CN201044103Y - 一种学习电脑 - Google Patents

Abstract

一种学习电脑，包括通过转轴连接的上壳、下壳；上壳内表面设置有显示屏，下壳内设置有主处理器，显示屏与主处理器电连接；主处理器还连接有用户命令输入装置、程序与数据存储器及音频编解码器，该音频编解码器还连接有音频输入/输出装置。所述主处理器是通常掌上电脑使用的具有多媒体处理功能的低功耗片上系统(SoC)芯片，所采用的操作系统是嵌入式操作系统；折叠后其宽度为130－170毫米、长度为180－240毫米。本实用新型学习电脑整机尺寸类似于传统纸质笔记本，便于携带；满足绝大多数情况下室外应用电脑的需求，且成本低、功耗小。此外，键盘、手写输入等多种操作方式使其兼具PDA和笔记本电脑的优点。

Description

一种学习电脑

技术领域

本实用新型涉及一种便携式电子产品，特别是一种具有多媒体功能的、可以用作随身笔记本和电子书的便携式学习电脑。

背景技术

日常工作、学习中，人们需要查阅大量的书籍和资料，通常还要用笔记本记录、抄写相关的内容。在当前知识爆炸、信息泛滥的环境里，人们需要学习和掌握的知识和技能越来越多，需要在室外随身处理的信息飞速膨胀，用传统的纸质笔记本和文献资料根本不能满足需求。尽管人们的公文包越来越大、学生的书包越来越沉，还是无法适应时代的发展和技术的进步。

近年来，掌上型数码学习机为人们的学习、特别是外语学习提供了很好的助学功能，也提供了一些简单的信息处理功能，受到广泛欢迎。然而，由于其功能简单，显示屏很小，所以提供的信息处理能力非常有限。尽管体积小是其重要优点，但为此而牺牲了对学习和信息处理来说非常重要的视觉信息攫取量，事实上是得不偿失的。考虑到大多数情况下人们的学习是在室内而不是室外进行的，更使得掌上型数码学习机即便在助学方面也越来越显现出很多的先天不足。

PDA可以解决一部分随身信息处理的要求，但和学习机一样，由于其功能有限，屏幕较小，事实上不过是一种信息玩具而已。

于是很多人不得不随身携带笨重的笔记本电脑。但是，笔记本电脑体积大、耗电多，尽管其功能越来越强，但始终还是只能达到“可携”，离“便携”差距甚远。

2006年初，在微软推动下上市了一种在功能上和通常的笔记本电脑相差无几的UMPC(Ultra Mobile PC——超移动PC)。但由于其定位基本是缩小的笔记本电脑，因而也具有一些不可避免的缺点。比如，成本很高，目前售价都在1万元以上，普通大众很难承受；由于内部器件较多而重量较大，携带并不方便；加之价值不菲，使用起来必须小心翼翼；另外，功耗也较大，用电池供电只能使用3-4个小时；等等。这些原因都使UMPC仍然没有达到“便携”的目的。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种便于携带和使用的低成本、低功耗学习电脑。

本实用新型所采用的技术方案是：构造一种学习电脑，包括上壳、下壳、转轴，所述上壳和下壳经转轴连接为可折叠结构；所述上壳内表面设置有显示屏，所述下壳内设置有主处理器，其中所述显示屏与所述主处理器电连接；所述主处理器还连接有用户命令输入装置、程序与数据存储器及音频编解码器，所述音频编解码器还连接有音频输入/输出装置；所述主处理器是通常掌上电脑使用的具有多媒体处理功能的低功耗片上系统(SoC)芯片，所采用的操作系统是具有文字、图形及多媒体处理和/或通讯功能的嵌入式操作系统；所述上壳和下壳折叠后的宽度为130-170毫米、长度为180-240毫米。

