專利名稱:顯示-聲音轉換方法及其裝置的制作方法
技術領域:
本發明屬于顯示-聲音轉換技術領域,具體說,本發明是將LED數字顯示設備所需顯示的內容(包括文字和數據)轉換成聲音信號報出,人們不用看就能知道所顯示的內容。
對于一些公共場所、公用設備,如車站站名、時刻表等顯示,各種競賽比分顯示,城市語言報時中心,盲人用時鐘等等都需要將顯示的內容轉換為聲音信號。
目前城市語言報時中心采用的是語音合成的原理,即大量地使用振蕩器、瀘波器、數字存貯器,通過數-摸轉換和增量調制的方法來實現。這種方法雖然實用,但實用范圍有限,而且成本很高,不適合于一些公共場所的應用。
本發明的目的就是用一種新的方法制造一種新的顯示-聲音轉換裝置。它可根據需要隨時用人的實際語言報出現時的時間、列車時刻、競賽的比分、飛機航班等等。通常它還可以作為普通立體聲錄放機使用。
本發明的顯示-聲音轉換方法主要包括用一個循環磁帶按一定編碼規律事先用真實的語音記錄要顯示的全部內容;報音時,先將當時顯示的內容按報音的先后次序進行編碼,用編碼后的信號以及磁帶上的同步信號控制錄放機裝置按先后次序有選擇地讀出事先錄制的語句;再將讀出的語句信號送到語句合成電路使之變成連續的語句。因為對顯示內容進行的編碼與磁帶上所記錄內容的編碼規律是一致的,所以顯示什么,本裝置就能準確無誤地讀出什么,就好似代替了人們的一雙眼睛。
本發明的顯示-聲音轉換裝置主要有LED數字顯示裝置、循環磁帶、磁帶錄放裝置、語句合成電路以及用于聯接LED數字顯示裝置和磁帶錄放裝置的編碼控制電路。
下面接合附圖對本發明的一個實施例-多功能語言報時裝置進行詳細描述。
圖1、本發明顯示-聲音轉換裝置方框2、LED數字鐘方框3、分路輸入和校時電路4、編碼原理波形5、編碼控制電路6、同步電路7、同步電路主要波形8、語句合成電路9、電源控制電路10、電源控制及語句合成電路波形圖如圖1所示多功能語言報時包括LED數字石英鐘A、分路輸入及校時電路B、編碼控制電路C、同步控制電路D、語言合成電路F、電源及電源控制電路H、G以及通用單錄放機E等七個部分,分路輸入電路接收LED數字鐘送來的“十時”、“時”、“十分”、“分”各位字形顯示的筆段信號,每一位(“十時”位除外)字形都有七個筆段abcdefg,
它們在數字鐘顯示屏上排列的規律是相同的,即不論是“時”、“分”哪一位,只要“b”、“C”段亮(為高電平)相應位顯示的字就是“1”,同樣,如果agbed段亮,顯示的字就是2正因為“時”、“分”各位七個筆段的排列規律相同,所以利用分路輸入電路可以“分時地”將它們輸出到后面的編碼控制電路,時間的區分由同步電路來控制。在啟動后的1.5秒內,先把“時”位字的七個筆段信號輸出到編碼控制電路,接著,在這以后的1秒鐘內,再把“十分”位字的七個筆段信號輸出到編碼控制電路,完成后,再用1.5秒鐘的時間把“分”位字的七個筆段信號輸出到編碼控制電路,這便完成了對LED數字鐘各位字形筆段信號的輸入過程,由此可見,分路輸入電路的作用,就是在同步電路控制下“分時地”把LED數字鐘“時”、“分”各位字形的筆段信號送到后面的編碼控制電路,即先將“時”位字的七個筆段同時送到編碼電路,再把“十分”位字的七個筆段同時送到編碼控制電路,最后將“分”位字的七個筆段同時送到編碼控制電路。
在被采用的普通單放機上換上一個四聲磁頭,磁頭的第一個線圈接到同步電路輸入端,以備接收磁帶上的同步信號;另外三個線圈則分別通過三個電子開關接到語句合成電路的輸入端,以備接收磁帶上的語音信號。將一盤普通磁帶可以很方便地改成一個15秒鐘一周的循環磁帶,在循環磁帶上根據讀出時間的一般順序按照下列規律可以將與數字相對應的語音事先錄在其四條磁道上,如下圖所示。
由圖可見整個讀時過程分為12步,分別由12個同步信號來控制,其中第一個同步信號作用期為“上、下午”讀出時間;第二個同步信號作用期為“十時”讀出時間;第三個,第四個和第五個同步信號作用期為“時”的讀出時間;第六個同步信號作用期為“點”的讀出時間;第七、八個同步信號作用期為“十分”的讀出時間;第九十、十一個同步信號作用期為“分”的讀出時間。當需要報時時,按一下啟動按鈕,錄音機電動機便帶動磁帶運轉一周,同步信號和語言就會通過相應的磁頭線圈輸入到相應的放音通道。如果磁帶運行中,在第五個同步信號到來時將對應第三條磁跡的磁頭線圈與語音通道輸入端接通,那么這時終端揚聲器中就可聽到“8”的語音,接著,在第六個同步信號到來時,固定地把磁頭對應第三條磁跡的線圈與通道輸入端接通,這時聽到的就是“點”的語音;同樣,要得到“27”的語音,就必須在第七個同步信號到來時接通磁跡3的磁頭線圈和在第十一個同步信號到來時接通磁跡2的磁頭線圈。可見,如要正確地報時,就必須在每一個同步信號到來時準確地將磁跡4或磁跡2、磁跡3與放音通道輸入端接通,這一功能由編碼電路完成。
對于上述磁帶上的語音分布,如果先拋開“上午”、“十時”、“點”等特殊點,而只看“時”、“十分”、“分”位的話,就可看出,它們都是按下列規律排列的,即
“十分”位僅看有效數字也與此相符,不同的就是少了C列,這與實際數字顯示是一致的。
