CN104134375A - 一种用于教学的数据可更新的点读系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于教学的数据可更新的点读系统，包括印刷介质及点读设备，该点读设备包括具笔身的外壳和设于该外壳内的电路板，该外壳前端设有镜头，该电路板包括有微处理单元、图像传感器和解码单元，该电路板还包括有与该微处理器电性连接的语音芯片、存储单元和扬声器，该微处理单元将解码后的二维码图像处理成标识数据，该语音芯片接收来自微处理单元的标识数据，根据所述标识数据在该存储单元中查找到相应的语音文件，并将查找到的语音文件传输给扬声器进行播放。本发明具有产品结构紧凑，可以安装到各种外形的模型中用户操作简便的特点。可以广泛的应用于教育、日常生活、服务行业等方面，彰显使用者的个性和独特创意。

Description

一种用于教学的数据可更新的点读系统

技术领域

本发明涉及一种手持语音播放设备，具体指一种用于教学的数据可更新的点读系统。

背景技术

点读设备是运用光电识别技术，结合先进的数码语音技术开发而成的一种阅读和学习工具。只要用这种点读设备的笔头在经印刷处理的普通书本上需要发音的部位随意轻点，便由笔身小喇叭或耳机发出清晰响亮的语音或情景声音，使阅读变得生动、有趣，使枯燥的学习充满了娱乐趣味。

无可否认，点读机和点读笔对于辅导学生学习方面具有较好的效果，但现有的光电点读设备是通过光头扫描印刷品中的隐形二维码，在识别对应的编码后到数据中查找到相应的发音内容。这样在使用起来就有很大的局限性，只能依托于出版商提供的语音数据，这样极大的限制了该技术的推广应用。

鉴于上述现有技术所存在的问题，因此如何方便的更新点读设备中保存的语音数据，增加语音的自制功能，增强与用户之间的互动，已成为急需解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种可以更新点读数据、跟进用户学习的点读系统。

为解决上述技术问题，提供一种用于教学的数据可更新的点读系统，包括印刷介质及点读设备，该点读设备包括具笔身的外壳和设于该外壳内的电路板，其特征在于：

该外壳前端设有镜头，该镜头采用微距广角镜头，该电路板包括有微处理单元、图像传感器和解码单元，该镜头采集二维码图像，通过该图像传感器和解码单元将采集的二维码图像解码后发送给微处理单元；

充电电池和电源管理单元，用于提供和管理点读设备上各单元的用电，通过USB接口对充电电池进行充电；

该微处理单元采用89C2051单片机，分别与按键单元、解码单元、语音芯片、电源管理单元、USB接口、录音单元相连接，接收来自按键单元的信号，将从二维码图像中解析出来的索引标识发送给语音芯片；

该微处理单元电性连接有耳机接口、外接音源接口和录音单元；

该电路板还包括有与该微处理单元电性连接的语音芯片和存储单元，该语音芯片依次连接功放单元和扬声器，该语音芯片接收来自微处理单元的标识数据，根据所述标识数据在该存储单元中查找到相应的语音文件，并将查找到的语音文件传输给扬声器进行播放，若用户选择了使用耳机进行收听，语音芯片向耳机接口输出音频数据；

该电路板还包括有与该微处理单元电性连接的录音单元，该录音单元连接有录音孔，该录音单元接收录音孔采集到的用户的语音数据，对该语音数据进行滤波、降噪、数字化处理后，录音单元将处理后的语音数据发送给微处理单元；

所述按键单元设置在外壳上，该按键单元连接微处理单元，该按键单元包括7个按键，其中开机/播放暂停按键、复读按键、录音按键、MP3按键、DIY按键依次设于外壳正面，音量加/上一曲按键、音量减/下一曲按键设于外壳侧面，用户通过按键单元向微处理单元输出控制命令。

优选的，该扬声器设置在笔身的尾部。

优选的，该语音芯片采用可编程语音模块WT588D。

优选的，所述存储单元由6个SPI-FLASH组成，SPI-FLASH的DO、DI、CS、CLK级联接到WT588D语音芯片的P13、P14、P15、P16引脚。

本发明用于教学的数据可更新的点读系统结构紧凑，可以安装到各种外形的模型中用户操作简便的特点。可以广泛的应用于教育、日常生活、服务行业等方面，彰显使用者的个性和独特创意。

