CN2733486Y - 多功能学习辅助器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种多功能学习辅助器。通过简单的电路结构将多种与学习有关的功能基于一体，从而可以为学生提供一种功能齐全，电路简单、使用方便的学习用具。本实用新型包括：一个语音录放电路，一个定时开关电路，一个定时控制电路，一个坐姿检测电路，和一个光强检测电路；其中，语音录放电路具有：一个连接坐姿检测电路输出端的坐姿语音报警输入端；一个连接光强检测电路输出端的光强语音报警输入端；一个连接麦克风的语音记录输入端；一个连接定时开关电路并通过定时电路提供工作电源的电源输入端；以及一个连接语音输出装置的语音输出端。

Description

多功能学习辅助器

技术领域

本实用新型涉及一种学习用具，特别是一种多功能学习辅助器。

背景技术

当今时代，学生学习任务繁重，学习条件不能很好的保证，以至于学生在学习期间，学习效率不能一直处于一种很好的状态。

目前的学习辅助工具，如语音复读机、台灯等多为分离设置，功能单一。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多功能学习辅助器。通过简单的电路结构将多种与学习有关的功能基于一体，从而可以为学生提供一种功能齐全，电路简单、使用方便的学习用具。

本实用新型的上述目的时这样实现的，一种多功能学习辅助器，其特征在于包括：一个语音录放电路，一个定时开关电路，一个定时控制电路，一个坐姿检测电路，和一个光强检测电路；其中，语音录放电路具有：

一个连接坐姿检测电路输出端的坐姿语音报警输入端；

一个连接光强检测电路输出端的光强语音报警输入端；

一个连接麦克风的语音记录输入端；

一个连接定时开关电路并通过定时电路提供工作电源的电源输入端；以及

一个连接语音输出装置的语音输出端。

其中，定时开关电路包括：一个控制信号输入电路，与定时电路相连接，以提供触发信号；一个定时电路，根据触发信号计时并在定时到期时，向输出开关电路输出致动信号；和一个输出开关电路，与定时电路连接，根据致动信号切断对语音录放电路的电源供应。

其中，光强检测电路包括：一个强光检测电路和一个弱光检测电路，以及分别连接强光检测电路和弱光检测电路的两个比较电路；两个比较电路的输出分别连接报警指示灯和语音录放电路的光强语音报警输入端。

本实用新型还包括一个助听、助记电路，该电路由话筒、放大器和耳机三部分组成微小型扩音机。

本实用新型还包括由振荡电路和放大电路组成的按摩保健器。

本实用新型还包括一个催眠电路。

本实用新型还包括一个叫醒电路。

其中，所述的语音录放电路由两片APR9600芯片实现。

其中，所述的语音输出电路包括一个功率放大器和一个连接功率放大器输出端的扬声器。

本实用新型的技术效果是：1)使用的电路简单，功能齐全，主要功能可以分离工作，也可以方便的协调工作；2)采用语音交互式输入输出，配以复读、语音报警等功能，使用方便，能够全面满足并提高学生学习效率。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图；

图2-1是定时开关电路的方框图；

图2-2是定时开关电路的电路原理图；

图2-3是光强检测电路的方框图；

图2-4是CD4070四输入异或门的管脚图；

图2-5是光强检测电路的电路图；

图2-6是助听、助记电路的电路图；

图2-7是按摩保健电路的电路图；

图2-8是催眠电路的电路图；

图2-9是催眠电路产生的脉冲波形图；

图2-10是APR9600芯片管脚排列图；

图2-11是APR9600芯片功能电路图；

图2-12是锁存器74LS373的管脚排列图；

图2-13是双4输入与门74LS21的管脚排列图；

图2-14和图2-15显示了两种情况下的语音片所存器的工作过程

图2-16是语音录放电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型借鉴已成熟的技术，发挥具体电路的特点，继承了医疗保健学、心理学等领域的诸多原理，使用的电路简单，功能齐全，几大功能可以分离工作，也可以方便的协调工作；采用语音交互式输入输出，配以复读、语音报警等功能，使用方便，力求全面满足提高学生学习效率的作用。本实用新型具有以下功能：

