CN103440050B - 一种发声笔及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种发声笔，包括发声笔本体和发声笔发声装置，所述的发声笔本体包括设置在本体端部的书写部，围绕书写部周围的反射面，所述的发声笔发声装置设有采集反射面反射信号的超声波传感器，所述的超声波传感器将采集的笔记信号输送至主计算单元，所述的主计算单元与存储单元连接，且经音频解码单元与扬声器连接，所述的存储单元设有图形字库和音源库，所述的发声笔发声装置还设有电源和电源开关。发声笔抛弃触控屏，能够在传统的纸张上涂写图形和文字的同时发出相应特征音频，实现纸张上的图文并茂，使使用者具有身临其境的多媒体效果。同时本发明发声笔符合用眼卫生及传统学习和工作的绘图习惯，实现与普通纸张的互动交流，也可以用作学习和教育，提供一种新的学习兴趣培养的技术手段。

Description

一种发声笔及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种可以根据书写内容发出声音的笔。

背景技术

目前市场上存在的点读笔（具有发声功能的笔）大都是将点读电子元件做成笔的形状，并且需要对着相应的书籍或者屏幕，才能完成点击发声的功能，不能实现过在纸上真实书写同时发出声音的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种能够在纸张书写的同时发出相应音频信号的发声笔。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种发声笔，包括发声笔本体和发声笔发声装置，所述的发声笔本体包括设置在本体端部的书写部，围绕书写部周围的反射面，所述的发声笔发声装置设有采集反射面反射信号的超声波传感器，所述的超声波传感器将采集的笔记信号输送至主计算单元，所述的主计算单元与存储单元连接，且经音频解码单元与扬声器连接，所述的存储单元设有图形字库和音源库，所述的发声笔发声装置还设有电源和电源开关。

所述的超声波传感器设有三个，呈三角形设置采集反射面立体位置。

所述的书写部底端与发声笔本体之间设有压力传感器，所述的发声笔本体内设有红外发射单元，所述的发声笔发声装置内设有红外接收单元，所述的红外发射单元将压力传感器采集的压力信号经红外接收单元发送至主计算单元，所述的发声笔本体还设有为压力传感器和红外发射单元供电的电池以及电源开关，所述的发声笔发声装置内的超声波传感器设有两个。

所述的超声波传感器采集的信号经加速计算单元输送至主计算单元。

所述的发声笔发声装置内的超声波传感器倾斜设置，其发出波的轴线方向倾斜向下。

所述的发声笔具有与主计算单元连接的显示屏、WIFI模块以及外部设备连接端口。

一种发声笔控制方法：

步骤1、开启发声笔；

步骤2、超声波传感器采集反射面运动轨迹，记录书写部在纸上书写的笔记轨迹；

步骤3、超声波传感器将采集的笔记轨迹输送至主计算单元；

步骤4、主计算单元将笔记轨迹与图形字库内的预存数据比对；

步骤5；若找出相应预存数据，则根据该数据从音源库内调取相应音频信号；

若未找出相应预存数据，则停止一次发声工作，不作为，或者从音源库内调取相应为找出相应预存数据的提示音频信号；

步骤6、主计算单元将调取的音频信号通过音频解码单元解码后通过扬声器播出。

进一步的，所述的步骤2、3中，超声波传感器采集反射面立体位置，当检测到其距离纸面距离在预设书写距离范围内则开始记录笔记轨迹，当检测到距离纸面距离超出书写距离范围且超过额定时间，记为一个书写图形完成，并将之前采集的一个书写图形笔记轨迹输送至主计算单元；

或者，步骤1中开启发声笔时，红外发射单元发出开启信号启动超声波传感器，当压力传感器检测到压力时则通过红外发射单元发出压力信号，所述的红外接收单元接收到压力信号后将该信号输送至主计算单元，主计算单元此时开始记录超声波传感器采集的反射面移动轨迹

进一步的，所述的步骤5中，根据找出的相应预存数据从音源库内调取相应音频信号是图形拟声、文字发声或者文字译文发声。

进一步的，所述的发声笔利用外部设备连接端口与控制装置连接，并通过控制装置调节WIFI模块与网络连接；所述的步骤4中主计算单元同时将笔记轨迹通过WIFI模块与网络库中的数据比对，若找出相应网络数据，则根据该数据调取相应音频信号作为主计算单元输出音频信号的替补信号源。

同时本发明发声笔符合用眼卫生及传统学习和工作的绘图习惯，实现与普通纸张的互动交流，也可以用作学习和教育，提供一种新的学习兴趣培养的技术手段。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为发声笔发声装置模块框图；

图2为发声笔本体结构示意图；

上述图中的标记均为：1、压力传感器；2、超声波传感器；3、加速计算单元；4、主计算单元；5、存储单元；6、图形字库；7、音源库；8、WIFI模块；9、显示屏；10、音频解码单元；11、扬声器；12、红外发射单元；13、电池；14、开关；15、书写部；16、反射面；17、红外接收单元。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

