專利名稱：便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)，屬數(shù)字語音信號處理、語音合成技術(shù)，是日常生活消費電子產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的啟蒙教育機(jī)或英語語言學(xué)習(xí)機(jī)大都是以磁帶或光盤作為存儲介質(zhì)，使用時，必須使用專用的播放設(shè)備(例如放音機(jī)、CD機(jī)等)，在這些設(shè)備中含有磁、光、電及相關(guān)機(jī)械部件，因此，傳統(tǒng)的語言學(xué)習(xí)機(jī)有如下一些缺點(1)體積大、重量重，攜帶不方便；(2)功耗大；(3)操作使用復(fù)雜，不方便學(xué)齡前兒童的使用；(4)組成元器件多，成本高；(5)抗干擾能力及防震性能差。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服和解決如上所述現(xiàn)有的語言學(xué)習(xí)機(jī)存在體積大、重量重、攜帶不方便、且功耗大、操作使用復(fù)雜、抗干擾能力差、防震性能差、成本高等的缺點和不足，研究設(shè)計一種體積小、重量輕、攜帶方便、功耗低、操作簡單、抗干擾能力強(qiáng)、由一個專用集成電路芯片作為核心元器件的針對少年兒童進(jìn)行英語啟蒙教育的便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)。
本實用新型是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；其電路方框圖如圖2所示；其內(nèi)部核心主控程序軟件流程方框圖如圖3所示；英語單詞學(xué)習(xí)軟件流程方框圖如圖4所示；其實施例之一的電路原理圖如圖5所示。便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)由機(jī)殼、電路板、LCD(液晶)顯示屏幕1、按鍵面板共同連接構(gòu)成，其位置及相互連接關(guān)系為LCD顯示屏幕1及按鍵面板固裝在機(jī)殼正面，機(jī)殼的側(cè)面裝有與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?32串行接口14，并通過串行信號線與機(jī)殼內(nèi)電路板相應(yīng)點相連接；面板右上角裝有LCD液晶顯示屏亮度調(diào)節(jié)按鈕2、3并通過信號線與電路板上顯示接口電路相連接，面板右下角裝有電源開關(guān)鍵4并通過電源線與電路板電源端點相連接；面板中下部裝有音量調(diào)節(jié)按鈕5、提示信息按鍵6、瀏覽鍵按鍵組7～10、即快進(jìn)至結(jié)尾鍵7、上一則信息鍵8、下一則信息鍵9、快退到頭鍵10，功能選擇按鍵11、動畫顯示按鍵12、發(fā)音按鍵13，并分別通過各按鍵信號線分別與電路板上相應(yīng)點相連接；其電路由語音信號處理專用微電子芯片、時鐘電路、鍵盤陣列、LCD顯示接口電路、存儲電路、串行接口電路、語音驅(qū)動電路及揚聲器共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為語音信號處理微電子芯片通過存儲數(shù)據(jù)線與存儲器相連接，時鐘電路通過時鐘信號線與語音信號處理專用微電子芯片相連接，語音信號處理微電子芯片通過LCD驅(qū)動信號線與LCD顯示接口電路相連接，語音信號處理微電子芯片通過語音信號輸出線與語音驅(qū)動電路及揚聲器相連接，鍵盤陣列通過各按鍵信號線分別與語音信號處理專用微電子芯片相連接，語音信號處理微電子芯片通過串行信號線與串行接口相連接，串行接口通過信號電纜線可與外部計算機(jī)相連接；其中語音信號處理微電子芯片由專用多媒體信號處理芯片U1構(gòu)成；存儲電路由存儲器集成件U4構(gòu)成；串行接口電路由U2、U3構(gòu)成；時鐘電路由晶體X1、C3、C12、R2、R3、R13電氣連接構(gòu)成；顯示接口電路由U5構(gòu)成；鍵盤陣列由R5～R12、按鍵K1～K8電氣連接構(gòu)成；語音驅(qū)動電路由R1、晶體三極管BG1電氣連接構(gòu)成。