定时功能：

电源开关导通后，该功能处于闲置状态。按下“定时”红色按钮，定时功能进入工作状态，同时耳机中语音提示，要求电源开关断开，如果语音提示没有工作，则需用户自己断开电源开关。断开电源开关后，整个系统在定时功能的控制下，进入定时关机状态，定时关机的时间长短由面板上的“定时”旋钮控制，可以设置四个时间分档，任用户自由选择。当系统经过用户设定的时间后，整个系统自动关机。该功能主要解决用户在疲惫时忘记关机的问题。如果开启催眠功能，则适用于睡觉前使用时；若开启叫醒功能，即可以得到定时叫醒功能，叫醒及催眠功能在下文有所叙述。同时，机箱后部特设定一个方便的供外部接口的插孔，可以作为外接电源使用，作为随身听、收音机定时电源，这样，用户就不用担心睡觉前听随身听或收音机时忘记关机了。

助听、助记功能：

电源开启，插上耳机、话筒，助听、助记功能开始工作。面板上设有“音量”旋钮，可调节耳机中传出声音的大小。

在此工作模式中，耳机一方面屏蔽一定的外部声音，解决了在教室上课、自习时人较多，干扰大的问题；另一方面用户说话可以在耳机清晰地听到自己的声音得到清晰的声音，科学研究表明，加强声音能够加深对大脑的刺激，有助于增强记忆。此功能对学生学习英语会后很大的帮助，同时对学生阅读精力不集中的现象也会有一定的消除。

按摩保健功能：

该功能在面板上设有“按摩”开关，在机壳后面设有一耳机插孔，外置橡胶套圈，并在套圈上安放两个压电陶瓷片，学生学习疲劳时，戴上橡胶圈套，将插头插入耳机插孔内，开启按摩开关，压电陶瓷片开始震动，按摩太阳穴，起到暂时放松的作用。

催眠功能：

该功能由耳机来实现，使用时，关闭其他功能，开启“催眠”开关，即可在耳机内传出拍声，诱导人入睡。

光强检测功能：

在过强或过弱的光线下长时间地阅读，都会有损于视力。在面板上，我们设定了“视力保护”开关和“光强”、“光弱”指示灯，作为该功能的控制模板。开启“视力保护”开关后，光强检测功能开始工作，光线较强时(比如阳光直射)光强指示灯亮，显示报警；光线较弱时，光弱指示灯亮，显示报警，同时耳机内发出语言提示，提醒用户调整学习地点或光线。

坐姿提醒：

面板上设定坐姿提醒报警，当用户不自觉中距离书本小于设定距离时，坐姿提醒发光二极管显示报警，同时借鉴心理学的心理暗示原理，在耳机内又设定语音提示，长时间的语音提示，便可以纠正用户的坐姿，起到保护视力，预防近视的作用。

定时叫醒功能：

简单的一个电子表，可以用来显示时间，同时，电子表的闹铃功能于该产品得到了很好的结合。面板上设定一个“叫醒”开关。电子表、“叫醒”开关与定时电路组成定时叫醒功能。当电路进入定时功能时，将“叫醒”开关导通，则经过预设时间后，电子表中就会传出鸡叫声，实现类似闹铃的定时叫醒功能。

语音存储录放功能：

在面板上，我们可以清楚地看到录/放、复读拨动开关，录/放显示灯，在面板下方有醒目的目标、计划、课表、备忘和复位、暂停等触发开关，用户可以方便的根据自己需要的功能，灵活的选择控制模式。与之对应，该语音存储功能可分为语音报警，语音存储和语音复读功能，以下分述：

语音报警功能：

可以产生光强报警提示，光弱报警提示、坐姿做不当报警提示，由于这几个功能上文以有叙述，这里不再赘述，需要注意的是，若报警持续不停，可按下“复位”键、“暂停”键或关闭相关功能，报警提示既可停止。语音存储功能：该功能体现在面板下方的目标、计划、课表、备忘的几个黄颜色的触发开关上，采用语音引导录入。以“目标”键为例说明该功能：当用户想录入自己的目标时，按如下步骤进行：