附图说明

图1是本发明用于教学的数据可更新的点读系统笔身结构示意图；

图2是本发明用于教学的数据可更新的点读系统笔身结构示意图；

图3是本发明用于教学的数据可更新的点读系统方框图；

图4为点读系统中语音芯片电路示意图；

图5为点读系统中带有二维码标签的点读板的示意图；

图6为点读系统中语音数据的存储结构示意图。

其中:10、笔身；11、扬声器；12、耳机接口；13、AUX接口；14、USB接口；15、MP3按键；16、麦克风；17、笔头；18、开机按键；19、复读按键；110、录音按键；111、灯孔；112、DIY按键；113、复位孔。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的用于教学的数据可更新的点读系统作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，一种用于教学的数据可更新的点读系统，包括印刷介质及点读设备，该点读设备包括具笔身10的外壳和设于该外壳内的电路板，该外壳前端，即笔头17处设有镜头，该电路板包括有微处理单元、图像传感器和解码单元，该镜头采集二维码图像，通过该图像传感器和解码单元将采集的二维码图像解码后发送给微处理单元；

充电电池和电源管理单元，用于提供和管理点读设备上各单元的用电，通过USB接口14对充电电池进行充电，该外壳还设有指示灯，该指示灯设于该灯孔111内；

该电路板还包括有与该微处理器电性连接的语音芯片、存储单元和扬声器11，该微处理单元将解码后的二维码图像处理成标识数据，该语音芯片接收来自微处理单元的标识数据，根据所述标识数据在该存储单元中查找到相应的语音文件，并将查找到的语音文件传输给扬声器11进行播放。

该电路板还包括有与该微处理器电性连接的录音单元，该录音单元连接有录音孔，该录音单元接收录音孔采集到的用户的语音数据，对该语音数据进行滤波、降噪、数字化处理后，录音单元将处理后的语音数据发送给微处理单元。

该外壳设有按键单元，该按键单元连接该微处理单元，该按键单元包括7个按键，其中开机/播放暂停按键18、复读按键19、录音按键110、MP3按键15、DIY按键112依次设于外壳正面，音量加/上一曲按键、音量减/下一曲按键设于外壳侧面，用户通过按键单元向微处理单元输出控制命令。

该微处理单元电性连接有耳机接口12、外接音源接口和麦克风16，当用户选择了使用耳机进行收听时，语音芯片向该耳机接口12输出音频数据，当用户需要更改语音制作流程时，可通过麦克风16录制用户所需要的语音。

如图1所示，该镜头设于笔身10的前端，并采用微距广角镜头；该扬声器11设置在笔身10的尾部。

该点读设备中语音芯片电路示意图如图4所示。该语音芯片采用广州创科有限公司与台湾华邦公司共同研发的集单片机、语音电路、SPI-Flash存储器于一体的可编程语音模块WT588D。该语音模块支持6kS/s至22kS/s采样频率的音频，具有220个可控制的语音地址，且每个地址还可以分成128段管理。配合上位机操作系统软件和专用的USB下载器，可以随意设置系统的控制方式、语音地址和分段信息，支持语音信息在线烧录。WT588D模块支持MP3控制模式、按键控制模式、并口模式、一线串口模式及三线SPI模式。模块内部集成了DSP高速音频处理器，内置13bit数模转换器以及12bitPWM输出方式，可以无损地展现音频信息。PWM输出方式可以直接驱动0.5W/8Ω扬声器，无需额外的驱动电路。

基于WT588D语音芯片强大的控制端口驱动能力，利用一个WT588D语音芯片可扩展驱动多个SPI-Flash存储器，以获得更大的存储空间和更多的控制地址，从之前的220段语音地址，扩展到440段或者更多段语音地址，同时外挂多个SPI-Flash存储器，有效的将语音地址数量提高到数倍，可以播放时间更长、音质更好、语言种类更丰富的音频文件。

在图4中，WT588D模块外接了6个SPI-FLASH，SPI-FLASH的DO、DI、CS、CLK级联接到WT588D语音芯片的P13(DO)、P14(DI)、P15(CS)、P16(CLK)。SPI-FLASH的3、8脚接VCC，通过微处理器选择SPI-FLASH的7脚/HOLD为高电平来让SPI-FLASH工作，同时其他SPI-FLASH的/HOLD脚需要置为低电平。如果微处理器工作电压为5V，则需要在微处理器MCU跟SPI-FLASH的/HOLD脚之间串接上1K电阻。VCC的工作电压范围为2.7～3.6V，VDD的工作电压范围为DC 2.8～5.5V。此外，用户也可根据需要选用外挂不同数量的SPI-FLASH，在电路中添加或删减SPI-FLASH即可。微处理器还可以通过其他控制端口控制WT588D进行工作，如电路图中为三线串口控制模式，微处理器的P12、P13、P14控制WT588D语音芯片的P01、P02、P03。让一个微处理器实现同时控制选择多个SPI-FLASH和WT588D语音芯片。需要注意的是，仅能选择级联中的其中一个SPI-FLASH的/HOLD脚为高电平，否则整个电路将不能正常工作。

