圖碼鍵自定義語音輸入法及電子自呼機的製作方法
2023-05-28 19:02:46 2
專利名稱：圖碼鍵自定義語音輸入法及電子自呼機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種專用計算機的輸入方法及設備，更確切地說是涉及一種用於工作安排、家務備忘等的電子記事本及其對鍵位可自定義語音輸入的方法。
在日常生活中，有許多需要及時向人們提示的常用信息，如日常工作安排備忘、家務備忘等，目前常用的該類信息備忘工具大致可分為兩類，一類是採用傳統的記事本、便條、小黑板等；另一類是採用拼音、筆型等輸入法的電子記事卡，電子筆記本等，前一類工具不具備及時提示功能，後一類工具則學習成本高，操作難度大，由於用顯示屏提示信息，當顯示容量大時則價格昂貴，而顯示容量小時又缺少實用價值。而傳統的採用語音輸出的電子記錄卡，需要有1600多個基本語音單元組合拼音，存貯容量大，影響工作速度。
本發明的目的是利用由本申請人提出的採用圖形碼錶達信息和提示常用信息的方法，設計一種圖碼鍵自定義語音輸入法及其利用該方法實現的電子自呼機。
本發明的圖碼鍵自定義語音輸入法的內容是1)按場景或職業歸類建立各圖形碼子集，並將一圖形碼子集中的每個圖形分配到鍵盤的各個鍵位上；取23個漢語拼音聲母、33個漢語拼音韻母及四聲調，並將各聲母、韻母、聲調分配到鍵盤的各個鍵位上；取數字、時間單位，並將各數字和各時間單位分配到鍵盤的各個鍵位上，建立自字義圖碼語音信息輸入鍵盤；2)建立至少包括「語音設定」「語音存入」的功能鍵盤；3)圖碼鍵自定義語音輸入，包括a、用分別含有所取聲母音的任意一組自然單語音和用分別含有所取韻母四聲音的任意一組自然單語音，將它們分別以固定的長度錄入語音卡中，再用可移動的選擇指針從中截取一段播放，將所截取播放的各聲母音波形作為基本聲母音和將所截取播放的各韻母四聲音波形作為基本韻母四聲音；b、將基本聲母音數據和基本韻母四聲音數據按聲母1音至聲母23音接韻母1四聲音至韻母33四聲音的順序固化在EPROM中建立基本語音單元；c、順序擊分類操作鍵、圖碼鍵、語音提示該圖碼鍵的聲母鍵、韻母鍵、四聲鍵和語音存入功能鍵，按聲母鍵、韻母鍵、四聲鍵順序分別存貯建立各語音單元，各語音單元順序排列構成與圖碼鍵對應的自字義語音文件；語音的基本結構為(聲母＋韻母＋四聲)，實際上四聲僅是對韻母而言，因此語音的結構又可劃分為(聲母＋韻母四聲)，任一個自然語音都可看作是聲母音與韻母四聲音的直讀即拼音，因此有了聲母音及韻母四聲音就可拼出全部語音，這就使本發明的基本語音單元數目由原來的1600多個降為23＋33×4＝155個，大大降低了存貯量與成本。但是從直接所讀的聲母或韻母音中截取所需的聲母音或韻母四聲音作為基本語音效果並不好，因此要從實際的自然單語音中截取，例如「tā」(他)這個自然單語音，可從中截取「t」聲母音與「ā」韻母音作為本發明的基本語音，具體截取過程是先利用語音卡錄下「tā」的音，再選擇其中一段播放，即從ta的語音波形中分別獲得t音波形和ā音波形，然後將相應選擇的部分保存起來，就是本發明的基本聲母音和基本韻母四聲音了，將如此截取的全部基本聲母音和基本韻母四聲音順序存放固化形成基本語音單元，當需要放音時只要將相應的聲母音與韻母四聲音連放就可得到所需的語音。
4)播放自設定的圖碼語音，包括a)、點亮圖碼鍵；b)、判斷是已作過語音設定的圖碼鍵，則進入與該圖碼鍵對應的自定義語音文件中；c)、順序從自定義語音文件中取各語音單元，按各語音單元的聲母鍵、韻母鍵及四聲鍵內容從EPROM基本語音單元中找到對應的基本聲母音和基本韻母四聲音波形數據，並連續拷貝到待放語音暫存區中；d)從待放語音暫存區中取出基本聲母音和基本韻母四聲音波形數據送語音晶片放音。