圖中數字1~9構成一個方格(陣),方格中的每一個元素又都可以用相應的行碼和列碼來表示,如“1”=AA′;“2”=AB′;“3”=AC′;同樣,“4”=BA′;“8”=CB′……。編碼控制電路的作用就是對LED數字鐘送來的字形顯示的七個筆段信號進行編碼,然后輸出三個列碼A、B、C和三個行碼A′、B′、C′·A、B、C、A′、B′、C′各用一個獨立的輸出端。當字形顯示是“5”時,編碼電路B、B′兩個輸出端為高電平(其余為低電平)……。這與磁帶上的語音分布是一致的。在同步信號到來時,將其分別與A列、A′、B′、C′行,B列、A′、B′、C′行,C列、A′、B′、C′行進行比較,在這三組比較中,只有列與行的輸出端同時為高電平時,才把相應的磁頭線圈與放音通道接通,報出相應的語音。如以“時”位為例,假如字形顯示為“g”那么編碼控制電路的C、C′兩輸出端為高電平時,從磁帶的語音分布圖上可以看到,第三、四、五個同步信號作用期為讀“時”時間,所以第三個同步信號與A列、A′、B′、C′進行比較,第四個同步信號與B列、A′、B′、C′行進行比較,第五個同步信號與C列、A′、B′、C′行進行比較,因此時編碼電路的C、C′輸出端為高電平,所以只能是對應磁跡4的磁頭線圈在第五個同步信號到來后被接到放音通道的輸入端(編碼控制電路的A′、B′、C′三個輸出在比較后對應控制磁跡2、磁跡3、磁跡4的三個磁頭線圈),而錄制在磁帶這個位置上的正好是“9”的語音,這個音也正是此時字形顯示的數“9”。由于“十分”位、“分”位與“時”位的字形顯示和語音分布規律是一樣的,所以它們的讀出原理也是相同的,方式上的不同點在于(1)“十分”位是用第七、八個同步信號來比較,“分”位是用第九、十、十一個同步信號來比較。(2)“十分”位只有兩列,因它不可能出現六十幾的情況,所以只需兩個同步信號作比較,其中的“0”是特殊排列,它的讀出不屬于上述討論范圍。
同步電路用以在同步信號作用下,完成分路輸入電路的“分時”輸入控制和對編碼控制電路小⒘新氳謀冉稀S繕鮮觶桓齠潦憊坦燦 2個同步信號來控制,對應這12個同步信號,同步電路共有12個輸出端,第n個輸出端與第n個同步信號相對應,亦即第1個同步信號到來時,只有第1個輸出端為高電平,第2個同步信號到來時只有第2個輸出端為高電平,第3個同步信號到來時,只有第3個輸出端為高電平……。其中第三、四、五個輸出端用以對“時”位行、列的比較,第七、八個輸出端用以對“十分”位行、列的比較,第九、十、十一個輸出端用以對“分”位行、列的比較,其過程見上述。第一個輸出端用以比較“上午”,這一信號直接取自LED鐘的“AM(上午)”輸出線,該線為高電平時,顯示屏上顯示“AM”,同時在第一個同步信號到來后,直接接通磁跡2的磁頭線圈,報出“上午”的語音,相反,在“AM”輸出線為低電平時,顯示屏上顯示“PM”,第一個同步信號的到來后磁跡3的磁頭線圈被接通,報出“下午”的語音。第二個輸出端有兩個作用一是直接去與“十時”位送來的信號比較,“十時”位只有兩種可能,即“1”和無字,為“1”時,第二個同步信號到來后直接將磁跡2的磁頭線圈接通,報出“10”的語音,否則,“十時”位無字時就不報而隔過;二是識別“兩點”與“12點”,為符合人們聽報的習慣,“兩點”時,在第二個同步信號到來后把磁跡3的磁頭線圈接通,報出“兩”的語音,“12點”時則在第二個同步信號到來后把磁跡2的磁頭線圈接通,報出“10”的語音,第三個同步信號到來后把磁跡3的磁頭線圈接通,報出“2”的語音。同步電路第六個輸出端則為固定地接通磁跡3的磁頭線圈,亦即,只要是第六個同步信號到來就相應地報出“點”的語音。
“0”的語音在磁帶上的位置比較特殊,它的報出條件是“十分”位的A、B列均為低電平(即字形顯示為“0”),同時是在第八個同步信號到來后。對于上述幾個特殊點(“上午”、“十分”位、“兩”“0”)是利用編碼電路中一些輔助的邏輯來實現的。
由上述討論可知,完成一個報時過程需要12步,而真正有效的語音最多只占六步(如上午、十、二、點;四十、九),這當中就會有間隔出現。消除語音之間的間隔是由語句合成電路完成的。
語句合成電路的中心部件是語言處理塊UM5101和動態64K存貯器,它可獨立地實現各為5秒的語音錄、放功能,利用上述放音通道信號的有無便可控制UM5101的間斷錄音,即,在通道有語音出現時,UM5101執行錄音,無語音出現時,錄音暫停,待全部12步讀出過程結束后,UM5101遂行放音,此時放出的語音便連貫成句了。因此,語句合成電路的作用就是把具有間隔的語音合成語句。
電源控制電路的作用就是保證本機各部分電路按規定的時間啟動與停止。為了節省用電,本機平時除個別電路(CMOS)常時工作外,其余全部不加電,需要報時時,按一下啟動按鈕,這時整個電路加上電源,穩定后開始對同步電路清零復位,同時接通單放機電動機的電源,電機帶動磁帶開始運轉,當第一同步信號到來時,語句合成電路開始準備錄音,電路的啟動過程結束。當第12個同步信號過去后,磁帶上一片空白,空白開始延續約1S,電機電源自動切斷,當語句合成電路放音完畢后,整個電路電源即被自動切斷,而回到初始狀態,完成一個工作周期。在報時專用帶位置跑亂后,也可按上述過程啟動一次,磁帶即會回到正確位置。
本機除能隨時用語音報時外,還具有下列功能①憑聽覺隨時調整、校準真實時間,設置予置時間(定鬧)在分路輸入電路中專門設有校時電路,它實際上是一種壓控振蕩器,受控于數字鐘“時”或“分”位的字段變化,“時”或“分”位的數字每變化一次,壓控振蕩器輸出的音頻聲調也變化一次(由低到高,或由高到低),根據音調變化的次數就可知道數字的變化次數,開始調、校時間時,可先讓本機報一次時,根據這些初始數字,再行調校,即可達到目的。
②作為普通錄、放機使用在不需要報時時,只要轉換一下開關,取出報時專用帶,放入您要聽的磁帶后,便與普通立體聲錄、放機一樣使用。若將UM5101語音處理電路的輸入端與錄、放機的放音通道輸出端相接,便可成為頻繁放音的語音學習機。
