相連，U1的輸出端Q7與語音存儲器U10的地址線A15相連，U1的輸出端Q8與三態(tài)門U3∶B的輸入端和反相器U6∶F的輸入端相連；反相器U6∶F的輸出端接正或門U9∶D的輸入端和與語音存儲器U10的片選端CE相連；跳線選擇器SW1的另一端口與跳線選擇器SW2的一端口及語音存儲器U10的地址線A9-A14相連，跳線選擇器SW2另一端口與語音處理器U11的地址線A9-A14及跳線選擇器SW3一端口分別相連，跳線選擇器SW3的另一端口連接在一起與反向器U6∶E(74LS04)的輸入端相連；U6∶E的輸出端接U1的清除端CLR和正或非門U9∶D的另一輸入端。U9∶D的輸出端接U8∶C的輸入，U8∶C的輸出端接U11的復(fù)位端Reset。②語音存儲器采用可用存有不同的固定語音單字、詞或語句的可擦除只讀存儲器U10，它的一組地址端A0-A8與語音處理器U11的地址輸出端A0-A8連接，另一組地址端A9-A15與跳線選擇器SW1、SW2分別連接，U10的輸出使能端OE與語音處理器U11的讀端Read相連；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語音處理器開發(fā)應(yīng)用板，其特征是音頻電路中的音量調(diào)節(jié)電路由四D觸發(fā)器U12、8選1模擬開關(guān)U13、電阻分壓電路R20－R26連接而成，其元器件之間及與其他電路間的電連接為四D觸發(fā)器U12輸入端D0－D2接主機(jī)總線的D0－D2連接，U12的輸出端Q0－Q2接8選1模擬開關(guān)U13的選擇輸入端A、B、C，U12的控制端E01、E23并接后與正或門U9C的輸出端相連；8選1模擬開關(guān)U13的模擬輸入端X0－X7接電阻分壓電路R20－R26；其模擬輸入端X與電容C12連接。
專利摘要一種用于IBM-PC系列微機(jī)的多用途語音處理器開發(fā)及應(yīng)用板，它由語音處理器、音頻電路、接口電路、語音選擇器、語音存儲器組成。這種結(jié)構(gòu)可對合成語句的固定段和變化段分別處理，合理存放。并對語音錄入、選擇播放、分析、編輯、合成提供支持。它有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、用途多等特點。它既可用于有聲系統(tǒng)的開發(fā)，又可直接用于語音錄入/播放、存儲轉(zhuǎn)發(fā)及合成的應(yīng)用場合，如有聲檢測報告、語音提醒和有聲CAI等方面。
文檔編號G06F3/16GK2099361SQ9122395
公開日1992年3月18日 申請日期1991年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月31日
發(fā)明者陳凡, 羅四維 申請人:北方交通大學(xué)