本發明的23個聲母鍵是b、p、m、f、d、t、n、l、g、k、h、j、q、x、zh、ch、sh、r、z、c、s、w、y。
本發明的33個韻母鍵是a、ai、an、ang、ao、e、ei、en、eng、ong、o、u、i、ia、ian、iang、iao、in、ing、iou、iong、ou、uo、ua、uai、uan、uang、ü、üe、uei、uen、ueng。
本發明EPROM基本語音單元中共有155個實際使用的基本語音，可拼出中文的全部語音。
上述圖碼鍵自字義語音輸入法，對任一圖碼鍵的提示語音可隨時調整設定，如圖碼鍵 可設定為gōng sī(公司)，也可設定成「qùgōng si kāi huì(去公司開會)，由於放音總與用戶自設定的語音一致，即使發音不標準的人也可運用自定義的語義、語音代碼輸入常用信息和自提示信息。
本發明利用上述方法設計的電子自呼機，主要包括CPU主控模塊和與CPU主控模塊連接的鍵盤模塊、圖碼點亮模塊、定時模塊和語音模塊，電子自呼機用鍵盤的圖碼語音信息輸入鍵、分類操作鍵和功能鍵，給圖碼鍵作若干組語義語音的自設定，即直接輸入自定義的若干組圖形碼語音，再利用圖碼鍵播放出所設定的語音作圖碼語音提示，同時點亮圖碼鍵，也可增加液晶顯示模塊用顯示屏顯示提示信息，和完成其他如姓名、電話號碼的存八、查詢和定時鬧響提示等功能。
下面結合實施例附圖進一步說明本發明的技術。
圖1、圖形碼鍵盤示意2、鍵盤鍵位點亮結構示意3、電子自呼機原理框4、電子自呼機主控模塊實施電路5、電子自呼機語音模塊實施電路5、電子自呼機總體設計流程7、電子自呼機圖碼語音自設定流程8、電子自呼機播放圖碼語音流程圖參見圖1，本發明可按家務、事務或按職業(學生、主婦、經理、公關人員等)選擇圖碼子集，圖碼子集可按需要進行更換。圖1所示是由10×7個圖形碼構成的一種圖碼子集，其基本含義按從左至右，從上至下的順序分別的食用油、調味品、家禽、家畜、奶製品、土豆瓜類、蔬菜、鹽、醬油醋、野味水產品、蛋、茄椒、豆製品、蔥姜、辣椒蒜、海產品、熟肉、炊具、生菜菌菇、米飯、餡餅、糕點、菸酒、茶、水果、藥品、麵條、麵包主食黃油果醬、糖、飲料、動物食品、床上用品、玩具、玻璃製品、吹風熨鬥、書報、文具帽子手套、布疋、禮品、首飾化妝品、理髮用品、信件、證件、鞋襪、衣服、雨具洗漱用品、針線縫紉、電話、攝影、音響、電視冰箱、箱包、衛生用品、殺蟲劑、鐘錶照明、吸塵、計算機、修理五金工具、自行車、小轎車、鑰匙、體育用品、洗衣機、灶具圖中每個圖形碼分配在一個鍵位上，每個圖碼除了可按其基本含義設定語音外也可按用戶記事習慣自定義語音，如圖碼 可設定成傘，包括買傘，帶傘、修傘、還傘或與傘有關的其他雨具，只要可起到自我提示作用就行。又如圖碼 (菸酒)，除了可提示買煙買酒外，對不愛好菸酒的人也可用來提示「有客人來」。
參見圖2，電子自呼機的圖形碼鍵盤結構應可用於實現本發明隨時更換圖碼、點亮圖碼鍵和按動鍵開關的要求，因此是一種圖形碼、發光體、開關鍵三位一體化的結構，包括面板1、嵌入面板1窗口中的導電橡膠2、位於導電橡膠下方的發光管3、位於導電橡膠2上方、帶圖形的透明軟片4和位於最下方的線路板5。實施時，也可將發光管安置在鍵位附近，並與鍵位連結，可照亮軟片上的圖形。
參見圖3，實施例電子自呼機由主控模塊301、鍵盤模塊302、圖碼點亮模塊303、特殊功能提示模塊304，開關與接線模塊305、字符型液晶顯示模塊306、定時模塊307、語音模塊308和供電模塊309組成。
其中鍵盤模塊302採用通用的鍵盤控制技術，以掃描方式工作，實施時可由計數器、與計數器低位輸出端連接的列解碼器、與計數器高位輸出端連接的行數據選擇器、與計數器輸出端連接的數據鎖存器及按行、列矩陣排列的鍵盤開關組成。有擊鍵時，由數據鎖存器鎖存鍵碼值，產生中斷信號通知主控模塊CPU讀鍵碼值，再對計數器清零重新作掃描。