③遙控啟動報時與錄、放音這只需增加一套簡單的收、發裝置,利用接收器的輸出信號去自動觸發啟動按鈕便可很方便地實現尷咭?亍⒐飪亍⑸氐淖遠舳
④以語音處理塊UM5101或5100及相應的四只64K存貯器取代磁帶放音機,利用編碼輸出的開關信號作片選控制,便可作為報時臺的報時機使用,其成本要比現在使用的報時機低得多。
⑤大型體育場所的計分牌要是配上此項技術,向觀眾報告比賽成績,效果就更好了。本技術的采用很簡單,只要將計分牌每位字形顯示的內容輸入到編碼控制電路,再作一些輔助改動即可,這樣就可實現,每當成績顯示出來后,緊跟著自動向觀眾用語音報出相應的內容。
⑥現在不少商店都已使用電子稱,這種稱是以數字顯示的,如果把這些數字的字形信息輸入到本編碼器,用簡單的執行機構取代磁帶機,便能實現自動“找錢”功能,若并用磁帶機,還能在找錢的同時報出數額。
⑦如果用鍵盤取代數字鐘,并配備多盤磁帶(非循環帶),便可作為拼音,拼句游戲機,其內容將是十分豐富的。這種游戲機很可能令成為聾啞人的得力工具。
圖2是LED數字鐘的方框圖,本裝置從該LED數字鐘輸出代表“上午”、“下午”的AM信號,代表“十時”位的C1b1信號,分別代表“時”、“十分”、“分”位的信號a2…g2、a3…g3、a4…g4,以及分別代表“慢調”、“快調”的AN1、AN2信號。另外,從輸入校時電路送來的音頻信號也接到YD端,加在壓電陶瓷片上。
圖3分路輸入電路和校時電路。
1、分路輸入電路,分路輸入電路(圖3)的作用是在同步電路送來的“分時”信號H1、H2、H3的控制下,將來自LED數字鐘“時”位、“十分”位、“分”位的字形顯示的七個筆段信號a2~g2、a3~g3、a4~g4分時地輸出到編碼電路的輸入端,即把“時”、“十分”、“分”三路筆段輸入在時間上錯開,以形成一路七段輸出a~g,因本編碼電路只需六個筆段,這樣每一位的輸入中都減去了“C”段,所以實際輸入、輸出的筆段都是六個,即a、b、d、e、f、g。
分路輸入電路由集成電路與門IC1~18和二極管D1~18組成,其中與門IC1~6由分時信號H1控制,只有在H1為高電平時,“時”位字形的七個筆段a2~g2才能通過這六個與門而輸出,同樣,與門IC7~12受控于分時信號H2,只有在H2為高電平時,“十分”位字形的七個筆段才能輸出;與門IC13~18受控于分時信號H3,只有H3為高電平時,“分”位字形的七個筆段才能輸出。二極管D1~18組成“或”門電路,用以將三路與門輸出合為一路,送到編碼電路。
分路輸入電路輸入、輸出的均為七個筆段信號,這七個段的工作波形與所顯示的字形的關系,以及這七個段在數字中顯示屏上的排列位置如圖4中的(1)所示。由圖可見這七個段中只有g段為低電平時,字形顯示為“0”,在a、g、d、e、f、段為低電平時,字形顯示為“1”,在C、f段為低電平時,字形顯示為“2”…這樣,七個段的電平高低便反映出了字形0、1、2、3…9的變化,亦即這七個段的筆劃信號包含著字形0~9十個字形信息。
平時,LED中的“時”、“十分”“分”位的字形筆段信號是加在與門IC1~18的輸入端的,但因這些與門的另一輸入端皆為低電平,所以筆段信號不能通過與門而輸出,當讀時過程開始后,首先由同步電路送來分時信號H1,H1一到,“時”位的七個段信號a2~g2便可通過與門IC1~6、二極管D1~6輸出到編碼電路;在H1結束后(恢復到低電平)H2到來,這時“十分”位的七個信號a3~g3才能通過與門IC7~12、二極管D7~12輸出到編碼電路;H2結束后H3到來,這時“分”位的七個段信號a4~g4才能通過與門IC13~18、二極管D13~18輸出到編碼電路,這樣,就完成了“分時地”輸入筆段信號的過程。
為了保證輸入各段正確的邏輯電平,需在數字鐘集成塊IC88的筆段輸出端與顯示屏之間接入相應的隔離電阻R70~R92,如圖2所示。
2、校時電路、為達到僅憑聽覺即可調校時間的目的,設置了校時電路。校時電路由集成非門IC20、21、二極管D19~25、電阻R26~30、電容C1~2,以及校時開關K8等組成,其中非門IC20、21⒌繾鑂26~28、電容C1~2構成一音頻壓控振蕩器,只要在其控制點“C”加一變化的電壓,振蕩器的頻率就會隨之變化,把這一信號通過隔離二極管D23加到LED鐘部分(圖2)的壓電陶瓷片YD上,就能聽到聲調變化的音頻叫聲。
控制電壓VC應滿足這樣的邏輯關系,即a·f+e、如圖4中(3)所示,只有這樣,才能保證顯示字形每變化一次,VC的電平高低也隨之變化一次,進而控制壓控振蕩器的頻率,及陶瓷片的聲調也變化一次,達到利用聲調的變化來記錄、判斷數字變化的目的。a·f的邏輯功能由編碼控制電路“5”中的集成非門IC58、與門IC22完成的,(a·f)+e的邏輯功能是由二極管D24、25完成的,其波形關系如圖4的(3)所示。
二極管D19、20和電阻R30組成一“或”門,保證在按下數字鐘的“慢調”按鈕AN1時,高電平也能加到“與”門IC13~18上,使“分”位的內容通過這些“與”門輸出,由二極管D2122和電阻R29組成的“或”門,保證在按下數字鐘的“快”調按鈕AN2時,高電平也能加到“與”門IC1~6上,使“時”位的內容通過這些“與”門輸出。