带有印刷介质二维码标签的点读板的示意图如图5所示。图中402为带有二维码标签的点读板，401为3个不同的二维码标签，分别代表了3个不同的标识，图中虚线标定的是由各个不同的二维码标签标定的点读区域。为了便于重复利用，二维码标签以贴纸的形式贴在点读板上，以使用16开的书籍为例，与之配套的点读板大小为184*260mm(有效区域，实际大小要比有效区域大一些)。

该点读板由两片透明胶片组成，两片透明胶片大小相同，重合的四个边中有三个边彼此相连，形成一个类似信封状的结构，可以将需要点读的书页通过未相连的边插入到该点读板中，从而将点读板与页面固定在一起，用户透过胶片可以看到书籍的印刷内容。在使用时，用户首先根据需要划定该页中需要语音点读的区域，在确定之后，将二维码标签贴在该区域的左上角的文字空白处，用户可以使用铅笔或者其他类型的记号笔在透明胶片上做笔记或者标记点读区域，透明胶片上笔记可以通过橡皮清除，二维码标签也可以反复使用贴在透明胶片的不同区域，从而实现二维码标签和透明胶片的重复使用。

用户可以根据需要在阅读一本书时使用多片点读板，这样一来，用户可以根据自身的需要来在书本中的任意位置设置二维码标签贴，将文字的书本变成一本有声读物，而且由于使用了点读板，对书本也能起到很好的保护作用。

语音数据的存储结构示意图如图6所示。系统为每一条语音数据的大小设定了一个阈值，每一次只能录制30秒的语音数据，对于录制后的语音数据，系统会进行统一的滤波、降噪以及压缩等处理以满足系统所设定的阈值的要求。语音数据存在两种存储结构，一种是原始语音数据存储结构，另一种是追加语音数据存储结构。在原始语音数据存储结构中，所存储的语音数据之前依次设置有标识和起始符，之后设置有结束符，其中各个标识唯一对应于二维码标签中携带的标识信息，起始符为语音播放的起始位置指示信息，结束符为语音播放的结束位置指示信息。在追加语音数据存储结构中，所存储的语音数据之前依次设置有标识和跳转符，之后也设置有跳转符，这两个跳转符用于指示上一级语音数据存储单元的位置。

基于上述的语音数据存放结构，语音数据的播放流程如下。当要播放语音数据时，首先扫描二维码标签，根据解析出的标识信息在存储单元中进行查找，找到对应的语音数据存放单元，判断标识后面的数据单元存放的是否是起始符，若是，则表示该标识信息对应为原始语音数据存储单元，若不是起始符，而是跳转符，则表示该标识信息对应为追加语音数据存储单元。

读取原始语音数据存储单元中的语音数据进行播放，直到读取到结束符后停止播放。有的标识信息对应有原始语音数据存储单元和追加语音数据存储单元，对于这类情况，在原始语音数据存储单元的语音数据中会插入有跳转符，该跳转符用于指示下一级追加语音数据存储单元的位置，转到相对应的追加语音数据存储单元，在核实标识信息无误后，读取追加的语音数据进行播放，当前追加语音数据存储单元中的语音数据读取完毕后会返回上一级语音数据存储单元，直到读取到结束符后停止播放。

实施例一

该点读设备的语音录制操作流程如下：

一，普通MP3语音制作/更改操作流程

制作：

1.点读笔播放内存中的MP3或点读笔内存的语音时，用户依据自身需要，短按点读笔DIY按键112(或点击相应功能码)，进入自制语音模式，点读笔CPU内部录音通道打开，同时定位录音起点，开始录音。