将录/放拨动开关拨到“录”的模式上，按下“目标”键，耳机中传出：“我的奋斗目标是：”，语音提示要求用户录入自己的“奋斗目标”，语音提示结束后，用户便可以录入自己的奋斗目标，当耳机中传来“嘀”的一声后，“目标”录入结束。

当用户想知道自己的目标时，将录/放拨动开关拨到“放”模式上，再次按下“目标”耳机中既可传来“我的奋斗目标是……”连续循环的语音提醒，按下“暂停”键时，放音暂停，再次按下，继续放音；按下“复位”键，放音结束。

语音复读功能：

为方便学生学习英语，我们安装了语音复读功能，还可以与随身听结合，录入音频，方便的实现跟踪录音放音，完全可以作为复读机来使用。不过使用该功能时，会将用户设定的语音存储信息覆盖，使用时请慎重。功能介绍：

将录/放开关置为“录”，当“复读”开向左拨动，此时学生可以将需要的内容录入，若此时录入语音，则通过话筒录入；若通过随身听录入，则需要将机箱后部电源插入随身听电源插孔，并且将随身听耳机插孔与机箱的话筒插孔相连。按下随身听的“play”键，随身听开始放音，同时该段语音被录入，时间最长可达60秒。

将录/放开关拨至“放”时，耳机中开始放音，在此期间，若按下“暂停”开关，则放音停止，再次按下，放音继续。若按下“复位”开关，则放音结束，再次按下，从开始放音。

下面结合附图详细说明本实用新型的电路结构和工作原理。

参见图1，本实用新型的多功能学习辅助器包括：一个语音录放电路，一个定时开关电路，一个定时控制电路，一个坐姿检测电路，和一个光强检测电路；其中，语音录放电路具有：

一个连接坐姿检测电路输出端的坐姿语音报警输入端；

一个连接光强检测电路输出端的光强语音报警输入端；

一个连接麦克风的语音记录输入端；

一个连接定时开关电路并通过定时电路提供工作电源的电源输入端；以及

一个连接语音输出装置的语音输出端。

本实用新型还包括一个助听、助记电路；按摩保健器；催眠电路；叫醒电路。

此外，所述的语音输出电路包括一个功率放大器和一个连接功率放大器输出端的扬声器。

参见图2-1及图2-2，定时开关电路由控制信号输入电路，定时电路和输出开关电路组成，其中：

控制信号输入电路：采用CD4011与非门构成的以1(/S)脚和6(/R)，3脚作为反向输出端，2引脚和5引脚组成反馈输入端的基本RS触发器输入端低电平有效。在R、S输入端由电容C1、C2控制。电源开启后，由于电容C2的存在，电容两端电压不能突变，以至经过一段短暂的时间延迟，6引脚到达高电平，利用这一短暂时间的低电平，将触发器的输出端3引脚置“0”。

电容C1，C2充电完毕后，触发器进入保值状态，使得1引脚和6引脚都保持高电平，触发器处于保值状态，3引脚输出端保持低电平。

按下触发开关SW1，由于电容两端电压不能突变，1引脚(/S)迅速降低为低电平，使3引脚翻转，达到高电平输出，同时，触发开关SW1断开后，电容C1又被电源充电，使1引脚恢复高电平，RS触发器回到保值状态，3引脚保持高电平，直到断电。

定时电路：以555定时器为核心，由可变电阻RP和电容C3来控制时间长短，时间长短可由下面公式计算：

                      TW＝1.1×RP·C3

定时电路闲置时，由于RS触发器的3引脚处于低电平，送入三极管基极，使三极管截止，555定时器不工作，555输出端3引脚处于低电平。

触发开关SW1触发后，控制信号输入电路输出的高电平送入三极管基极，使三级管导通，致使555定时器的8引脚变为高电平，555定时器开始工作，555定时器的3引脚输出高电平，直到定时结束。

输出开关电路：由继电器SVSPDR来控制，同时，外接电源开关SW2与之并联。555定时器3引脚为低电平时，继电器开关不吸和，与之并联的电源开关导通，整个电路由电源开关控制。当电路进入定时状态后，定时电路送出高电平，继电器T开关吸和，同时要求用户关掉电源开关，之后，整个电路由继电器T来控制，当定时时间到，定时电路恢复为低电平送入继电器，使继电器开关断开，整个系统停止工作。