校、設時間時,先把“校時”開關K8打開,這時壓控振蕩器IC20、21接通電源開始工作,從壓電陶瓷片上可聽到聲調恒定的音頻叫聲,然后讓本機報時一次,以知道數字鐘現時的顯示狀態,根據這一初始狀態,分別按下“快調”按鈕AN2、“慢調”按鈕AN1結合聲調變化的次數,便可調、校到所需狀態,為了可靠,調、校完后,還可讓本機報時一次,予以檢驗。例如現在的時間是下午兩點21分,欲讓鐘在下午5點39分輸出一控制信號,接通某電器的電源,那么首先應按下數字鐘的“鬧顯”按鈕AN3(常接),同時讓本機報時一次,報出的時間即為“定鬧”的初始時間,假定為下午1點11分,把這個時間調到下午5點39分,顯然“時”位的內容要變化4次,“分”位的內容要變化28次,所以,按下“快調”按鈕AN2,這時陶瓷片的聲調開始變化,待變化了4次后松開按鈕,“時”位的內容即為“5”了;按下“慢”調按鈕AN1陶瓷片的聲調也開始變化,待變化次數為28后松開按鈕,“分”(及“十分”)的內容即為“39”了,這便完成了設置時間的過程。
LED數字鐘輸出的“上午(AM)”、十時位字段“C1、b1”信號不經過本電路控制、而直接送到編碼電路。
圖5編碼控制電路、前面已經指出,磁帶上“時”、“十分”、“分”位的語音分布具有方格(陣)特性,陣內每一元素(與數字對應的語音)都可用不同的行、列碼表示,換句話說,有了與顯示字形相應的行、列碼就可以從方陣中提取相應的元素(語音),因此,把七段字形顯示轉化為相應的行、列碼便是編碼的根本目的。
編碼控制電路的輸入是來自分路輸入電路的六個字段信號a、b、d、e、f、g,編出的列碼有三個-A、B、C,行碼也是三個-A′、B′、C′,從方陣的元素分布可以看出A列的特性是,可以代表“1、2、3”,現用A(1、2、3)表示,同樣,B列的特性為,B(4、5、6),C列為C(7、8、9),A′行為;A′(1、4、7),B′行為(2、5、8),C′行為C′(3、6、9),由此可見,每個行、列碼都可代表三個數,換句話說,在這三個數中只要有一個出現,那么相應的這個行和列碼也一定出現,例如,出現的數為“5”,則B列和B′行必定出現;出現的數是“9”,則C列和C′行也必定出現;在電上又可理解為這三個數中只有一個出現,那么對應的行、列碼就為邏輯“1”,否則為“0”。例如,出現的數為“7”,那么C列A′行必為“1”(高電平),出現的數是“3”,則A列C′行必為邏輯“1”(高電平)。
根據這一特點,結合七段字形顯示的規律便可通過邏輯電路得到六個行、列碼A、B、C、A′、B′、C′。其邏輯表達式分別為A=(a+g)·f(1、2、3)A′=d(1、4、7)B=f·a+b(4、5、6)B′=
·e·b+b·e(2、5、8)C=(A+B)·
(7、8、9)C′=B'·d·
(3、6、9)式中a、b、d、e、f、g為字形顯示的七個筆段。具體的波形關系,如圖4(2)所示。
電路上,A由“與”門IC31輸出,其表達式由“非”門IC58、59、“或”門IC46和“與”門IC31實現;B從“或”門IC54輸出,其表達式由“與”門IC22、“非”門IC60和“或”門IC54實現;C從“與”門IC24輸出,其表達式由“或非”門IC56、“非”門IC63、“與非”門IC55和“與”門IC24實現;A′由“非”門IC62實現并輸出;B′從“或”門IC47輸出,其表達式由“與”門IC23、30,“非”門IC64、“或”門IC47,“與”門IC53實現;C′從“與”門IC32輸出,其表達式由“非”門IC65、“與”門IC45、32完成。由圖4-②的波形可以看出A只在顯示的數字為1、2、3時是高電平,B只在4、5、6時為高電平,C只在7、8、9時為高電平,A′只在1、4、7時為高電平,B′只在2、5、8時為高電平,C′只在3、6、9時為高電平,這與前面的分析是吻合的。
編碼控制電路編出的A、B、C三個列碼分別送到“與”門IC34、37、39,IC35、38、40,IC36、41的輸入端,這些“與”門的另一個輸入端則分別受控于來自同步電路的同步信號。由前述,一個讀時過程共有12個同步信號,其中第三、四、五個同步信號作用期為讀“時”時間,因此,同步電路必須將與這個同步信號對應的輸出端h2、h3、h4接到“時位”比較門IC34~35來;第七、八個同步信號作用期為讀“十分”時間,所以把同步電路與這兩個同步信號對應的輸出端h6、h7接到“十分”位比較門IC37、38;第九、十、十一個同步信號作用期為讀“分”時間,同樣要把同步電路相應的輸出端h8、h9、h10接到“分”位比較門IC39~41來。
編碼控制電路編出的A′、B′、C′三個列碼分別送到“與”門IC42、43、44的一個輸入端,這些門的另一個輸入端均接到“或”門IC49的輸出端,“或”門IC49的作用是把經過比較后選中的列輸出到“與”門IC42~44,以便在列比較后再進行“行”比較。經過列、行的比較后,“與”門IC42~44就會有一控制信號輸出,分別經過“或”門IC50~52、電阻R31~33送到三個電子開關BG1~3的輸入端,以控制它們的導通與截止,即“打開”和“關閉”。三個開關管的集電極分別與四聲磁頭對應于語音磁跡的三個線圈相連,即與磁跡2對應的磁頭線圈接到BG1的集電極,與磁跡3對應的磁頭線圈接到BG2的集電極,與磁跡4對應的磁頭線圈接到BG3的集電極,而這三組線圈的另一端則一同接到放音通道(語句合成電路中)的輸入端,這樣,通過對管子BG1~3導通與截止的控制就可達到接通與斷開相應磁頭線圈的目的。圖中R31~33的作用是限制流過開關管發射結的電流,保證集成電路和晶體管的安全。
除了上述“時”、“十分”、“分”位的讀出方法以外,還有一些特殊的語音排列和讀出。
