壓縮編碼的語音播放裝置的製作方法
2023-06-11 23:23:51 2
專利名稱：壓縮編碼的語音播放裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通過電子器件存儲信號，實現壓縮編碼的語音播放裝置。
現有的用於語音播放的電子裝置主要有兩種。一種是專用語音晶片，即將語音數據固化在晶片中，播放時，只要通電，即可產生語音信號輸出。這種專用語音晶片採用大規模集成電路，可播放內部和外部的語音數據。其缺點主要有1、價格較昂貴。2、僅有少數晶片能夠支持外部非易失真性存儲器EPROM，而且，其核心技術掌握在國外大公司手裡，大部分人無法對所需語音進行編碼。3、絕大多數情況下都無法獨立構成一個完整的語音播放電路，還需要另加單片機等控制器件，方能實行語音信號的控制輸出。另一種是將語音數據存在存儲器EPROM中，通過計數器電路提供存儲器地址，進行循環播放，具有了一定的受控性。其缺點主要有1、信號數據無壓縮。同等長度的語音信號需要容量更大的存儲器，造成成本的上升。2、無智能性控制能力，其功能完全由電路確定，修改播放條件、採樣頻率、分段、延時等都需要修改電路。
本實用新型的目的在於提供一種不需要修改電路，只需要更改程序，就能實現壓縮編碼，便於對存儲語音信號進行的不同頻率採樣、分段存儲、壓縮編碼的語音播放裝置。
為實現本實用新型的目的，所述的壓縮編碼的語音播放裝置包括存儲器，D/A轉換電路，用於解碼的計數器、D鎖存器和一個單片機，所述的單片機有I/O端作為數據端，與所述的D鎖存器的D端、存儲器D端、D/A轉換電路D端之間分別通過數據總線連接，單片機還有I/O端作為控制端，分別與D鎖存器的時鐘端、計數器的時鐘端和復位端以及D/A轉換電路控制端，存儲器的控制端G連接，計數器的Q端與D鎖存器的Q端分別作為低端與高端地址輸出，與存儲器的地址端連接。
為實現本實用新型的目的，所述的壓縮編碼的語音播放裝置還可以包括存儲器，D/A轉換電路，用於解碼的計數器和一個單片機，所述的單片機有I/O端作為數據端，與存儲器D端、D/A轉換電路D端之間分別通過數據總線連接，單片機還有I/O端作為控制端，分別與計數器的時鐘端和復位端以及D/A轉換電路控制端，存儲器的控制端G連接，計數器的Q端與單片機其它I/O端分別作為低端與高端地址輸出，與存儲器的地址端連接。
附圖的圖面說明如下
圖1為本實用新型壓縮編碼的語音播放裝置的第一種電路原理圖。
圖2為本實用新型壓縮編碼的語音播放裝置的第二種電路原理圖。
圖3為本實用新型壓縮編碼的語音播放裝置的第三種電路原理圖。
下面將結合附圖，對本實用新型壓縮編碼的語音播放裝置的實施例作進一步詳述
如
圖1中所示，本實施例所公開的壓縮編碼的語音播放裝置包括一個存儲器U3，型號為AM27C080,D/A轉換電路，一個計數器U2，型號4040，一個8D鎖存器U4，型號為374和一個單片機U1，型號為89C2051。所述的單片機P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7腳為I/O端，這8個I/O端作為數據輸入輸出端，與D鎖存器的D端、存儲器D端、D/A轉換電路D端之間分別通過8條數據總線連接，單片機U1還有P3.5、P3.1、P3.3、P3.7、P3.2腳I/O端作為控制端，與作為解碼的D鎖存器的時鐘端CLK、計數器的時鐘端CLK和復位端RST以及D/A轉換電路控制端，即D鎖存器U5的CLK端，存儲器U3的控制端G分別連接。由於存儲器U3的地址端有20個腳，為充分利用存儲器內的資源，需要為其提供20個地址提供信號，計數器U2和8D鎖存器U4構成地址提供電路，計數器的Q1～12端與D鎖存器的Q0～7端分別作為低端與高端地址輸出，與存儲器的地址端A0～19連接。單片機U1腳P3.0、P3.4為剩餘的I/O端，作為外接I/O口線，可與外部設備連接，便於使本裝置作為一個電路模塊使用。
如圖3中所示，單片機U1的P3.5腳I/O端作為控制端，與作為解碼的D鎖存器的時鐘端CLK、計數器的復位端RST連接，這樣可少用一個I/O，省去