参见图2-4，光强检测电路由光电转换器、比较电路、报警电路组成。

光电转换电路：由光敏二极管和可变电阻组成两个分压器。D1与RP1组成分压器1，用作强光检测。D2和RP2组成分压器2，用作弱光检测。当光线过强时，RG1值变小，分压器1输出高电平；当光线过弱时，RG2值变小，分压器2输出低电平。光线正常时，分压器1输出低电平，分压器2输出高电平。

比较电路：采用CD4070异或门构成比较器，用两个光敏管作为监测信号，光敏管1检测光强信号，光敏管2检测光弱信号，光强光弱由两个电位器来调节。电路接通后，4070异或门8引脚与电源接通，为高电平；12引脚与地相连，为低电平。光线正常时，9脚为低电平，13脚为高电平，此时10引脚，11引脚输出高电平，当光线强时，光敏管电阻减小，此时9引脚为高电平，10引脚输出低电平，；光线弱时，光敏管电阻阻值变大，13脚变为高电平，使11引脚输出低电平。

报警电路：由发光二极管和语音芯片组成。光强信号输出低电平时，发光二极管LED1导通发光报警，同时该低电平信号输出，送入语音芯片，产生语音光强报警；光弱信号输出低电平时，发光二极管LED2导通发光报警，该低电平信号输出，送入语音芯片，产生语音输出光弱报警，有关语音芯片组成原理在语音芯片部分详细介绍。

坐姿提醒器采用成品电路测距传感器作为信号输入，在封装前，距离参数设定成30cm左右，当用户看书距离书本较近时，测距传感器测出距离，发出信号，一部分送给坐姿提醒报警发光二极管显示，另一部分送到语音芯片，发出声音报警

参见图2-6，助听、助记功能电路主要由话筒、放大器和耳机三部分组成微小型扩音机。LM386被连接成正向放大器电路。1，8引脚接有10uF电容，故电路增益被提至最大。这样做的原因在于LM386的增益不太大，用于助听器时余量并不足，尤其当话筒灵敏度较差时比较明显，调低增益常常不能满足要求。话筒信号通过RP1和C1耦合至3引脚，经LM386放大后从5引脚输出，在推动耳机发声，RP1用语音量调节，C5控制输出频率，频率响应约为3000Hz，C1为耦合电容，C6为电源去耦电容。

电路参数：LM386高频响应：300KHZ

          电源电压要求：1～6V。

          静态电流：4ma

          输出功率：250～300mW

参见图2-7，按摩保健由振荡电路和放大电路组成。其中，振荡电路：以555为核心，组成一个音频多谐振荡器，由RP1控制输出振荡频率，可调，频率计算公式：

           f＝1.44/(R1+2·RP2)C1

当按摩功能开启后，有三脚输出一定频率的震荡方波。频率大约为30～100Hz。

放大电路由变压器构成，变压器T采用小收音机输出变压器，反接。输出幅度可达80V左右。三脚输出的震荡方波过变压器T升压后，产生幅度可调的脉冲波，送入按摩功能的耳机插空，然后通过两个压电陶瓷片将能量转换成机械振荡，起到按摩作用。

参见图2-8，催眠电路采用CD4011与非门，与电阻电容组成两路非对称式多谐振荡器，利用两个电位器调节震荡频率，在电容C3处可输出两路频率不同的方波(参见图2-9)，在耳机中可以传出拍声，诱导人入睡。

输出频率可由以下公式计算：

f1＝0.72/R·C

两路不同频率的信号一同作用，产生波形如图2-9的波形。

参见图2-10至图2-16，语音存储录放功能电路主要由两片APR9600语音芯片、两片74LS373锁存器、74LS21四输入与门和一个以LM386为核心的公放电路组成。

语音芯片功能：

近年来，数码语音处理技术领域已逐渐发展成为两大阵营——传统的数字语音技术和新型的模拟语音技术。前者是将语音信号经过模数转换(A/D)变成数字代码，存储到各种数字存储器(ROM，SROM，EEPROM等)中，还原时在经数模转换(D/A)合成近似的模拟语音，其音质相对较差，结构较复杂；而新型的模拟语音处理技术是直接将语音模拟量存取于特殊的非易失模拟存储器中，其音质效果好，结构简单。台湾公司最新推出的APR9600语音录放芯片就利用了后一种技术——新型的模拟语音处理技术。