圖碼點亮模塊303用於點亮圖碼鍵處的發光二極體，由數據鎖存器、解碼器、數據選擇器及一組發光二極體組成。擊鍵後，按收鍵碼值，經選擇器選通後驅動相應的發光二極體點亮，由於可能同時點亮幾個圖碼鍵，為節省硬體成本和降低功耗，可採用分時點亮的方法。
特殊功能提示模塊304，電子自呼機設計有8種特殊功能，包括事務、電話、購物、未定時、靜音、語音設定和鬧響提示等。提示模塊由數據鎖存器和發光二極體組成，發光二極體可安置在各功能鍵位處，也可獨立設置在自呼機面板的其他區域。實施時，可在顯示屏上顯示特殊功能提示符。
開關與接線模塊305包括人機接口的開關、音量及亮度調節電路及自呼機電路主要模塊間的連線接口。
字符型液晶顯示模塊306選用2行16字符液晶模塊。
定時模塊307，可根據要求進行定時，並在定時到後產生INT—TIME信號，觸發主控模塊CPU進行相關的處理，由定時晶片和振蕩電路組成，定時晶片可採用定時時鐘/日曆晶片MC146818，可產生秒、分、時、日、月等時標，程序通過讀寫獲得或修改這些時標，並能通過編程任意設定間隔不超過1天的中斷申請。本電子自呼機利用上述功能設置，讀出時間和定時。
語音模塊308，用於將主控模塊CPU送出的語音數據轉換成語音波形輸出，再放大驅動揚聲器發音。
參見圖4，由CPUU1(8031)數據鎖存器U2(74HC373)、EPROM存貯器U3(27010)、RAMU4(62256)組成電子自呼機運行的最內層單元，解碼器U7、U8A(74HC138、74HC139)及與門U5C、U6C(74HC08)對地址解碼產生地址分配，圖中同名端相連。
電子自呼機的數據區空間(64KB)劃分為ROM數據區16KB(選擇信號CS-ROM)、RAM數據區32KB(U4選擇信號RAM-CS)、外設接口地址區16KB(選擇信號CS-PORT)，其中外設接口地址區又細分為定時器控制地址TIME-AS、定時器數據地址TIME-DS、語音控制地址voice-CS，鍵盤地址CS-KEY、圖碼地址CS-LED1、特殊功能提示地址CS-LED2和顯示地址CS-LCD。
EPROM27010是1M位晶片，為節省晶片、降低成本，將程序區和一些固定的數據如拼音語音等都存放在該片中。但8031單片機有16條地址線、最大尋址空間64KB，而程序及數據尋址均採用這些地址線，本發明利用PSEN信號線區分當前地址線上的信號是用於數據還是用於程序，當PSEN為「0」時表示CPU對程序區操作取指令。圖中8031輸出的PSEN\信號經U5、U6分別產生27010所需的地址信號、選擇信號、輸出允許信號，即當PSEN\為「0」時，使CPU選中27010的低16KB區進行程序操作。當PSEN\為「1」時，CPU發出SEL1-3信號，控制產生它的高位地址信號，分別對ROM區數據進行處理。
參見圖5，語音模塊電路由語音晶片U16(T6668)、並串轉換晶片U18(74HC165)、功放晶片U17(LM386)、四輸入與門U19(74HC21)及相關的外圍元件組成，語音晶片T6668按位處理數據，將一位位數據轉換成語音波形輸出。
待發音的語音數據已事先固化在EPROM(27010)中，放音時，CPU先向語音晶片送控制信號VOICE-CS，打開T6668，進行初始化，然後，CPU將放音的一個字節數據送並串轉換晶片U18，語音晶片按順序一位位地取數據並轉為語音輸出，經功放晶片放大後驅動喇叭放音。一個字節數據放音完後，語音晶片經U19A、U19C產生TO信號，通知CPU已放完音，CPU判斷是否繼續上述放音過程。