在本实用新型的学习电脑中，所述用户命令输入装置包括设置在下壳内表面的准标准键盘；所述准标准键盘与笔记本电脑的标准键盘的字母排列相同、按键尺寸相近。

在本实用新型的学习电脑中，所述用户命令输入装置包括USB鼠标接口。

在本实用新型的学习电脑中，所述用户命令输入装置包括电容或电阻式触摸输入的手写板以及设置在其上与其配套使用的手写板按键。

在本实用新型的学习电脑中，所述手写板以可抽拉方式活动地嵌入在下壳右侧或左侧，使用时可从下壳内抽出。

在本实用新型的学习电脑中，所述音频输入/输出装置包括：外录接口和/或内置话筒，耳机接口和/或内置喇叭。

在本实用新型的学习电脑中，所述主处理器连接有同步动态存储器。

在本实用新型的学习电脑中，所述主处理器连接有网络接口。

在本实用新型的学习电脑中，所述主处理器还连接有以下一种或多种接口：扩展存储卡接口、USB主设备接口和USB从设备接口。

在本实用新型的学习电脑中，所述上壳内表面和/或外表面设置有数码摄像头；所述数码摄像头与所述主处理器电连接。

实施本实用新型的学习电脑具有以下有益效果：(1)整机尺寸类似于传统纸质笔记本、便于携带；(2)满足绝大多数情况下室外应用电脑的需求，且成本较低；(3)功耗小，用电池供电可使用至少一整天；(4)标准键盘、手写输入等多种操作方式让用户感到到兼具PDA和笔记本电脑的优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是根据本实用新型实施例的学习电脑展开的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的学习电脑闭合的左后侧示意图；

图3是本实用新型的学习电脑的电路原理框图；

图4是根据本实用新型学习电脑实施例的主处理器部分电路图；

图5是根据本实用新型学习电脑实施例的同步动态存储器部分电路图；

图6是根据本实用新型学习电脑实施例的程序与数据存储器部分电路图；

图7是根据本实用新型学习电脑实施例的可插拔存储卡部分电路图；

图8是根据本实用新型学习电脑实施例的液晶显示屏接口部分电路图；

图9是根据本实用新型学习电脑实施例的USB鼠标和USB从设备接口电路图；

图10是根据本实用新型学习电脑实施例的音频编解码器部分电路图；

图11是根据本实用新型学习电脑实施例的准标准键盘部分电路图。

具体实施方式

图1是本实用新型的学习电脑展开后的结构示意图，图2是闭合后的本实用新型的左后侧示意图。如图1和图2所示，本实用新型的学习电脑100包括上壳102、下壳101和转轴103，以及安装在上壳102内侧的液晶显示屏107。包含液晶显示屏107的上壳102可相对下壳101围绕转轴103转动，从而实现开合。为了便于携带，本实用新型折叠后的整体宽度为130-170毫米，长度为180-240毫米。优选的学习电脑100的尺寸设计A5大小，即148×210。具体实施时，还可以是上述范围内的其他尺寸。例如，可以设计成130×180、136×168、140×200、148×210、168×238、170×240。实验表明，小于上述范围则屏幕视觉效果较差，大于上述范围则携带不便。

液晶显示屏107的尺寸略小于上壳102，其分辨率在480×234以上，推荐分辨率为800×480，以便用户在阅览和书写时有足够的清晰度，浏览网页时适合大部分网页的要求。液晶显示屏107一般应为彩色显示屏，特殊情况下为降低成本也可以是普通黑白屏或带灰阶的单色屏。为了便于用户使用，液晶显示屏107也可以是触摸式液晶显示屏，用户可在屏幕上随手书写，更加方便用户手写输入。

在下壳101上，设置有准标准键盘104，可进行常规的文字输入或功能操作；上壳102上设有功能按键106，一般情况下用于音频功能操作；下壳101的右上侧设有一个USB主设备接口111，可以插入通用鼠标；下壳101的右侧还设有一个可抽拉的手写板112以及配套使用的手写板按键113，其作用是进行手写输入，也可以在不便使用鼠标的情况下控制光标。

在下壳101的左侧上部，设置有一个USB主设备接口205，用于插入通用的USB移动硬盘、摄像头等通用移动设备，以进行录像、或扩展存储容量等。下壳101的后部设置有网络接口203，用于连接局域网或互联网，以浏览网页或下载资料。下壳后部还设有USB从设备接口204，可作为电脑的USB移动硬盘接口与电脑通讯并交换数据。USB从设备接口204还兼有外接电源接口的作用，插入带有USB接口的外接电源适配器时，可使用外接电源适配器供电。除此之外，下壳101的左侧部还设置有可插入例如SD/MMC卡的扩展存储卡接口206。在下壳101内表面，键盘104的上方设置有若干指示灯105、内置话筒109和电源开/关按键110。下壳后部设置有外录接口201和耳机接口202。外录接口201用于连接外置话筒或外接音源，让用户进行距离较远的录音或从其他介质上进行转录。内置话筒109用于声源距离较近的录音。耳机接口202是音频信号的输出端口，让用户可佩戴耳机来收听语音信号或欣赏音乐，未插入耳机时，声音自动从内置喇叭108输出。