APR9600语音录放芯片是一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，其单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。具有价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单健均有开始停止循环多种功能等特点。

图2-8是APR9600的管脚排列图，图2-9是APR9600的全功能使用电路图。

                                   表2-1

管脚	功能	管脚	功能
				1、/M1	第一段控制或连续录放控制(低电平有效)	15、SP-	外接喇叭负端
2、/M2	第二段控制或快进选段控制(低电平有效)	16、VCCA	模拟电路正电源
				3、/M3	第三段控制(低电平有效)	17、MICIN	话筒输入端
4、/M4	第四段控制(低电平有效)	18、MICREF	话筒输入基准端
				5、/M5	第五段控制(低电平有效)	19、AGC	自动增益控制端
6、/M6	第六段控制(低电平有效)	20、ANA-IN	线路输入端
				7、OSCR	振荡电阻	21、ANA-OUT	线路输出端(话筒放大器输出端)
8、/M7	第七段控制及片溢出指示(低电平有效)	22、STROBE	工作期间闪烁指示灯输出端(低电平有效)
				9、/M8	第八段控制(低电平有效)及操作模式选项	23、CE	复位/停止键或启动/停止键(高电平有效)
10、/BUSY	忙信号输出(工作时出0，平时为1)	24、MSEL1	模式设置端
				11、BE	键声(1为有声0则无)	25、MSEL2	模式设置端
12、VSSD	数字电路电源地	26、EXTCLK	外接振荡频率端(用内部时钟时接地)
				13、VSSA	模拟电路电源地	27、/RE	录放选择端(0为录音、1为放音)
14、SP+	外接喇叭正端	28、VCCD	数字电路正电源

在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器(Pre-Amp)中自带自动增益调节(AGC)，可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素不会使存储的语音丢失。

放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。厂家要求外接喇叭为16欧姆，实际试验用8-16欧姆均可，一般音量下输出功率12.2mW(16欧)。

APR9600的录放控制有多种操作模式，为普通用户使用提供了极大的方便。总的来说分为串行控制和并行控制两种，由芯片MSEL1(24脚)、MSEL2(25脚)、/M8(9脚)的设置来实现，功能表如表(2-2)。其中每种操作模式都有对应的有效键，而且同一个键在不同操作模式下可能有不同的功能。因此在芯片设  计、使用前用户应详尽了解芯片的各种操作模式，选择最合适自己的方式设计，电路也会变得非常简单。

一、并行控制模式：

在并行控制模式下，每段都有对应的键控制，任意一段的录放不影响其它段，控制简单，适用于几段语音之间各不相关，毫无顺序可言的场所，而且可以方便地对任意一段重新录音不影响其它段、对任意一段循环放音等。只是每段录音的最大时间是等分的，而且最多只能分八段。

下面以需要分四段为例说明：

并行四段控制需要将芯片的MSEL1端置1(高电平)、MSEL2端置0(低电平)、/M8端任意。模式置好后开始录音，置RE端为0，压住/M1即听到“嘀”一声BUSY指示灯亮起即开始录音第一段，松键时又听到“嘀”一声BUSY指示灯熄灭即录音停止。/M2、/M3、/M4分别录其他三段。录音时可以不按顺序，先录任意一段均可，不满意可重新录音。每段的最大时间为15秒(以全片60秒录音计)，录满时指示灯熄灭并响“嘀嘀”两声，当然实际每段录音可以长短不一。置RE端为1即是放音状态，按一下/M1即放音第一段，放音期间再按一下/M1即停止放音，如果压住/M1键不放即循环放音第一段直到松键。/M2、/M3、/M4均分别控制第二、三、四段。/CE键为停止键，放音期间按一下它也能停止放音。