參見圖6，601-開機系統初始化，如清除屏幕顯示，緩衝區清零、各變量的初始化等；602-檢查正在蜂鳴標誌；603-判是否正在蜂鳴；604-作定時鬧響處理；605-等待用戶擊鍵；600-若有擊鍵則查鍵表，填寫KEy結構；607-判是否是分類操作鍵，包括電話、日常事務、購物、時間查詢、語音設定、靜音等；608-若操作分類鍵，則作分類操作初始化，返回602繼續；609-判當前操作類是否有效，無效則返回602；610-判本次擊鍵是否是功能鍵，包括回退鍵、翻頁鍵、左移←鍵、右移→鍵、定時鍵、查詢鍵、重複鍵、未定時鍵、存入鍵、取消鍵和此刻起點鍵等；611-進行相應功能處理；612-判是否是查詢狀態；613-進行查詢操作；614-判是否是信息輸入鍵；615-判當前操作類信息存貯區是否溢出；616-信息鍵輸入，信息鍵包括圖碼鍵、聲母鍵、韻母鍵、四聲鍵、數字鍵、日、月、時、分鍵、小時、30分、5分鍵和空格鍵，每個信息鍵的輸入都有判斷、接收的過程，信息鍵所表示的信息單元都需記錄下來(採用定時間量小時、30分、5分等累加定時鍵，使定時提示內容設定的操作方法簡便直觀)；617-置溢出警告標誌；618-開蜂鳴；619-判是否按靜音鍵；620-判鬧響時間是否有10秒了；621-關蜂鳴、關溢出警告標誌；622-若無擊鍵則比較當前時間與上次擊鍵的時間差是否超過2分鐘，623-關機結束。
參見圖7、701-按圖碼「語音設定」操作分類鍵，自呼機進入圖碼語音設定狀態；702-按要設定語音的圖碼鍵，表示後面輸入的是對應於該圖碼的提示語音；703-順序按各自設定語音的聲母鍵、韻母鍵和四聲鍵，最後按「存入」功能鍵；704-將該圖碼鍵各個自設定語音的聲母、韻母、四聲鍵值順序存入RAM相應地址數據區中，建立圖碼語音文件，圖碼語音文件的格式是第一個語音單元聲母鍵、第一個語音單元韻母鍵、第一個語音單元四聲鍵、第二個語音單元聲母鍵……最後一個語音單元四聲鍵；705-完成圖碼鍵語音設定，電子自呼機保存的與圖碼鍵值對應的各語音文件，用於對圖碼作語音提示。
參見圖8，語音提示時，一要點亮圖碼鍵處的指示燈，二是播放有語音信息的圖碼語音，過程是先判斷該圖碼有無定義過語音，沒有作過定義的則不放音，801-查到該圖碼所對應的語音文件，取該圖碼語音長度；802-判語音長度是否為0；803-長度不為0，則作過語音定義，指向該圖碼語音文件頭找到第一個語音單元，804-取一個語音單元；805-判斷是聲母嗎；806-由聲母鍵值從EPROM固化的語音單元中查找到聲母音數據並拷貝到待放語音暫存區中；807-再判斷是韻母嗎；808-再判斷是四聲嗎；809-清語音暫存區；810-由韻母鍵結合四聲鍵值從EPROM固化的語音單元中查找到韻母四聲數據並拷貝到待放語音暫存區中且緊接在聲母音數據後存放，811-判語音暫存區是否空；812-將待放語音暫存區中數據送語音晶片放音，聽到語音；813-判圖碼語音文件中語音單元是否全部播放，814-結束。
將圖碼語音文件中的語音一個個播放出來，直到最後一個語音單元放完為止。由於每個語音間原本就有間隔，而自呼機處理速度快(毫秒級)，因此最終聽到的是一個完整、連續的語音。
利用本發明的電子自呼機，可作電話號碼的存入、查詢與取消，日常事務的存入、查詢與取消，日常事務定時鬧響提示，和購物備忘的存入、查詢與取消。可根據需要作成臺式或可攜式，提示方式包括語音，點亮圖碼鍵和顯示屏顯示，也可只取其中一種或任兩種方式，甚至為節省成本只點亮圖碼鍵提示。
本發明的特點是用圖碼鍵作為小子集語音輸入及語音提示代碼，形象性好，易識別好記憶；用聲、韻母及聲調組合直接為圖碼鍵輸入語音，使發音不標準的人也可運用自定義的語音代碼輸入信息，在常用信息和自提示過程中有很好的實用價值。
本方法也可在現有電子筆記本及微機上實現。
權利要求