2.用户需要结束录音时，点击相应二维码，录音结束，该段录音保存为此二维码的代码号保存到内存中，完成一段语音的制作，下次使用点读笔点击此二维码，直接播放此段录音。

注：1.播放MP3、语音过程中，可连续多次进行自制语音操作。

2.点读笔自动记忆最后一次自制语音操作时的录音结束位置，下次播放该MP3时，从该记忆位置开始播放，方便用户继续自制语音。

更改：

1.如果用户需要更换该二维码处链接录音，只需重复上述操作。

2.如果用户想直接删除该二维码处链接录音，录音播放过程中，长按点读笔DIY按键112，即可删除该录音。

实施例二

二，AUX导入语音制作/更改操作流程

制作：

1.将外接音源(磁带、CD、电脑等)通过点读笔AUX接口13输入点读笔，点读笔自动进入AUX模式，喇叭播放外接音源。

2.外接音源播放过程中，用户依据自身需要，短按点读笔DIY按键112(或点击相应功能码)，点读笔CPU内部录音通道打开，同时定位录音起点，开始录音。

3.用户需要结束录音时，点击相应二维码，录音结束，该段录音保存为此二维码的代码号保存到内存中，完成一段语音的制作，下次使用点读笔点击此二维码，直接播放此段录音。

更改：

1.如果用户需要更换该二维码处链接录音，只需重复上述操作。(普通制作模式也可进行更改。)

2.如果用户想直接删除该二维码处链接录音，录音播放过程中，长按点读笔录音按键，即可删除该录音。

实施例三

三，麦克风录音/更改语音制作流程

制作：

1.短按点读笔DIY按键(或点击相应功能码)，进入自制语音模式，麦克风打开，开始录音。

2.用户需要结束录音时，点击相应二维码，录音结束，该段录音保存为此二维码的代码号保存到内存中，完成一段语音的制作，下次使用点读笔点击此二维码，直接播放此段录音。

更改：

1.如果用户需要更换该二维码处链接录音，只需重复上述操作。

2.如果用户想直接删除该二维码处链接录音，录音播放过程中，长按点读笔录音按键，即可删除该录音。

注：上述三种自制语音模式中使用的二维码可以通用。

本发明可以广泛的应用于(不限于)教育、日常生活、服务行业等方面，彰显使用者的个性和独特创意。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种用于教学的数据可更新的点读系统，包括印刷介质、点读板及点读设备，该点读设备包括具有笔身的外壳和设于该外壳内的电路板，其特征在于：

所述印刷介质为印制有二维码图像的标签，所述二维码图像的标签以贴纸的形式贴在点读板上；

所述点读板由两片透明胶片组成，两片透明胶片大小相同，重合的四个边中有三个边彼此相连，形成一个信封状结构，需要点读的书页通过未相连的边插入到该点读板中，所述点读板上的点读区域通过铅笔或者其他类型的记号笔标出；

该外壳前端设有镜头，该镜头采用微距广角镜头，该电路板包括有微处理单元、图像传感器和解码单元，该镜头采集二维码图像，通过该图像传感器和解码单元将采集的二维码图像解码后发送给微处理单元；

充电电池和电源管理单元，用于提供和管理点读设备上各单元的用电，通过USB接口对充电电池进行充电；

该微处理单元分别与按键单元、解码单元、语音芯片、电源管理单元、USB接口、录音单元相连接，接收来自按键单元的信号，将从二维码图像中解析出来的索引标识发送给语音芯片；

该微处理单元电性连接有耳机接口、外接音源接口和录音单元；

该电路板还包括有与该微处理单元电性连接的语音芯片和存储单元，该语音芯片依次连接功放单元和扬声器，该语音芯片接收来自微处理单元的标识数据，根据所述标识数据在该存储单元中查找到相应的语音文件，并将查找到的语音文件传输给扬声器进行播放，若用户选择了使用耳机进行收听，语音芯片向耳机接口输出音频数据；

该电路板还包括有与该微处理单元电性连接的录音单元，该录音单元连接有录音孔，该录音单元接收录音孔采集到的用户的语音数据，对该语音数据进行滤波、降噪、数字化处理后，录音单元将处理后的语音数据发送给微处理单元；

所述按键单元设置在外壳上，该按键单元连接微处理单元，该按键单元包括7个按键，其中开机/播放暂停按键、复读按键、录音按键、MP3按键、DIY按键依次设于外壳正面，音量加/上一曲按键、音量减/下一曲按键设于外壳侧面，用户通过按键单元向微处理单元输出控制命令。

2.如权利要求1所述的用于教学的数据可更新的点读系统，其特征在于：该扬声器设置在笔身的尾部。

3.如权利要求1-2中之一所述的用于教学的数据可更新的点读系统，其特征在于：该语音芯片采用可编程语音模块WT588D。

4.如权利要求3中之一所述的用于教学的数据可更新的点读系统，其特征在于：所述存储单元由6个SPI-FLASH组成，SPI-FLASH的DO、DI、CS、CLK级联接到WT588D语音芯片的P13、P14、P15、P16引脚。

5.如权利要求4中之一所述的用于教学的数据可更新的点读系统，其特征在于：所述该微处理单元采用89C2051单片机。