参加图1、2可知发声笔包括发声笔本体和发声笔发声装置，其中发声笔本体包括设置在本体端部的书写部15，即一个笔芯（铅笔、圆珠笔、油性笔等等），可以实现在纸上书写，围绕书写部15周围的反射面16，用于反射超声波传感器2发出的波。发声笔发声装置设有采集反射面16反射信号的超声波传感器2，采集笔记轨迹，超声波传感器2将采集的笔记信号经加速计算单元3输送至主计算单元4，从而主计算单元4可以获得一个使用者书写的笔记轨迹。

为了方便确定使用者是否开始/结束书写，以确定一个图形的采集完毕，可以在书写部15的底端与发声笔内部底端之间安装一个压力传感器1，同时在发声笔本体内安装一个红外发射单元12，在发声笔发声装置内设有红外接收单元17，红外发射单元12将压力传感器1采集的压力信号经红外接收单元17发送至主计算单元4，此时需要在发声笔本体设置为压力传感器1和红外发射单元12供电的电池13以及电源开关14，通过该传感器采集压力信号来确定采集节点，此时需要水平设置两个超声波传感器2即可；或者设置三个超声波传感器2，呈三角形设置采集反射面16立体位置，从而对反射面16定位，确定是否在书写。

主计算单元4还分别与存储单元5连接，经音频解码单元10与扬声器11连接，与显示屏9连接，与WIFI模块8连接，其中存储单元5设有图形字库6和音源库7，分别存储有图形文字轨迹式样以及预播出的相应声音。扬声器11为发声笔的发声单元，可以在发声笔发声装置壳体上设置一个控制扬声器11的旋钮。显示屏9可以用来显示播出的信息、电量等等发声笔的信息。主计算单元4可以利用WIFI模块8上网，与网络通信进行数据更新或者利用网络数据库。

发声笔发声装置壳体内还设有电池腔体，电池腔体内安装有为整个系统供电的电池13，或者将电池13制成充电电池并固化在发声笔本体内，同时在发声笔壳体设置有控制电池13导通与否的开关14。发声笔发声装置还具有与主计算单元4连接的外部设备连接端口，可以通过外部设备连接端口实现与外部设备的连接，例如实现发声笔发声装置系统与PC连接，进行存储单元5数据更新；也可以利用外部设备连接端口与控制装置（键盘、特质输入面板）连接，并通过控制装置调节WIFI模块8与网络连接；还可以利用外部设备连接端口为电池13充电。

为了更好的让超声波传感器2接收反射面16的发射波，发声笔发声装置内的超声波传感器2倾斜设置，确保其发出波的轴线方向倾斜向下，通常是将其壳体底面制成斜面。

上述发声笔可以利用以下方法控制：

步骤1、启动发声笔；

步骤2、超声波传感器2采集书写部15在纸上书写的笔记轨迹；

步骤3、超声波传感器2将采集的笔记轨迹输送至主计算单元4；

步骤4、主计算单元4将笔记轨迹与图形字库6内的预存数据比对；

步骤5；若找出相应预存数据，则根据该数据从音源库7内调取相应音频信号；若未找出相应预存数据，则停止一次发声工作，不作为（即发声笔一次笔记轨迹采集发声流程结束，不发出任何声音），或者从音源库7内调取相应为找出相应预存数据的提示音频信号；

步骤6、主计算单元4将调取的音频信号通过音频解码单元10解码后通过扬声器11播出。

至此，一次笔记轨迹采集发声流程结束，当使用者开始写第二个字或者画另一个图形时，系统再次循环工作。

超声波传感器2在系统开启时就会时刻采集信号，而为了避免去除不必要的采集，上述步骤2、3需要一个确定书写图形完成的方法，具体来说具有以下两种方式：

当使用者将书写部15接触纸面开始书写时，利用三个超声波传感器2采集发声笔本体反射膜16的立体位置，从而可以通过采集到的书写部15距离纸面的距离信号判断是否开始记录笔记轨迹，该距离信号由超声波传感器2采集后输送至主计算单元4，主计算单元4进行判断，当距离在预设书写距离范围内，则记作开始书写，主计算单元4发出记录的采集的信号，并由超声波传感器2开始在纸上采集书写部15书写的笔记轨迹，当超声波传感器2采集到笔记轨迹时采集到距离信号在预设书写距离范围以外，且超过额定时间（例如1秒），则记为一次书写结束（使用者写完一个字或图形，将笔暂离开纸面），此时，将之前采集的书写图形笔记轨迹进行处理；

或者，通过设置在发声笔内的压力传感器1采集压力信号来判断，即，当压力传感器1检测到具有压力信号则通过红外发射单元12发出红外信号，红外接收单元17接收到信号后输送至主计算单元4，此时开始记录笔记轨迹，在压力信号结束且超过额定时间，记为一个书写图形完成，当然了压力信号结束也是通过红外发射单元12和红外接收单元17完成传递的。