图3是本实用新型的学习电脑的电路原理框图。如图3所示，主处理器301是通常掌上设备中使用的具有多媒体功能的低功耗片上系统(SoC)芯片，是整机的控制中心，其中集成有多种多媒体部件。图3中的程序与数据存储器303用于存储可供主处理器301执行的控制软件和用户数据(如电子图书、录像节目、MP3歌曲等等)；主处理器301按预先设计的存储在程序与数据存储器303中的软件控制各种功能的实现，同时处理存储在同一程序与数据存储器303中的用户数据；同步动态存储器302的存取速度非常快，执行软件的当前部分在这里滚进滚出，以加快程序的执行速度；扩展存储卡接口206用于插入可更换存储卡，以扩展数据存储容量。

液晶显示屏107是重要的用户界面，它直接与主处理器301相连，可选择使用黑白屏、带灰阶的单色屏或彩色显示屏。液晶显示屏107可以带有触摸屏，其中触摸屏是电阻式或电容式触摸屏，而手写板112及手写板按键113是电容或电阻式触摸板，可以用手指或手写笔在手写板112上进行手写输入，或配合手写板按键113用于控制光标。

外录接口201、内置话筒109、内置喇叭108、以及耳机接口202均通过音频编码解码器(CODEC)305与主处理器301相连。音频编解码器305在录音时将外录接口201或内置话筒109输入的音频信号编码或压缩为ADPCM、MP3等格式的数据流，并在主处理器301的控制下存入程序与数据存储器303；放音时，在主处理器301的控制下，从程序与数据存储器303中获得编码或压缩后的数据，解码或解压缩并还原为模拟音频信号，再从内置喇叭108或耳机接口202输出。

数码摄像头304用于拍摄感兴趣的照片或录相，在主处理器301的控制下将感知的图像或视频信号压缩后存入程序与数据存储器303，需要时可随时由主处理器301取出在液晶显示屏107上显示。例如，可根据需要，将数码摄像头304设置在上壳102的外表面和/或上壳102的内表面。如设置在外表面可用于在商务谈判或会议上拍录会议情况，设置在内表面可用于网上视频聊天、远程视频会议等。另外，还可通过USB主/从设备接口205/204外接摄像头，如目前计算机上普遍使用的电脑摄像头。

图中的电源306一般是大容量锂离子电池，3000mAh左右的容量即可连续工作8小时以上。电源306也可以是外接直流电源适配器。

需要说明，图3只是本实用新型的典型电路方框图，实践中有很多可选组合。比如，同步动态存储器302有时被组合进主处理器301；音频编解码器305也可被组合进主处理器301；还可能删除其中的某些部件，或增加其他需要的部件。

图4是本实用新型的学习电脑的主处理器部分电路图；图5～11是与图4的主处理器部分相配合的各部分的电路图。如图4所示，主处理器U101是本实用新型的主处理器的一种实施方式，采用的是韩国Telechips公司的TCC761芯片。该主处理器内核是ARM940T，带有彩色液晶显示屏控制器、存储器管理控制器、USB主设备和从设备接口控制器、SD/MMC存储卡控制接口、数码摄像头控制器及接口等。从图4可以看出，USB主设备接口J103和USB从设备接口J102直接从主处理器U101的相应引脚引出。USB从设备接口U102还兼有外接电源接口的作用。数码摄像头控制接口J104直接从主处理器的数码相机控制接口线接出。触摸屏控制器由主处理器内置的AD变换器实现，通过触摸屏接口J101与触摸屏FPC线相连。

图5的同步动态存储器采用美国MICRON公司的MT48LC4M32B2，其数据总线达32位，存取速度较快。

图6的程序与数据存储器采用韩国三星公司的K9K4G08UOM，容量为512MB，如果需要可换用更大容量的数据存储器。

图7是SD/MMC扩展存储卡接口部分的电路图，直接接在主处理器的控制数据线上。

图8是液晶屏控制器接口部分的电路图，其控制器在主处理器U101内部，驱动器在选用的液晶显示屏上。在现有技术中，这种显示屏很多，比如台湾友达公司的7时彩色显示屏A070VW01，分辨率为800×480点阵。

图9是USB鼠标接口和USB从设备接口部分的电路图，其通讯线直接从主处理器U101引出。

图10是音频编解码器部分的电路图。CODEC采用英国WOLFSON公司的WM8731，经过专用控制、数据线与主处理器U101相连。内置话筒录音由J107引入，外置话筒录音由J109引入。输出的音频信号经内置喇叭功放电路放大后，经内置喇叭发出声音，或经过J108由插入的耳机发音。