1.一種圖碼鍵自字義語音輸入法，其特徵在於是採用下列操作步驟1)按場景或職業歸類建立各圖形碼子集，並將一圖形碼子集中的每個圖形分配到鍵盤的各個鍵位上；取23個漢語拼音聲母、33個漢語拼音韻母及四聲調，並將各聲母、韻母、聲調分配到鍵盤的各個鍵位上；取數字、時間單位，並將各數字和各時間單位分配到鍵盤的各個鍵位上，建立自字義圖碼語音信息輸入鍵盤；2)建立至少包括「語音設定」「語音存入」的功能鍵盤；3)圖碼鍵自定義語音輸入，包括a、用分別含有所取聲母音的任意一組自然單語音和用分別含有所取韻母四聲音的任意一組自然單語音，將它們分別以固定的長度錄入語音卡中，再用可移動的選擇指針從中截取一段播放，將所截取播放的各聲母音波形作為基本聲母音和將所截取播放的各韻母四聲音波形作為基本韻母四聲音；b、將基本聲母音數據和基本韻母四聲音數據按聲母1音至聲母23音接韻母1四聲音至韻母33四聲音的順序固化在EPROM中建立基本語音單元；c、順序擊分類操作鍵、圖碼鍵、語音提示該圖碼鍵的聲母鍵、韻母鍵、四聲鍵和語音存入功能鍵，按聲母鍵、韻母鍵、四聲鍵順序分別存貯建立各語音單元，各語音單元順序排列構成與圖碼鍵對應的自字義語音文件；4)播放自設定的圖碼語音，包括a)、點亮圖碼鍵；b)、判斷是已作過語音設定的圖碼鍵，則進入與該圖碼鍵對應的自定義語音文件中，c)、順序從自定義語音文件中取各語音單元，按各語音單元的聲母鍵、韻母鍵及四聲鍵內容從EPROM基本語音單元中找到對應的基本聲母音和基本韻母四聲音波形數據，並連續拷貝到待放語音暫存區中；d)從待放語音暫存區中取出基本聲母音和基本韻母四聲音波形數據送語音晶片放音。
2.一種根據權利要求1所述方法設計的電子自呼機，其特徵在於所述電子自呼機由CPU主控模塊和與CPU主控模塊連接的鍵盤模塊、圖碼點亮模塊、定時模塊和語音模塊連接構成；所述鍵盤模塊的鍵盤包括一組由圖碼鍵、聲母鍵、韻母鍵、四聲鍵和數字鍵組成的信息輸入鍵，一組包括電話、日常事務、購物、時間查詢、語音設定的分類操作鍵和一組包括語音存入的功能鍵；所述的CPU主控模塊由單片機和與單片機連接的數據鎖存器、存貯有基本聲母音、基本韻母四聲音的基本語音單元的EPROM、RAM和產生控制信號的解碼器組成。
3.根據權利要求1所述的圖碼鍵自字義語音輸入法，其特徵在於所述的23個聲母是本發明的23個聲母鍵是b、p、m、f、d、t、n、l、g、k、h、j、q、x、zh、ch、sh、r、z、c、s、w、y；所述的33個韻母鍵是a、ai、an、ang、ao、e、ei、en、eng、ong、o、u、i、ia、ian、iang、iao、in、ing、iou、iong、ou、uo、ua、uai、uan、uang、ü、üe、uei、uen、ueng；
4.根據權利要求2所述的電子自呼機，其特徵在於所述圖碼點亮模塊中的圖碼鍵由面板、嵌入面板窗口中的導電橡膠、位於導電橡膠上方帶圖形的透明軟片、與鍵位連接用於照亮透明軟片的發光管和位於鍵位最下方的線路板構成。
全文摘要
本發明涉及一種用於信息提示的電子自呼機及其自定義語音輸入法。電子自呼機主要包括CPU主控模塊及鍵盤、圖碼點亮、定時和語音模塊，鍵盤由圖形碼鍵、語音設定鍵等組成。經語音截取選23個聲母音及33個韻母四聲音作基本語音單元，用聲、韻、四聲鍵對圖碼鍵作語音自設定輸入建立圖碼鍵的自字義語音文件，再根據語音文件內容取基本語音單元語音，拼出全部漢字再通過語音晶片播放。用於存、查電話，事務購物等提示備忘及定時鬧響。
文檔編號G06F19/00GK1121597SQ94116398
公開日1996年5月1日 申請日期1994年10月24日 優先權日1994年10月24日
發明者劉莎, 蔣宇明, 莊琴生, 劉兵 申請人:中國物資貿易發展總公司, 劉莎