本實用新型的簡單工作過程為上電后，LCD上顯示相關(guān)的歡迎使用動畫圖片，揚聲器給出語音提示，用戶選擇學(xué)習(xí)功能后，在LCD上有相應(yīng)的應(yīng)用單詞出現(xiàn)，按發(fā)音按鍵13可給出該單詞的發(fā)音和例句，按動畫顯示按鍵12可在LCD顯示屏上顯示該單詞的書寫過程，按瀏覽鍵可瀏覽存儲在芯片及閃存器中的各條學(xué)習(xí)內(nèi)容。在使用過程中，可調(diào)節(jié)語音的音量(按鍵5)及LCD顯示的亮度(按鍵2、3)，此外，通過選擇功能鍵，還可以進(jìn)行提問測驗、與計算機(jī)連接進(jìn)行信息下載等功能。本實用新型的工作原理如下電路中的U1微電子處理芯片有4M Bits的數(shù)據(jù)存儲器、20K片內(nèi)程序存儲器、內(nèi)嵌式語音編解碼器、內(nèi)嵌式64×32點的LCD驅(qū)動控制器，支持語音存儲和播放、圖形存儲和顯示；因此，該芯片十分適合多媒體數(shù)字信號處理。外接存儲器為閃存器(Flash Memory)，存儲量為4M×8Bits，用來存儲英語語言學(xué)習(xí)資料。語音信號經(jīng)過ADPCM編碼后，存儲在閃存器中，常用的語音提示信息則存儲在微電子芯片U1的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中；語音的播放由微處理器芯片中的程序來控制，微處理根據(jù)按鍵請求進(jìn)行提取相關(guān)的語音信息并進(jìn)行合成和輸出到語音驅(qū)動電路，由揚聲器播放處理；程序存儲在微處理芯片中的存儲器中(主控程序流程圖見圖3)，語言文字信息以圖形方式存儲在閃存器U4中，通過微處理器芯片中的程序及相關(guān)的顯示驅(qū)動電路，可控制各種文字信息在液晶顯示器上進(jìn)行顯示。相關(guān)的提示信息(包括語音、文字)也由微處理器中的程序進(jìn)行控制給出。串行接口提供將外部計算機(jī)中的信息下載到本裝置中的通道，其實現(xiàn)方式以串行數(shù)據(jù)接口RS232為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和編程實現(xiàn)。時鐘電路提供4MHz的工作震蕩頻率，供微處理器使用。微處理器內(nèi)部有時鐘分頻電路，提供4M及32K兩種工作頻率，平時，本實用新型處于低功耗待機(jī)狀態(tài)(時鐘為32K)，有顯示操作及語音播放時，本裝置時鐘自動切換到4M的工作頻率，這樣，使得本裝置的功耗比較低。本裝置上電后，微處理芯片將存儲在片內(nèi)程序存儲器中的程序加載到運行緩沖區(qū)，開始運行預(yù)先調(diào)試好的程序，并檢測鍵盤陣列，根據(jù)不同的按鍵進(jìn)行不同的操作。面板上的按鍵功能實現(xiàn)分別為按鍵2及3調(diào)節(jié)液晶顯示對比度；按鍵4進(jìn)行開機(jī)及關(guān)機(jī)操作；按鍵5調(diào)節(jié)音量大小，提供16個數(shù)字化音量大小等級，從1～16循環(huán)改變音量大??；按鍵7播放或顯示最后一則信息；按壓按鍵8可上一條信息；按壓按鍵9可下一條信息；按壓按鍵10為第一條信息；按鍵11用于功能選擇，有三種模式學(xué)習(xí)模式、提問模式、下載信息模式；按鍵12用于播放語音信息，按下此鍵時，程序?qū)?dāng)前的英語單詞或字母或例句的語音進(jìn)行解碼后輸出到揚聲器；按鍵13用于顯示文字信息，按下此鍵后，程序?qū)?dāng)前的英語字母或單詞以動畫方式顯示在液晶顯示屏幕上；按鍵6用于提供操作的相關(guān)提示信息和幫助信息。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)體積小本實用新型由于采用全電子元器件構(gòu)成，核心芯片由微電子處理器芯片構(gòu)成，外圍電路簡單，所有元器件可以做在一個小于36cm2的電路板上，因此，整個裝置的體積小，便于攜帶；(2)功耗低核心處理器微電子芯片的時鐘僅為4MHz，平時絕大部分元器件處于低功耗運行狀態(tài)(32K時鐘頻率)，最高輸出工作電流僅為20mA，平時靜態(tài)工作電流小于100μA，因此，本裝置的耗電量低，十分節(jié)能；(3)經(jīng)久耐用本裝置不含機(jī)械部件，核心電路由一個高集成度的微處理器芯片及少量的電子元件構(gòu)成，電子元器件的使用壽命比機(jī)械裝置長得多；(4)可靠性高、防震性能好由于本裝置的電路簡單，體積小，核心功能由集成在微處理器處理器芯片中的程序進(jìn)行控制，因此，本裝置不易損壞，電子元件構(gòu)成的電路板防震性能比機(jī)械裝置優(yōu)良許多；(5)多媒體功能豐富本裝置采用先進(jìn)的集成語音編碼及LCD顯示的微電子芯片，能同時播放聲音和文字信息；(6)提供串行接口下載資料，擴(kuò)展性能好本裝置通過一個標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行口可與普通計算機(jī)相連，利用相關(guān)的程序可以從計算機(jī)下載資料到本裝置的快閃存儲器中，可以更新學(xué)習(xí)的內(nèi)容，擴(kuò)展性能好；(7)本裝置的語音及文字信息以數(shù)字化方式存儲在存儲器中，利用數(shù)字信號處理技術(shù)、語音合成技術(shù)及LCD顯示技術(shù)，實現(xiàn)了全數(shù)碼的語言啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)；(8)成本低，便于推廣普及；本裝置可以使用4位的多媒體微處理器作為核心處理芯片，由于該類芯片的集成度高，信號處理能力強(qiáng)，因此，外圍電路十分簡單，整個芯片的成本可控制在40元人民幣以內(nèi)，成本較低，便于推廣使用。