系统可以通过WIFI模块8利用网络数据，即在步骤4中主计算单元4将笔记轨迹与图形字库6内的预存数据比对的同时，将笔记轨迹通过WIFI模块8与网络库中的数据比对，若在网络库未找出相应数据，则不作为，若在网络库找出相应数据，则根据该数据调取相应音频信号作为主计算单元4输出音频信号的替补信号源，即出现发声笔的图形字库6出现步骤5中若未找出相应预存数据的情况时，将网络库中的音频信号由扬声器11播出，若图形字库6与网络库中均未找出相应网络数据时，则按照原系统步骤5方式进行。

本发明发声笔可以根据需要预设根据找出的相应预存数据从音源库7内调取相应音频信号。例如调出的音频信号是图形拟声，即画一个小鸟的简画，则发出鸟叫声，画出高山则发出风吹过树林的声音等；例如调出的音频信号是相应文字发声，即写一个文字发出相应读音，可以利用该功能辅助教育，教学生认字、读字（中、外文）；例如调出的音频信号是文字译文发声，即写一个文字发出预设的另一种语言的相应译文读音、翻译，可以利用该功能辅助教育，帮助学生翻译、学习外文等。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发声笔，其特征在于：包括发声笔本体和发声笔发声装置，所述的发声笔本体包括设置在本体端部的书写部（15），围绕书写部（15）周围的反射面（16），所述的发声笔发声装置设有采集反射面（16）反射信号的超声波传感器（2），所述的超声波传感器（2）将采集的笔记信号输送至主计算单元（4），所述的主计算单元（4）与存储单元（5）连接，且经音频解码单元（10）与扬声器（11）连接，所述的存储单元（5）设有图形字库（6）和音源库（7），所述的发声笔发声装置还设有电源和电源开关；

所述的超声波传感器（2）设有三个，三个超声波传感器（2）在同立面呈三角形设置，并采集反射面（16）立体位置。

2.根据权利要求1所述的发声笔，其特征在于：所述的书写部（15）底端与发声笔本体之间设有压力传感器（1），所述的发声笔本体内设有红外发射单元（12），所述的发声笔发声装置内设有红外接收单元（17），所述的红外发射单元（12）将压力传感器（1）采集的压力信号经红外接收单元（17）发送至主计算单元（4），所述的发声笔本体还设有为压力传感器（1）和红外发射单元（12）供电的电池（13）以及电源开关（14），所述的发声笔发声装置内的超声波传感器（2）设有两个。

3.根据权利要求1或2所述的发声笔，其特征在于：所述的超声波传感器（2）采集的信号经加速计算单元（3）输送至主计算单元（4）。

4.根据权利要求3所述的发声笔，其特征在于：所述的发声笔发声装置内的超声波传感器（2）倾斜设置，其发出波的轴线方向倾斜向下。

5.根据权利要求1所述的发声笔，其特征在于：所述的发声笔具有与主计算单元（4）连接的显示屏（9）、WIFI模块（8）以及外部设备连接端口。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的发声笔的控制方法，其特征在于：

步骤1、开启发声笔；

步骤2、超声波传感器（2）采集反射面（16）运动轨迹，记录书写部（15）在纸上书写的笔记轨迹；

步骤3、超声波传感器（2）将采集的笔记轨迹输送至主计算单元（4）；

步骤4、主计算单元（4）将笔记轨迹与图形字库（6）内的预存数据比对；

步骤5；若找出相应预存数据，则根据该数据从音源库（7）内调取相应音频信号；

若未找出相应预存数据，则停止一次发声工作，不作为，或者从音源库（7）内调取相应为找出相应预存数据的提示音频信号；

步骤6、主计算单元（4）将调取的音频信号通过音频解码单元（10）解码后通过扬声器（11）播出。

7.根据权利要求6所述的发声笔控制方法，其特征在于：所述的步骤2、3中，超声波传感器（2）采集反射面（16）立体位置，当检测到其距离纸面距离在预设书写距离范围内则开始记录笔记轨迹，当检测到距离纸面距离超出书写距离范围且超过额定时间，记为一个书写图形完成，并将之前采集的一个书写图形笔记轨迹输送至主计算单元（4）；

或者，步骤1中开启发声笔时，红外发射单元（12）发出开启信号启动超声波传感器（2），当压力传感器（1）检测到压力时则通过红外发射单元（12）发出压力信号，所述的红外接收单元（17）接收到压力信号后将该信号输送至主计算单元（4），主计算单元（4）此时开始记录超声波传感器（2）采集的反射面（16）移动轨迹，在压力信号结束且超过额定时间，主计算单元（4）接收到信号后记为一个书写图形完成。

8.根据权利要求7所述的发声笔控制方法，其特征在于：所述的步骤5中，根据找出的相应预存数据从音源库（7）内调取相应音频信号是图形拟声、文字发声或者文字译文发声。

9.根据权利要求8所述的发声笔控制方法，其特征在于：所述的发声笔利用外部设备连接端口与控制装置连接，并通过控制装置调节WIFI模块（8）与网络连接；所述的步骤4中主计算单元（4）同时将笔记轨迹通过WIFI模块（8）与网络库中的数据比对，若找出相应网络数据，则根据该数据调取相应音频信号作为主计算单元（4）输出音频信号的替补信号源。