1)“十時”位內容的讀出。“十時”位的內容很單一,要么無字要么就只顯示“1”,顯示“1”時表示為“十幾點”,這時要求相應地報出語音“10”,因此,把來自數字鐘“十時”位的筆段C1、b1直接送到“與”門IC26的輸入端,IC26的另一輸入端則與同步電路對應于第二個同步信號的輸出端h1相連,IC26的輸出則經過“或”門IC48、50也可控制開關BG1的導通與截止。假如現在字形顯示是“11點”,則C1、(b1)為高電平,這一高電平送到“與”門IC26的輸入端,于是,每當讀時過程開始,第二個同步信號到來后,h1也為高電平,這時“與”門IC26便輸出一高電平,通過“或”門IC48、50、電阻R31加到BG1輸入端,使BG1導通,對應磁跡2的磁頭線圈接通,送入放音通道的語音必然就是“10”了,反之,BG1截止將不報出。
2)“上、下午”的讀出上午下午的讀出方法與“十時”位的讀出相似,利用數字鐘AM(上午)的顯示輸出,一路送到“與”門IC27,另一路經“非”門IC66反向送到“與”門IC67、IC27、67的另一輸入端則一同接到同步電路的第一個輸出端h0。當字形顯示為“上午”時,“AM”線為高電平,亦即“與”門IC27輸入端為高電平IC67輸入端為低電平;當字形顯示為“下午”時,“AM”線為低電平,即IC27輸入端為低電平,IC67輸入端為高電平,因此,在讀時過程開始后第一同步信號到來時,h0為高電平,如果是“上午”,則IC27輸出高電平,經“或”門IC48,50,最后使BG1導通,報出“上午”如果是“下午”,則IC67輸出高電平,經D27、“或”門IC51,使BG2導通,報出“下午”的語音。
3)“0”的讀出、通常的習慣是說“幾點零幾”,所以在磁帶上把“0”的語音安排在“十分”位的B列、C′行。“0”音的讀出條件是“十分”位的A、B列均未選中(即A+B)加上第八個同步信號到來,只要這個條件滿足就打開開關BG3,此時進入放音通道的就是“0”的語音,在電路上這一功能是由“或非”門IC56、“與”門IC33實現的,當A+B的條件滿足時IC56輸給IC33一高電平,當第八個同步信號到來后,同步電路h7端也送一高電平給IC33,IC33便輸出一高電平經“或”門IC52使BG3導通報出“0”的語音。
4)“兩”的讀出、一般的報時不習慣聽“2點”而應是“兩點”。這個“兩”的語音被安排在磁帶磁跡3上,并且與第二個同步信號相對應。當編碼電路編出的行、列碼表示“2”(即A、B′為高電平)時,有兩種情況,一種是“十時”位的筆段C1為低電平,此時是兩點,在這種情況下應報出“兩”的語音,另一種是“十時”位的筆段C1為高電平,此時是“12點”,在這種情況下,應按原排列,在第三個同步信號到來后報出“2”的語音。這一功能是由“非”門IC57、61,“與”門IC25、28、29實現的,當“十時”位的C1段為低電平、編出的行、列碼表示“2”(即A、B′為高電平)時,因“非”門IC57輸出為高電平,所以此時“與”門IC25輸出一高電平,一路送到“與”門IC28,另一路經IC61反相后去封閉“與”門IC29,使h2不能通過“與”門IC29加到IC34,最終使“2”的語音不能報出,而“與”門IC28是由h1控制的,因此,只要第二個同步信號一到,IC28就輸出高電平,通過D26、“或”門IC51使開關BG2接通,報出“兩”的語音。當上述其它條件不變,只是“十時”位的C1段為高電平了,這時IC57將輸低電平把IC25封死,IC25輸出的低電平一方面把IC28封閉,另一方面經“非”門IC61把“與”門IC29打開,于是在第二個同步信號到來后h1為高電平,IC26輸出高電平,打開開關BG1,報出“10”的語音,在第三個同步信號到來后,h2為高電平,IC29輸出一高電平到IC34,因A、B′為高電平,所以IC34輸出高電平,并經IC43、IC51把BG2打開,報出“2”的語音。這樣就解決了報“兩”與報“2”的矛盾。
編碼控制電路的工作過程大致是這樣的電路接通電源后,假如現在字形顯示的內容是“上午、11點43”,那么送到編碼控制電路的筆段信號除AM、C1段為高電平外,其余的a、b、d、e、fg均為低電平,當讀時過程開始后,第一個同步信號到來,h0為高電平,于是“與”門IC27輸出一高電平經“或”門IC48、50使BG1打開,報出“上午”的語音;第二個同步信號到來后,h1為高電平,這時IC26輸出一高電平,經“或”門IC48、50后也把BG1打開,報出“10”的語音;第三個同步信號到來后h2H1都為高電平,在分時信號H1的作用下,分路輸入電路把“時”位的內容送到編碼控制電路輸入端,編碼的結果為A、A′是高電平,它們分別接到IC34和IC42同時,h2經IC29也送到IC34,于是IC34輸出高電平送到IC42~44,因為A′、B′、C′中只有A′為高電平,所以只能是IC42輸出高電平,經“或”門IC50把BG1打開,報出“1”的語音;在第四個同步信號到來后,H1、h3為高電平,H1保證繼續輸入“時”位的內容,h3把IC35打開,因為“時”位的結果A、A′已經出現,不可能再有第二個結果,所以在第四、五個同步信號期間BG1~3都不再導通;當第六個同步信號到來后,h5為高電平,它經過二極管D25、“或”門IC51直接把BG2打開而不受任何控制,報出“點”的語音;第七個同步信號到來后,H2、h6為高電平,H2保證將“十分”的內容送到編碼控制電路,這時編碼的結果是BA′、B、A′分別送到IC38和IC42,因此時h6是高電平,但h6是接到IC37的,所以IC38不能輸出高電平,三個開關也都不能打開,沒有語音輸出;當第八個同步信號到來后,h7、H2為高電平,H2級維持輸入“十分”位的內容,編碼結果仍是B、A′,h7是接到IC38的,而此時正是高電平,所以IC38輸出一高電平,經IC49送到IC42~44,因A′、B′、C′中只有A′為高電平,所以只能是IC42輸出高電平,使BG1打開,報出“40”的語音;第九個同步信號到來后,H3、h8為高電平,H3保證把“分”的內容輸入給編碼控制電路,h8則打開門IC39,“分”的內容編碼的結果是AC′,它們分別接到IC39和IC44,這時因h8是高電平,IC39將輸出高電平,經IC49加到IC42~44,因A′、B′、C′中只有C′為高電平,所以只有IC44輸出高電平,經IC52將BG3打開,報出“3”的語音。