圖1中的單片機U1腳P3.1，而將該腳用於外接I/O口線。此時單片機U1腳P3.0、P3.1、P3.7均為外接I/O口線。單片機U1腳P3.0、P3.1配合，可與外界進行雙向串行通信，這樣可增加兩個功能，1、除了播放存儲在存儲器EPROM內的固定語音數據外，還可以播放外界輸入的語音數據。這樣，它能播放的語音就不再是固定的那幾句，而是外界想要它播放什麼語音，只要給它送什麼語音數據就行了，其作用類似與PC機的音效卡。2、存儲器EPROM內的固定語音數據可供外部單片機使用。存儲器U3其中的一個地址輸入端NC接電源正VCC，這樣計數器U2與存儲器U3的地址總線相連的只有腳Q1～11，少了腳Q12，在語音分段時，相同容量的存儲器內存儲的語音可以分更多的段。
在以上電路中，通電後，單片機CPU讀出存儲器內語音編碼數據的數據頭，來決定接受什麼樣的外部觸發信號，如通電播放，按鍵觸發，串行輸入信號觸發，並行輸入信號觸發等多種觸發方式。可以根據當前的接線方式在數據頭中靈活定義，再修改單片機中軟體即可。單片機CPU接收到外部觸發信號後，從數據頭或者外部觸發信號中獲取播音起始段地址及播音的連續段數，再從存儲器內取出相應地址語音編碼數據，先根據數據頭確定該段語音的採樣頻率，再將其後的語音編碼數據經CPU內部運算解壓縮後按採樣頻率的速率送到D/A轉換電路轉換成語音信號後輸出。根據存儲語音信息數據的數量，決定選用存儲器U3的型號和存儲容量。若採用兩個存儲器U3，則同樣是存儲器D端接數據總線，同時增加一個或若干個計數器U2，新增的計數器的Q端對應接存儲器A端，即地址端，計數器的時鐘端CLK和復位端RST分別接單片機剩餘的I/O端，提供串行方式使計數器為存儲器提供地址，此時只需要改變軟體即可實現語音控制輸出。提供增加8D鎖存器也可為存儲器提供地址，此時8D鎖存器的D端接數據總線，其Q端對應接存儲器A端，鎖存器的時鐘端CLK接單片機剩餘的I/O端，通過相應的軟體實行整體控制，進行語音播放。
如圖2中所示，這是另一種壓縮編碼的語音播放裝置，包括存儲器U3，型號為AM27C080,D/A轉換電路，計數器U2，型號為4040和一個單片機U1，型號為8951。所述的單片機U1的P20～27腳I/O端作為數據端，與存儲器U3的D端、D/A轉換電路中8D鎖存器U5的D端之間分別通過數據總線連接，單片機U1還有腳P10、P12、P15、P11作為I/O控制端，分別與計數器U2的時鐘端CLK和復位端RST，以及D/A轉換電路控制端，即8D鎖存器U5的CLK端，存儲器U3的控制端G分別連接。計數器的Q端與單片機其它I/O端分別作為低端與高端地址輸出，與存儲器的地址端連接。該結構的特點是由於單片機I/O端的數量較前一個實施例中的多，因此可以利用多餘的I/O端直接接於存儲器A端，省去8D鎖存器，通過相應的軟體實行整體控制，進行語音播放。至於其與前述相同連接結構在此不再贅述。
所述的D/A轉換電路包括D端接數據總線的8D鎖存器U5,8D鎖存器的Q0～7端分別接有電阻R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15，在電阻R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15與地之間分別跨接有電阻R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16構成的T型電阻網絡，電阻R1與電阻R2的連接點作為輸出端，接運算放大器U6-1、U6-2作為音頻信號輸出。
本實用新型具有以下優點1、其地址提供電路可以採用計數器類元件提供低端地址(A0～A11)，再鎖存數據總線提供高端地址A12～A19或A12～A27，若用一片8D鎖存器時，可以提供多達20根地址線，若用二片8D鎖存器時，甚至可以提供多達28根地址線，而且只需要很少的I/O埠資源。2、其D/A轉換電路可以採用一片8D鎖存器、T型電阻網絡與一片運算放大器組成，上述三種元件來源廣泛，而且價格低廉，在保證一定音質的前提下大大地降低了成本。3、該電路的通用性強，語音數據的解碼全都是由單片機CPU內部軟體實現，而無需更改電路，因此，以後可以不斷地升級單片機內部的軟體，採用更優的壓縮方案而無需改變電路。