其它并行二段、八段的控制使用方式相同。表2-2示出了APR9600操作模式表。

                                                表2-2

APR9600操作模式表
					MSEL1	MSEL2	/M8	有效键	功能
(24脚)	(25脚)	(9脚)	/M1-8为段控制键，/CE多为停止复位键	(以60秒计)
					0	1	0/1	/M1、/M2、CE	并行控制，分二段，每段最大30秒
1	0	0/1	/M1、/M2、/M3、/M4、CE	并行控制，分四段，每段最大15秒
					1	1	1	/M1～/M8、CE	并行控制，分八段，每段最大7.5秒
1	1	0	CE	单键控制，单段7.5秒循环。CE为启动/停止键
					0	0	1	/M1、CE	串行顺序控制，可分一至任意多段
0	0	0	/M1、/M2、CE	串行选段控制，/M2系选段快进键。(录音时/M8＝1时可录一至任意多段，/M8＝0时只能录两段。)
					注1、RE＝0(置低电平)为录音状态；RE＝1(置高电平)为放音状态。
注2、/M1～/M8键在有效段控放音时，按一下键即开始放音一段，放音期间再按一下即停止；如按键不放即循环放音。
					注3、/M1～/M8键在有效段控录音时，按住不放为录音，松键即停止。

二、串行控制模式：

在串行控制模式下，语音安给定的顺序录放，仅需要一、二个键来控制所有的语音段录放，而且段数可以足够多，每段也没有时间限制，适用于几段语音之间互相关联，有一定先后顺序的情形，它只是在选段上没有并行控制模式方便。

串行控制说明：

置MSEL1、MSEL2均为0，在录音时/M8置1。置/RE端为0为录音状态，按住/M1即开始录第一段，松键即停止。再按住/M1即录第二段，如此一直分段录音，直到芯片溢出。

在放音时(/RE＝1)有两种状态，/M8置1为串行顺序控制方式，按一下/M1即放音第一段，再按一下即放第二段，如此顺序逐段放音，到最后一段结束时即停止放音，必须按一下CE键复位，然后再按/M1键就可以又从第一段放音。这种方式下的段不可选择只能按录音的顺序播放，适合走马灯、流程控制等电路使用；/M8置0为串行选段控制方式，按一下/M1只能放音第一段，再按还是放音第一段。这时的/M2有效成为快进选段键，每按一下/M2即向后移动一段，例如现在按了三下/M2，再按/M1就放音第四段。因此可以实现选段放音。按/CE键复位为第一段。

APR9600芯片还有的其它几种控制方式，用户可根据需要自行实验设计。

APR9600的电性能参数：电源电压4.5-6.5V，静态电流1uA，工作电流25mA。其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表(2-3)，该电阻可以根据

用户需要的时间和音质效果无级调节。

                        表2-3

振荡电阻(7脚OSCR)	采样频率	录放音频带	录放音时间
				44KΩ	4.2KHZ	2.1KHZ	60s
38KΩ	6.4KHZ	3.2KHZ	40s
				24KΩ	8.0KHZ	4.0KHZ	32s

由于APR9600具有高品质的语音录放特性，同时又具备多种手动控制方式，外围电路设计简单，价格也十分低廉，其在工业控制、家电、电化教育、游艺等产品、系统中将会有广泛的应用前景。

锁存器74LS373管脚介绍：

74LS373为八D锁存器，三态输出；置数全并行存取，缓冲控制输入。以下为功能表：

           表2-4

输出控制OC’	允许输出G	输入D	输出Q
				0001	110X	10XX	10QZ

双4输入与门74LS21管脚介绍：

逻辑函数：Y＝A·B·C·D

电路设计思想及电路组成原理

本实用新型在APR9600语音芯片的功能电路的基础上对一些特殊引脚的进行一番电路的设置即可实现设计意图。考虑到加入语音报警(光强，光弱、坐姿)，语音引导提示录放功能，及复读功能，语音报警功能和语音引导提示录放应采用并行的分段控制方式，并将语音信息固化在芯片内。

复读功能则需要时间较长的有序存储方式，易采用串行控制方式，而经过语音引导提示所录入的语音信息应采用并行控制方式，同复读功能一样，此段信息也应该具备可反复擦出特点，考虑到APR9600语音芯片串行/并行模式能够方便的调解，即可将录入的语音信息存入一个芯片内。于是问题的关键落了两片语音芯片怎样协同工作来实现语音引导录放功能：