為保證校時電路工作,編碼控制電路從“與”門IC22輸出一控制信號a·f、其波形見圖4。
為了在開關BG1~3均未打開時不致使放音通道懸空而感應很大的噪聲,還設置了由“或非”門IC68和開關BG4、電阻R34、35組成的通道封閉電路,在IC50~51輸出均為低電平時,IC68輸出高電平,使BG4導通,把通道封閉,IC50~51中只要有一個輸出高電平,IC68就輸出低電平而讓出通道。
圖6、同步電路、同步電路主要由十進制計數、分配器IC72、D觸發器IC74、75,“與”門IC73、76、77、78、“非”門IC69~71,晶體管BG5~7、二極管D28~34等組成。其作用就是在磁帶上的同步信號作用下,協調本機各部分電路的工作,包括輸出三個分時信號H1、H2、H3,保證“時”、“十分”、“分”位的內容分時地送到編碼電路的輸入端;輸出十一路控制信號到編碼控制電路,協助完成編碼結果的列比較和特殊語音的讀出控制。
圖6中晶體管BG5~7構成三級共發放大器,用以對來自與磁跡1相對應的磁頭線圈CT1的音頻同步信號進行放大,信號被放大到一定電平后再經IC69整形,“非”門IC69除對信號整形外還具有幅度抗干擾性能,信號經IC69整形后變成了一串串的音頻脈沖如圖7,這些脈沖經由D28、R43、C9組成的崢值檢波器檢波后變成了正向的略寬于同步信號群的方波,經整形、倒相后送到由D29、R44、C10組成的積分器,積分,設置積分器的目的是為了提高電路的抗干擾能力,其波形見圖7,平時,在沒有同步信號輸入時,IC70輸出高電平,電容C10通過二極管D29可以很快地充電到高穩定狀態IC71輸出為低電平;當同步信號到來后,IC70的輸出變為低電平,但C10上的電荷并不能馬上放掉,而只能通過電阻R44緩慢地釋放,只有在C10上的電壓下降到IC71的閥值以下時,IC71才輸出高電平,當同步信號過去后,IC70的輸出回到高電平,C10又迅速充電,IC71的輸出再次回到低電平,由此可見,凡是作用時間小于同步信號群寬度的干擾是無法通去積分電路的。
“非”門IC71輸出的正向脈沖經R45、C11、12濾波后分別送到IC72、IC74、75的“時鐘(Cp)”端。IC72是一十進制的計數譯碼分配器,它有十個輸出端Q0~Q9,Q0~Q9只能有一個輸出高電平,其余都是低電平,輸出高電平的端是與在“Cp”端送進的脈沖個數相對應的,例如在Cp端送進2個脈沖,則Q2端為高電平;在Cp端送入9個脈沖,則Q9端是高電平,計滿一個周期(10個數)后便又從1開始計。IC72共有10個輸出端還不能滿足要求,所以增加了兩個D型觸發器IC74、IC75,這兩個D觸發器聯成一循環碼計數器,利用IC76、7778對其輸出譯碼后便可得到三個新增加輸出端h2、h3、h4。
上述過程大致是這樣的,在第1、2個脈沖送入IC72的Cp端時的情況同IC72單獨使用。第3個脈沖到來時Q3端輸出高電平,這個高電平把“與”門IC73打開,并且IC74、75翻轉,h2輸出高電平,第4個脈沖到來時,因R45、C11的延時作用,IC74、75領先翻轉,IC75的Q端變成高電平后立即封閉IC72的EN端,于是IC72不響應第4個脈沖而繼續維持Q3高電平,IC74、75翻轉后,h3變為高電平;第5個脈沖到來時,由于EN被封閉,IC72仍為Q3高電平,IC74、75響應后,h4變成高電平,第6個脈沖到來時,IC74、75翻轉,IC75的Q端變為低電平,解除對IC72的封閉,同時IC72的Q4端變成高電平,以后的情況也同于IC72單獨使用。
在增加了三個輸出端后,本電路共有11個有效輸出端h0~h10,這11個輸出端全部送往編碼電路,其中h0作為上、下午的讀出控制,h1作為“十時”位內容的讀出控制,h2、h3、h4為“時”位內容的列比較,h5則固定地作為語音“點”的控制,h6、h7,為“十分”位內容的列比較,h8、h9、h10為“分”位內容的列比較。只要電路一啟動,整個讀時過程便按照這一順序進行一次。
根據語音在磁帶上的分布特點,只要把輸出端h8、h9、h10邏輯相加即可得到分時信號H3,很明顯,H3在讀“分”位內容期間始終保持高電平,這在電路上是由二極管D30、31、32電阻R46組成的“或”門電路實現的。同樣,把輸出端h6、h7邏輯相加便可得到分時信號H2、H2在讀“十分”位內容期間始終保持高電位,電路上由二極管D33、D34、電阻R47組成的“或”門電路實現。分時信號H1則直接取自IC72的Q3端,從圖7上很容易看出H1,在整個讀“時”位內容期間保持高電平,分時信號H1、H2、H3全部送椒致肥淙氳緶罰醞瓿啥訪ED鐘“時”位、“十分”位,“分”位內容的分時輸入。