4、通過修改單片機內部軟體或更改語音編碼數據的數據頭，可以利用單片機富餘的I/O埠實現觸發、控制等功能，這樣對於很多應用它的設備，都基本上將其作為一個獨立的部件或獨立電路使用，而無需再增加額外的單片機等控制電路。5、它作為一個電路模塊時，控制它播放信息，如播放存儲在存儲器中的第N段信息，或者連續播放在存儲器中的若干段信息，可以通過選用不同的單片機或者修改單片機內部軟體來實現串行、USB、並行或者其它自定義的驅動方式，最少只需要一根I/O埠即可驅動。6、其支持的語音採樣頻率範圍很廣，可達1～300KHz，因為其工作原理與計算機的音效卡近似，所以其存儲器內的語音編碼數據可以從PC機上的聲音文件(.WAV文件)用軟體直接轉換而得到，因而可以使用PC機的錄音、編輯功能，無須特殊的錄入工具。
權利要求1．一種壓縮編碼的語音播放裝置，包括存儲器，D/A轉換電路，其特徵是有用於解碼的計數器、D鎖存器和一個單片機，所述的單片機有I/O端作為數據端，與所述的D鎖存器的D端、存儲器D端、D/A轉換電路D端之間分別通過數據總線連接，單片機還有I/O端作為控制端，分別與D鎖存器的時鐘端、計數器的時鐘端和復位端以及D/A轉換電路控制端，存儲器的控制端G連接，計數器的Q端與D鎖存器的Q端分別作為低端與高端地址輸出，與存儲器的地址端連接。
2．根據權利要求1所述的壓縮編碼的語音播放裝置，其特徵是在所述的D/A轉換電路包括D端接數據總線的D鎖存器，D鎖存器的Q端分別接有電阻R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15，在電阻R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15與地之間分別跨接有電阻R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16構成的T型電阻網絡，電阻R1與電阻R2的連接點作為輸出端，接運算放大器作為音頻信號輸出。
3．根據權利要求1或2所述的壓縮編碼的語音播放裝置，其特徵是所述的計數器的復位端與D鎖存器的時鐘端共接一個單片機I/O控制端。
4．根據權利要求1或2所述的壓縮編碼的語音播放裝置，其特徵是在所述的數據總線上設有接至電源的上拉電阻R15～18。
5．一種壓縮編碼的語音播放裝置，包括存儲器，D/A轉換電路，其特徵是有用於解碼的計數器和一個單片機，所述的單片機有I/O端作為數據端，與存儲器D端、D/A轉換電路D端之間分別通過數據總線連接，單片機還有I/O端作為控制端，分別與計數器的時鐘端和復位端以及D/A轉換電路控制端，存儲器的控制端G連接，計數器的Q端與單片機其它I/O端分別作為低端與高端地址輸出，與存儲器的地址端連接。
6．根據權利要求5所述的壓縮編碼的語音播放裝置，其特徵是在所述的D/A轉換電路包括D端接數據總線的D鎖存器，D鎖存器的Q端分別接有電阻R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15，在電阻R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15與地之間分別跨接有電阻R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16構成的T型電阻網絡，電阻R1與電阻R2的連接點作為輸出端，接運算放大器作為音頻信號輸出。
7．根據權利要求5或6所述的壓縮編碼的語音播放裝置，其特徵是在所述的高端地址上設有接至電源的上拉電阻R15～18。
專利摘要本實用新型壓縮編碼的語音播放裝置。克服現有技術中無法對所需語音進行編碼,獨立構成一個完整的語音播放電路,信號數據無壓縮,無智能性控制能力的缺陷。包括存儲器,D/A轉換電路,計數器,鎖存器和單片機,或者存儲器,D/A轉換電路,計數器和單片機。具有隻需要很少的I/O埠資源,元件來源廣泛,價格低廉,成本低,通用性強,無需更改電路,能作為一個獨立的部件或獨立電路使用,支持的語音採樣頻率範圍很廣的優點。
文檔編號G10L19/00GK2453512SQ00240470
公開日2001年10月10日 申請日期2000年12月13日 優先權日2000年12月13日
發明者宋軼俊 申請人:宋軼俊