图11是与图4的主处理器部分配合的准标准键盘部分的电路图。输入键盘的电路是由按键接通分压电阻串的分压点、通过模拟数字转换器(ADC)测量电压值来识别按键的电路。其优点是连线简单，占用主处理器的IO口资源较少。

需要说明，本实施例中采用的SoC芯片(主处理器301)虽然由于成本较低而不是其中的姣姣者，但本质上代表了本实用新型的体系结构特征，具体的芯片选用并不影响本实用新型的一般性。

综上所述，本实用新型的重要特征是折叠后的整体宽度为130-170毫米、长度为180-240毫米。在这样的整体尺寸下具有基本标准的键盘、通用的鼠标、手写输入板，可以象PDA和/或笔记本电脑一样进行操作。特别是，本实用新型具有网络接口，可以浏览浩瀚的网络资源，大大提升了本身的实用价值。

本实用新型设有与所述主处理器相连的扩展存储卡接口；与所述主处理器相连的USB主设备接口和从设备接口。这使得本使用新型的存储器容量可以无限扩展，还可以接入众多的外围设备，比如数码相机摄像头、U盘等等，因而使本实用新型的应用范围大大扩展。

据统计，绝大部分在户外使用的电脑功能无非是文字、图像及音视频信号的简单处理和网络通讯，实现这些功能由所述SoC芯片完全能够满足要求。近年来SoC芯片发展很快，各主要IC厂商(如Intel、Samsung、Marvell、TI、Amd、Freescale、Atmel、Sharp、Epson、Telechips等)都推出了自己的基于多媒体和通讯的SoC芯片。其中，Samsung公司的S3C2410和S3C2440、Intel公司的PXA255和PXA270、Marvell公司基于Intel公司第三代XScale技术推出的PXA3XX系列(Monahans)的PXA300/310/320、以及Freescale公司的MC9328MX21和MCIMX31等，都是这类芯片的典型代表。

SoC芯片的功能越来越强，其处理速度已很接近目前笔记本电脑的CPU速度，就单片功能而言则已比笔记本电脑的CPU优越很多。大部分SoC芯片都集成有很多构成多媒体电脑系统必须的外围电路，比如存储器管理电路、外接存储卡接口电路、LCD控制器、音频编解码器接口、USB主设备和从设备接口、网络接口、数码相机接口、红外接口、蓝牙接口、键盘接口等等。有的还把存储器、音频编解码器等专用模块也集成到芯片上。新近推出的SoC芯片甚至集成了多媒体协处理器，使其对音视频数据的处理能力反而优于笔记本电脑。用这种芯片构成多媒体电脑时，只需外加少量存储器等外围芯片就能构成足以满足户外办公时对文字、图像等多媒体数据的处理以及网络通讯要求的电脑系统。由于这些芯片的设计目标是在掌上设备里使用，因而在工艺和电源管理方面都下了很大功夫，使其本身功耗比笔记本电脑的CPU小了很多。加上省去了显卡、网卡、硬盘、光驱、风扇等大部件，整机的体积和功耗都使得这种系统可以成为真正的移动办公设备。

为了更加降低成本和节省资源，本实用新型的学习电脑可配用专门为掌上设备研发的嵌入式操作系统，如微软的Windows CE、Palm公司的Palm OS、经过裁剪优化的Linux等。对于低端产品甚至可以采用uCOSII等小型操作系统。这类操作系统不包含在所述户外活动中不需要的大量功能，使操作系统的代码量大大缩减，因而在运行时耗费的存储器等系统资源非常小。这使得整体成本和功耗又进一步减小。

具体实施时，选用主处理器和操作系统的准则是满足人们在户外工作中经常用到的文字、图像及音视频信号的简单处理和网络通讯的需要，以大多数情况下“够用”为原则，尽量节省软硬件资源。在此目标下，为了使用方便，把整机尺寸做得和普通笔记本一样大小，基本在A5尺寸左右。这就解决了“用笔记本电脑过于笨重、携带不便，用掌上电脑屏幕太小不便记录和阅读”的困扰。使得户外工作中需要的绝大部分电脑功能都得以满足，而且携带方便、使用简单。使用户感到就像使用普通的纸质笔记本和书籍一样，但信息处理方面却有天壤之别。