需要說明的是,利用第12個同步信號控制也能報出“分”的語音,但按照日常的習慣看,上述做法也不影響使用效果圖8語句合成電路、語句合成電路,由晶體管BG8~10組成的放音通道、“非”門電路IC79、80、82,語言處理集成電路IC81等部分組成,其作用是把已讀出的帶有間隔的語音合成為句,這樣聽起來效果會好些,對應磁跡2、磁跡3、磁跡4的三個磁頭線圈,其一端分別受編碼電路中開關BG1~3控制,另一端則并在一起一同接到本電路耦合電容C13上,晶體管BG8~10構成三級共發放大器,用以對語音信號進行放大,語音信號經過BG8、9兩級放大后由BG9集電極輸出,經電阻R59電容C22送入語言處理塊IC81的第19腳。
語言處理集成塊I81能夠實施各為5秒鐘的語言錄、放功能,當接通電源后,用正脈沖觸發一下IC81的第7腳,IC81即開始錄音,被錄的信號從其19腳輸入,當錄滿5秒后IC81即處于等待狀態,這時如用一正脈沖觸發一下第6腳,IC31即開始放音,放音信號經BG12、BG13放大后由C25送到揚聲器,發生聲音。
在報時過程開始后,第一個同步信號到來后,同步電路第一個輸出端h0由低電平上跳為高電平,把h0接到本電路由D37、C23R58組成的微分電路的輸入端,經過微分后應可把這個跳上沿取出,然后去觸發IC81的第7腳,這時IC81開始錄音,在放音通道沒有語音出現時,IC79輸出低電平,IC80輸出高電平,從而使BG11飽和導通,相當于把電阻R56接地(因IC81,15腳在錄音時為低電平),因此IC81便處于暫停狀態,當放音通道出現語音時,信號經BG8~10放大,由IC79輸出正的語音脈沖串,這些語音脈沖串經過D35、C19、R59組成的檢波器檢波后變成正的方波,這個方波經IC80整形倒相后成為負方波,在負方波期間晶體管BG11截止,相當于把R56斷開,于是IC81對送入19腳的語音信號進行錄音。當語音過去后間隔開始出現時,IC79輸出變為低電平,IC80的輸出也恢復到高電平,BG11又飽和導通,IC81再次處于暫停狀態,這樣,經過若干間隔、暫停最后將語音全部錄入而間隔則被去掉了。
IC81第15腳在錄音狀態時為低電平,錄音結束后上跳為高電平,利用D36、C21、R57組成的微分電路把這個正沿取出然后去觸發第6腳,IC81即自動轉為放音狀態,放音時因第15腳為高電平,BG11截止,R56懸空所以在放音時IC81不能暫停,此外IC81第28腳在放音時為高電平,在放音結束后下跳為低電平,對應這一變化IC82的輸出則是由低電平上跳到高電平,同樣,利用D38、C24、R60取得這個上跳沿,作為電源恢復信號F1送到電源控制電路去,以使全機電源切斷。
圖9電源控制電路、電源控制電路由RS觸發器IC83、IC84,“與”門IC88,施密特觸發器IC86、IC87、IC85,晶體管BG14BG15、BG16,二極管D39、40、41,電阻R61、62、63、64,電容C26、27、28、29、30、31、32、33,啟動按鈕AN5等組成。其作用就是按照讀時程序啟動和判斷本機各部分的電源。
本機除分路輸入電路的IC1~18和本電路的IC83、88、84等電路外,其余電路的電源在平時均被切斷。
觸發器IC83平時保持在“0”狀態,即其Q端輸出為低電平,Q端的低電平使晶體管BG14截止,BG14的漏極是接所有電路(除常加電的外)的地線的,而這些電路的正極端都是接在正電源上的,BG14截止就等于把電路的負電源切斷了,所以大部分電路平時是無電源的,不工作的。啟動按鈕AN5的一端是接正電源的,當按下啟動按鈕AN5時,相當于一個正脈沖給IC83的“S”端一個觸發,“S”端為“置1”端,受觸發后觸發器IC83的Q端即變成高電平,于是BG14飽和導通,相當于把電路的“⊥”與電源的負極“
”接通,整個電路接通電源準備工作。
為了保證同步電路準確無誤地工作,首先要對其復位,清零,這一作用由施密特觸發器IC85、電容C29、電阻R62、二極管D39、C31、R63等元,器件實現,在剛接通電源的瞬間,IC85輸入端通過電容C29接到高電平上,因而其輸出為低電平,隨著C29的充電,IC85的輸入端電平逐漸下降,經過一段時間在IC85輸入端的電平下降到其閥值以下時,IC85的輸出由低電平上跳到高電平,這一上跳沿被微分電路D39、C31、R63取走,作為復位信號F3送到同步電路的IC72、74、75的復位端“R”,使它們恢復到起始狀態。與此同時,F3也被用來觸發IC84,使其置“1”,這時IC84Q端輸出高電平,經R65使BG15、16飽和導通,BG15、16的集電極與錄、放機的負的負電源端DJ-相連,平時因IC84保持在“0”狀態,Q端輸出低電平,BG15、16截止,所以電機不轉。現在BG15、16飽和導通,相當于把電機負電源端接到了負電源上,所以電機開始帶動磁帶運轉,到此,整個電路的啟動過程已經完成。
當讀時過程結束后,即同步電路已接收完第十二個同步信號后間隔檢出電路IC86、87、D40、C30、R64的輸出便由低電平上跳到高電平,D41、C32,R66微分電路將此沿取出,送去觸發IC84的置“0”端“R”,于是IC84轉為“0”狀態,Q端變為低電平,使電機停止轉動。間隔檢出電路的工作波形見圖10,由同步電路BG7集電極送來的恢復信號F2加到IC86的輸入端,平時,沒同步信號到來,IC86輸出端為低電平,IC87的輸出為高電平,當同步信號到來時,IC86便輸出正的音頻脈沖,這些脈沖可以很快地給C30充電,而C30的放電卻很慢,于是在整個12個同步信號作用期間C30上都保持著高電平,IC87的輸出則保持在低電平,在第十二個同步信號之后不再有信號送來,即IC86的輸出變為低電平后也不再上跳,C30這時只是放電而不再充電,經過一段時間后,C30上的電壓就會下降到IC87的閥值電壓以下,這時IC87的輸出端便由低電平跳到高電平,這個沿觸發IC84就可使電機停止運轉。