下面對說明書附圖作進(jìn)一步的說明圖1是本便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是其電路方框圖；圖3是其內(nèi)部主控程序流程方框圖；圖4是單詞學(xué)習(xí)程序流程方框圖；圖5是其實施例之一的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的實施方式可為如下(1)按圖1所示設(shè)計、加工本實用新型的機(jī)殼、面板，例如可使用工程塑料采用注塑方法制造機(jī)殼、面板；(2)按圖2及圖5所示，用計算機(jī)電路板布線排版軟件來設(shè)計制造印刷電路板，然后篩選元器件進(jìn)行安裝電路板。例如微處理器芯片U1可選用臺灣WinBond公司的W536120T來實現(xiàn)，存儲器U4可選用臺灣WinBond公司的WF5520閃存器，串行口電路U2可選用美國AD公司的ADM232，U3可選用中國蘇州市華輝公司的SP0903，液晶顯示器U5可選用中國深圳市智勝公司的128×64點的LCD液晶顯示器ZS128-64B，時鐘電路晶體X1可選用4MHz；語音驅(qū)動電路中BG1可選用三極管3DK210C；(3)按圖3、圖4方框圖所示進(jìn)行軟件編程、調(diào)試，然后固化到微處理器芯片中；(4)將液晶顯示器、按鍵分別安裝到按鍵面板上，串行接口安裝到機(jī)殼側(cè)面，電路板固定在機(jī)殼內(nèi)，并按上面說明書所述的連接關(guān)系進(jìn)行安裝連接，加上4.5V的電壓進(jìn)行簡單調(diào)試，便能較好地實施本實用新型裝置。
權(quán)利要求1.一種便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)，其特征在于它由機(jī)殼、電路板、LCD顯示屏幕(1)、按鍵面板共同連接構(gòu)成，其位置及相互連接關(guān)系為LCD顯示屏幕(1)及按鍵面板固裝在機(jī)殼正面，機(jī)殼的側(cè)面裝有與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?32串行接口(14)，并通過串行信號線與機(jī)殼內(nèi)電路板相應(yīng)點相連接；面板右上角裝有LCD液晶顯示屏亮度調(diào)節(jié)按鈕(2)、(3)并通過信號線與電路板上顯示接口電路相連接，面板右下角裝有電源開關(guān)鍵(4)并通過電源線與電路板電源端點相連接；面板中下部裝有音量調(diào)節(jié)按鈕(5)、提示信息按鍵(6)、瀏覽鍵按鍵組(7)～(10)、即快進(jìn)至結(jié)尾鍵7、上一則信息鍵(8)、下一則信息鍵(9)、快退到頭鍵(10)，功能選擇按鍵(11)、動畫顯示按鍵(12)、發(fā)音按鍵(13)，并分別通過各按鍵信號線分別與電路板上相應(yīng)點相連接；其電路由語音信號處理專用微電子芯片、時鐘電路、鍵盤陣列、LCD顯示接口電路、存儲電路、串行接口電路、語音驅(qū)動電路及揚聲器共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為語音信號處理微電子芯片通過存儲數(shù)據(jù)線與存儲器相連接，時鐘電路通過時鐘信號線與語音信號處理專用微電子芯片相連接，語音信號處理微電子芯片通過LCD驅(qū)動信號線與LCD顯示接口電路相連接，語音信號處理微電子芯片通過語音信號輸出線與語音驅(qū)動電路及揚聲器相連接，鍵盤陣列通過各按鍵信號線分別與語音信號處理專用微電子芯片相連接，語音信號處理微電子芯片通過串行信號線與串行接口相連接，串行接口通過信號電纜線可與外部計算機(jī)相連接。
專利摘要本實用新型是便攜式微電子芯片英語啟蒙學(xué)習(xí)機(jī)，屬日常生活消費電子產(chǎn)品。它由機(jī)殼、電路板、液晶顯示屏、按鍵面板共同連接構(gòu)成，其位置連接關(guān)系為顯示屏及按鍵面板固裝在機(jī)殼正面，串行接口裝于機(jī)殼側(cè)面，其它各按鍵裝于面板并通過相關(guān)信號線與電路板各相應(yīng)點連接；其電路由語音信號處理芯片、鍵盤陣列、液晶顯示接口電路、存儲電路、串行接口電路、語音驅(qū)動電路及揚聲器分別通過各自信號線與語音信號處理芯片相電氣連接，串行接口還通過信號電纜線與外部計算機(jī)相連。本實用新型體積小、重量輕、攜帶方便、功耗低，使用操作簡單、抗干擾能力強(qiáng)、成本低、便于普及推廣應(yīng)用。
文檔編號G09B5/06GK2575783SQ0224882
公開日2003年9月24日 申請日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月23日
發(fā)明者金連文 申請人:華南理工大學(xué)