CN200962258Y - 一种多功能数码学习笔 - Google Patents

Abstract

一种多功能数码学习笔，其特征在于包括一嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片，该芯片内置微处理器单元、用于MP3音频解码和音频信号编码的数字信号处理器单元、D/A转换器和音频放大器。外置的FLASH存储器、数码影像处理单元、控制按键矩阵以及显示装置与片内微处理器单元连接，音频及耳机输出接口与片内音频放大器连接。学习笔通过光学成像组件拾取拍摄印制在书籍卡片上预置的二维码图案，数码影像处理单元将微感光成像器读取到的图像信号译码后提取特征码，片内微处理器根据该特征码检索提取预存在FLASH存储器中对应的语音和文字信息，在片内数字信号处理单元中解码处理输出到片内音频放大电路，再推动外置扬声器发音。具有小巧、性能优异、功能多的优点。

Description

一种多功能数码学习笔

技术领域

本实用新型涉及数码技术，尤其涉及一种用于教学的点读数码学习笔。

背景技术

目前，国内优质教育资源相对匮乏，教师除了在课堂授课外，较少有时间一对一授课辅导，中小学生和少儿学习外语，普遍采用听录音磁带，不易与教材同步。随着“哑巴英语”和“聋子英语”越来越不能适应英语教育市场的需求，英语教改势在必行。

根据教学上的需求，市场上出现了条形码识别和隐形码技术的点读笔，只需一只笔在配套使用的印有条码信息的书本上一扫或一点，则相应部位的内容会发出对应的声音，并且中英文可以切换，以替代教师在教学中领读的功能。该机的电路结构框如图1所示，其工作原理是：由传感头摄取印在书本上的条码信息，从传感头摄入的传感信号在译码芯片处理译码，微处理器根据译码信号从数据存储器中调出相应的语音文件送入语音解码器，经语音解码器解码后的数字信号传入音频数字/模拟转换器，由音频数字/模拟转换器将数字信号转化为模拟信号并放大后输出至耳机输出插孔或音频输出接口播放。

由于现有技术采用功能较为单一的微处理器芯片，导致整机功能单一；集成化程度不高，USB管理芯片和语音解码器、数字模拟转换电路及音频放大器几乎都需要外置，增加了生产制造的成本和复杂性，也同样增加了故障率和整机的体积；受解码格式和波特率技术限制，采用的语音解码器输出的音质相对较差，难以满足歌曲和音乐播放的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术由于集成化程度不高带来的可靠性低、制造复杂和成本高的缺点，提供一种集成化程度高，性能优异的多功能数码学习笔。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种多功能数码学习笔，包括机壳，以及设置在机壳上的微感光成像组件、控制按键矩阵、音频及耳机输出接口以及显示装置，还包括设置在机壳内的一FLASH存储器、与所述微感光成像组件电连接的数码影像处理单元，还包括一嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片，该嵌入式微处理器主控MP3编解码器内设置有微处理器单元、用于MP3音频解码和音频信号编码的数字信号处理器单元、D/A转换器和音频放大器，以及外设接口和音频输出接口；所述FLASH存储器、数码影像处理单元、控制按键矩阵以及显示装置通过外设接口与所述微处理器单元连接，所述音频及耳机输出接口通过所述音频输出接口与所述音频放大器连接。

所述的数码学习笔，其中：所述数码学习笔还包括一录音电路，所述嵌入式微处理器主控MP3编解码器内还设置有A/D转换器，所述录音电路与所述A/D转换器连接；所述录音电路输出的模拟音频信号经A/D转换器转换成数字音频信号后，由所述数字信号处理器单元进行编码并存入所述FLASH存储器中。

所述的数码学习笔，其中：所述显示装置包括用于状态指示的发光器件和背光灯，以及用于显示字符和图形的液晶显示器。

所述的数码学习笔，其中：还包括一外部存储器接口，该外部存储器接口与所述嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内的微处理器单元连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型由于采用了嵌入式微处理器主控MP3编解码器，因此具有以下优点：1)提高了设备整体集成化程度，使制造工艺简单，降低了生产成本，并且由于外置电路减少，降低了故障率，从而提高了设备的可靠性；2)克服了现有机型受音频格式和波特率技术限制、语音解码器输出的音质相对差的问题，播放出的语音质量高，尤其适合于歌曲和音乐播放的要求；3)克服了单一技术的应用界线，扩展了使用，如录音功能，MP3音频解码数字音频编码格式的音乐歌曲播放功能，实现变速播放，跟读拼读，朗读复读等适于语言学习功能，可以满足使用者的多种需求；4)由于集成化程度高，整机体积较小，便于携带，使用方便。

附图说明

图1为现有技术电路结构方框图；

图2为本实用新型电路结构方框图；

图3为嵌入式微处理器主控MP3编解码器内部结构框图；

图4为本实用新型采用的微感光成像组件构造示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：

本实用新型的多功能学习笔包括有接近普通笔形状的壳体，以及如图2所示的电路结构，其中：微感光成像组件包括光学组件和微感光成像器，二者组合用于拍摄条码信息(二维码或隐形码等图像)，并将光信号转化为电信号输出；控制按键矩阵作为学习笔的人机接口，实现预定的功能操作；显示设备包括发光二极管、背光灯和液晶显示器，用于工作状态指示以及图文显示，还包括一FLASH存储器和外部存储器接口，以及耳机和音频输出接口。与现有技术不同的是，本实用新型采用了嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片(MP3混合集成电路)。其中光学组件、控制按键矩阵、显示设备、外部存储器接口以及耳机输出接口和音频输出接口设置在壳体上，尤其是光学组件安装在笔形壳体的端部，便于使用，而微感光成像器、FLASH存储器和嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片设置在壳体内的电路板上。

嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内部结构如图3所示，作为学习笔的核心芯片，嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片集成了微处理器单元、用于MP3音频编解码的数字信号处理器单元、数字/模拟转换电路和模拟/数字转换电路单元、音频放大器，以及USB高速万用总线接口管理、I2C串行接口、SPI串行异步总线接口、I2S异步总线接口、SDRAM静态随机存储器控制器、Flash闪速存储器控制器、片内只读存储器和篇内随机存储器、DC-DC升压电路、PLL锁相环电路、以及定时器，实时时钟，内部调试、引导电路等。该芯片其主要功能是：在软件的协调下，内部微处理器通过时钟协调控制整个芯片的指挥管理，可完成输入输出、存储器管理、MP3音频解码、数字信号和模拟信号转换、音频放大等整套的MP3语音播放和声音录制功能；片内的数字信号处理器单元用于MP3音频解码和录音信号的编码；数字模拟转换电路和模拟数字转换电路单元用于MP3音频解码码流输出转换和录音信号码流的转换；在内部微处理器的控制下，各种接口用于连接外部设备和通讯。外部FLASH存储器、数码影像处理单元、控制按键矩阵以及显示装置通过嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内的外设接口与片内微处理器单元连接，外部音频输出接口及耳机输出接口通过嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内的音频输出接口与片内音频放大器连接。

该多功能数码学习笔的原理是：将该学习笔的笔端对准条码信息(二维码或隐形码等图像)轻点，光学镜头拍摄二维码或隐形码图像送至数码影像处理单元，数码影像处理单元将微感光成像器读取到的图像信号经解码及所罗门纠错处理，提取关键点数据(特征码)。嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内嵌的微处理器根据此关键点数据进行逻辑判别，从Flash存储器提取预存的相关文件，文字信息在液晶显示屏显示，语音文件调入嵌入式微处理器主控MP3编解码器片内的MP3解码器(即数字信号处理器单元)进行音频解码，解码之后的码流文件送入片内的音频数字/模拟转换单元，由数字信号转化为模拟信号，再由片内的音频放大电路单元放大，送入音频输出接口或推动耳机发音。由于嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内的数字信号处理器单元可以用于MP3音频编解码，并且片内还有模拟/数字转换电路单元，可外置一录音电路，并且录音电路与A/D转换器连接，由麦克风话筒拾取并经录音电路输出的模拟音频信号经A/D转换器转换成数字音频信号后，由数字信号处理器单元进行编码并存入FLASH存储器中，学习笔可做录音笔使用，扩展了学习笔的使用功能。

该学习笔由于采用了集成较多功能部件的嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片，克服了现有机型采用功能较为单一的微处理器芯片，导致整机功能较为单一的缺点；由于采用了高度集成化的嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片，克服了现有机型集成化程度不高导致USB管理芯片和语音解码器、数字模拟转换电路及音频放大器几乎都需要外置，增加生产制造的成本和复杂性，也同样增加了故障率和整机的体积的缺点；由于MP3音频格式技术先进性，同样克服了现有机型受音频格式和波特率技术限制、语音解码器输出的音质相对差的问题，尤其适合与歌曲和音乐播放的要求。并且扩展了录音功能，MP3音频解码数字音频编码格式的音乐歌曲播放功能，实现变速播放，跟读拼读，朗读复读等适于语言学习功能，可以满足使用者的多种需求。同时由于集成化程度高，该学习笔还具有体积较小，便于携带，使用方便的优点。

本实用新型学习笔的镜头(光学组件)如图4所示，由一组透镜11和光源12构成，光源12照射到条码信息3表面，反射光通过透镜11会聚到图像微感光成像器20感应窗，微感光成像器20将光信号转化为电信号通过微感光成像器信号输出接口21输出，微感光成像器安装在电路板4上。学习笔还包括一外部存储器接口，该外部存储器接口与嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内的微处理器单元连接，以利于扩展存储器容量。

与本实用新型学习笔配合使用的条码信息可以是二维码、隐形码等等，条码信息直接印刷在配套的书籍上。

应当理解的是，本实用新型所述的多功能数码学习笔，上述针对较佳实施例的描述过于具体，并不能因此而理解为对本实用新型的专利保护范围的限制，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1、一种多功能数码学习笔，包括机壳，以及设置在机壳上的微感光成像组件、控制按键矩阵、音频及耳机输出接口以及显示装置，还包括设置在机壳内的一FLASH存储器、与所述微感光成像组件电连接的数码影像处理单元，其特征在于：还包括一嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片，该嵌入式微处理器主控MP3编解码器内设置有微处理器单元、用于MP3音频解码和音频信号编码的数字信号处理器单元、D/A转换器和音频放大器，以及外设接口和音频输出接口；所述FLASH存储器、数码影像处理单元、控制按键矩阵以及显示装置通过外设接口与所述微处理器单元连接，所述音频及耳机输出接口通过所述音频输出接口与所述音频放大器连接。

2、根据权利要求1所述的数码学习笔，其特征在于：所述数码学习笔还包括一录音电路，所述嵌入式微处理器主控MP3编解码器内还设置有A/D转换器，所述录音电路与所述A/D转换器连接；所述录音电路输出的模拟音频信号经A/D转换器转换成数字音频信号后，由所述数字信号处理器单元进行编码并存入所述FLASH存储器中。

3、根据权利要求1或2所述的数码学习笔，其特征在于：所述显示装置包括用于状态指示的发光器件和背光灯，以及用于显示字符和图形的液晶显示器。

4、根据权利要求3所述的数码学习笔，其特征在于：还包括一外部存储器接口，该外部存储器接口与所述嵌入式微处理器主控MP3编解码器芯片内的微处理器单元连接。

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