在語句合成電路放音結束后,IC82的輸出有一上跳,經微分電路后作為恢復信號F1送到本電路IC88的輸入端,由于電路在啟動清零后,IC85輸出為高電平,所以這個跳沿F1可以通過IC88去觸發IC83的“R”端,使IC83恢復到“零”狀態,Q端輸出低電平,BG14截止,整機電源切斷,完成了整個恢復過程。整個控制過程的波形見圖10。
權利要求
1.一種顯示--聲音轉換方法,其特征在于用如下的步驟實現a、預先將可能顯示的內容以聲音形式按一定編碼規則記錄在一個循環磁帶上;b、從顯示裝置輸出的代表顯示內容的脈沖信號經輸入電路分時地送入編碼控制電路;c、編碼控制電路對上述輸入信號進行與磁帶上記錄信號編碼規則一致的編碼;d、利用同步信號和編碼信號控制磁帶錄放裝置讀出與顯示一致的聲音信號;e、將上述讀出的聲音信號送入語句合成電路使之變成連續的語句。
2.按權利要求1所述的顯示-聲音轉換方法其特征在于所說的顯示裝置是用7筆段來顯示數字0-9的。
3.按權利要求1、2所述的顯示-聲音轉換方法其特征在于代表顯示內容的脈沖信號分組分路輸入,按報音的先后次序分時地進入編碼控制電路。
4.按權利要求1、2、3所說的顯示-聲音轉換方法,其特征在于所說的編碼規則如下數字1-9用一個三行三列矩陣編排,例如A B CA′ 1 4 7 A、B、C表示3個列碼B′ 2 5 8 A′、B′、C′表示3個行碼C′ 3 6 9則1=AA' 4=BA' 7=CA'2=AB' 5=BB' 8=CB'3=AC' 6=BC' 9=CC'A=(a+g)·fB=f·a+bC=(A+B)·gdA′=dB′=
·e·b+b·eC′=B·d·
一些特殊內容(如“上午”、“下午”、“十時”、“兩”、“0”)則進行特殊處理。
5.按權利要求1、2、3、4所說的顯示-聲音轉換方法,其特征在于所說的同步信號記錄在循環磁帶的一條磁跡上,其他內容按編碼規律記錄在三條磁跡上,例如
6.一種顯示-聲音轉換裝置,其特征在于它包括LED數字顯示裝置、輸入電路、編碼控制電路、同步控制電路、電源控制電路、語句合成電路、循環磁帶及其磁帶錄放裝置和電源等。
7.按權利要求6所說的顯示-聲音轉換裝置,其特征在于輸入電路為分路輸入電路,它包括與門IC1-18和二極管D1-18,其中與門IC1-6和二極管D1-6形成“時”位脈沖輸入電路,與門IC7-12和二極管D7-12形成“十分”位脈沖輸入電路,與門IC13-18和二極管D13-18形成“分”位脈沖輸入電路。
8.按權利要求6、7所說的顯示-聲音轉換裝置,其特征在于它還包括校對電路,它由非門IC20、21、二極管D19-25、電阻R26-30、電容C1-2、K8等組成,通過校時電路可以在調時時,將“時”或“分”的變化變成聲音調的變化。
9.按權利要求6所說的顯示-聲音轉換裝置,其特征在于編碼控制電路包括由非門IC58·59、或門IC46和與門IC31組成的列A編碼電路,由或門IC54、與門IC22、非門IC60組成的列B編碼電路,由或非門IC56、非門IC63、與非門IC55和與門IC24組成的列C編碼電路,由非門IC62形成的行A′編碼電路,由與門IC23、30、非門IC64、或門IC47、與門IC53形成的行B′編碼電路,由非門IC65、與門IC45、32形成的行C′編碼電路,由與門IC34~41·49形成的列控制電路,由與門IC42~44、或門IC50~52形成的行選擇電路,由電阻R31~33、三極管BG1~3形成的三個電子開關。
10.按照權利要求6、9所說的顯示一聲音轉換裝置,其特征在于編碼控制電路還包括一個通道封閉電路,它由或非門IC68、三極管BG4、電阻R34、35組成。
11.按權利要求6所說的顯示一聲音轉換裝置,其特征在于所說的同步電路包括主要由BG5-7構成的三級放大器,由非門IC69構成整形電路,由D29、R44、C10組成的積分器,由+進制計數譯碼分配器IC72、D型觸發器IC74、75形成的循環碼計數器。
12.按按權利要求6所說的顯示一聲音轉換裝置,其特征在于所說的語句合成電路包括由晶體管BG8-10組成的放音通道,由IC79、80、D35、C19、BG11、R59、R55、R56組成的信號處理控制電路,語言處理集成電路IC81及64K存貯器等。
13.按權利要求6所說的顯示一聲音轉換裝置,其特征在于所說的繚純刂頻緶釩ǎ河蒊C83、IC88和BG14等組成的“接地”控制電路,由C29、30、R62、IC85、D39、C31、R63組成的清零電路,由IC86、87、84、R64、65、66、D40·41、C30、32、35、BG15、16組成的磁帶錄放裝置的電機控制電路。
14.按權利要求6所說的顯示一聲音轉換裝置,其特征在于所說的磁帶錄放裝置其錄放磁頭是4磁跡的。
全文摘要
一種顯示-聲音轉換方法及其裝置,用一循環磁帶預先記錄的要顯示的全部內部,將顯示裝置輸出的脈沖信號編碼,用編碼來控制磁帶錄放裝置放出與顯示相應的語音,它可根據需要隨時用人的實際語言報出現時的時間、列車時刻表、競賽的比分、飛機航班等等。通常它還可以作為普通立體聲錄放機使用。本裝置適用于車站、比賽場、城市語言報時中心等公共場所,更適應于盲人用時鐘。
文檔編號G11B5/02GK1035017SQ8810057
公開日1989年8月23日 申請日期1988年2月13日 優先權日1988年2月13日
發明者余國利 申請人:余國利