由于SoC芯片广泛的应用前景，性价比越来越高的SoC芯片一直在不断推陈出新。可以预计，不久的将来笔记本电脑、甚至台式电脑中都会逐渐采用这种芯片取代现有的功能单纯的CPU。

从上述技术方案可以看出，本实用新型的学习电脑具有以下优点：

(1)整机尺寸类似于A5左右的传统纸质笔记本、便于携带；

(2)满足绝大多数情况下室外应用电脑的需求；

(3)由于采用了集成度较高的SoC芯片，因而成本较低；

(4)功耗小，用电池供电可使用至少一整天(8小时以上)；

(5)采用标准键盘、手写输入等多种操作方式，兼具PDA和电脑的优点。

可见，本实用新型与现有的掌上电脑相比，克服了显示屏过小、操作书写不便的缺陷；与笔记本电脑相比，省去了光驱、硬盘等对室外应用不必要的部件，减小了功耗，克服了携带不便、耗电大的缺陷。用户可利用其USB从设备接口下载图书、文件；也可以直接上网浏览浩如烟海的互联网资源；还可以借助专门配备的阅读软件进行阅读、播放和学习。为了配合日常生活中的记录需要，还配置有手写输入、键盘输入、录音、或拍照、录象等功能。既可提高人们的工作、学习效率，又可减轻携带的负担。

本实用新型中设计有专用的处理软件，让用户用轻触笔在手写板上随手涂写，其内容直接记录为电子文档，自动分页、自动保存，需要时可以随时调出浏览，成为随手速记的有效工具。

本实用新型的学习电脑内置的数据存储器容量可高达2GB，可存储30万字(约500页)的中文图书3000多册。其扩展存储卡接口以及USB主设备接口进一步扩展了其存储容量。根据需要，本实用新型的学习电脑可以把大量的参考资料存入，形成一个随身携带的海量资料库，阅读、查找、摘录、汇总、批注、编目都变得非常方便和高效。

对学生来说，可以把需要的课本都扫描进本实用新型(或者由出版社出版电子版课本)，不必再携带课本、作业本和笔记本，使笨重的书包变成轻巧方便的本实用新型。更重要的是，本实用新型的诸多助学功能将大大减轻学生的学习负担、提高学生的学习效率。

除了学生使用外，普通在职人员尤其是商务人员可以把本实用新型的学习电脑当作随身笔记本和采访本，开会和洽谈时随手草体快速记笔记、绘草图，随时录音、录像和拍照，应用范围非常广泛。

Claims (10)

1.一种学习电脑，包括上壳、下壳、转轴，所述上壳和下壳经转轴连接为可折叠结构；所述上壳内表面设置有显示屏，所述下壳内设置有主处理器，其中所述显示屏与所述主处理器电连接；所述主处理器还连接有用户命令输入装置、程序与数据存储器及音频编解码器，所述音频编解码器还连接有音频输入/输出装置；其特征在于，所述主处理器是通常掌上电脑使用的具有多媒体处理功能的低功耗片上系统芯片；所述上壳和下壳折叠后的宽度为130-170毫米、长度为180-240毫米。

2.根据权利要求1所述的学习电脑，其特征在于，所述用户命令输入装置包括设置在下壳内表面的准标准键盘；所述准标准键盘与笔记本电脑的标准键盘的字母排列相同、按键尺寸相近。

3.根据权利要求2所述的学习电脑，其特征在于，所述用户命令输入装置包括USB鼠标接口。

4.根据权利要求1所述的学习电脑，其特征在于，所述用户命令输入装置包括电容或电阻式触摸输入的手写板以及设置在其上与其配套使用的手写板按键。

5.根据权利要求4所述的学习电脑，其特征在于，所述手写板以可抽拉方式活动地嵌入在下壳右侧或左侧，使用时可从下壳内抽出。

6.根据权利要求1所述的学习电脑，其特征在于，所述音频输入/输出装置包括：外录接口和/或内置话筒，耳机接口和/或内置喇叭。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的学习电脑，其特征在于，所述主处理器连接有同步动态存储器。

8.根据权利要求7所述的学习电脑，其特征在于，所述主处理器连接有网络接口。

9.根据权利要求7所述的学习电脑，其特征在于，所述主处理器还连接有以下一种或多种接口：扩展存储卡接口、USB主设备接口和USB从设备接口。

10.根据权利要求7所述的学习电脑，其特征在于，所述上壳内表面和/或外表面设置有数码摄像头；所述数码摄像头与所述主处理器电连接。

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