采用两片APR9600并通过两次74LS373将其连接在一起，两片APR9600芯片分别实现上述的并行和串行可擦出存储，利用74LS373来实现两片语音芯片的协同工作。具体电路原理如下(语音系统电路与电路总图见后页)：

APR9600-1：将MEL1、MEL2、M8置为高电平，模式设置为8段并行控制：前四段分配给光强、光弱、坐姿报警，及催眠曲播放功能，后四段(M5~M8)用于语音提示功能，电路封装前，将相关语音信息在芯片内预先固化，然后将/RE置1(即只放音)，用户不能在外围按键上改动。

语音报警及催眠曲输出功能分别由上文所述的各个分电路提供控制信号，实现相关操作。

语音提示引导功能在面板上设有按键，用户只需按键操作即可。注意到新篇介绍中提到的APR9600的引脚10(BUSY)，忙信号输出，工作时出0，平时为1，则选取该信号作为控制信号，送入74LS373锁存器作为锁存信号。

74LS373：采用两片74LS373锁存器，第一片U3作为地址存储，允许输出G控制信号由74LS21输出端给出，输出控制0C’置0。APR9600语音芯片的M5~M8在闲置时为高电平，该四路地址线经过U3加到四输入与门的输入端，则输出端为高电平，数据透明。

第二片U4作为地址信号输出，允许输出G控制信号由U1提供，输出控制0C’置0。

电路开始工作时，以“目标”为例，将录/放开关拨到“录”状态，按下“目标”触发开关，送入“目标”地址一低电平触发信号，U1开始放音提示；同时该短暂的低电平信号透过U3，一部分送入四输入与门U5，由于此时，输入U5的四路中存在低电平，输出端立即变为低电平，锁住U3，使U3不再接收U1出发后转换为的4路高电平信号，将信号锁U3、U4之间；而另一部分送入U4，由于U1开始放音，BUSY引脚置0，使U4锁住地址信号，使U2接受不到地址信号处于待机状态。在实验调试过程中发现地址信号输入到U4的时间与BUSY信号输入到U4的时间有所冲突，使得地址信号没有经过变化便透过U4并被锁存，考虑到这一时间的先后关系，我们在U3、U4之间的地址线上加入电阻、电容组成的简单的延时电路，保证了BUSY信号线送入U4的允许输出G端。

APR9600-2：第二片APR9600实现语音录入存储与放出。将MESEL2接地，面板上的“复读”拨动开关控制MESEL1，当“复读”开关关闭时，MSEL1置1，APR9600-2处于四段并行控制状态，每段录入最大时间为15s。

语音存储：电路工作时，当U1播放提示语音完毕，U1的BUSY端变为高电平，使得U4的G端允许输出置1，地址信号从U4输出送到U2相应的地址线，由于芯片CE端处于“录音”模式，而且地址信号状态保持不变，既可使相应的地址录入用户输入的语音信息，直到该段地址录完。

复读功能：将录/放开关拨到“录”，开启“复读”拨动开关，此时MSEL1置0，芯片U2处于串行录入状态，录入语音最长可达到60秒。

这里，采用了语音输入和音频输入两种灵活的录入方式。语音输入只要按照电路图所示向话筒中输入即可，而音频输入可以外接随身听，实现方法很简单，只是在“复读”键上加一双路继电器来控制收音机的电源即可。

“复读”键来控制继电器的动作，一路继电器开关控制语音芯片的录放功能切换，在切换的同时，继电器另一路开关同时动作，来控制随身听电源的动作。电路简单，这里不再赘述。

这种串行/并行模式切换具有很大的灵活性，但其存在一定的缺点：开启复读功能时，用户输入的语音信号会把并行输入的语音信息覆盖。这是由芯片内部的结构决定，我们曾考虑将复读功能设置在第一片上，但是其所能利用的存储空间势必大打折扣。若单纯解决这个问题，则要考虑在加一片语音芯片来存放复读功能所占用的空间，又提高了成本，考虑到我们所要求的目标、计划、课表和备忘功能与复读功能在使用时有很大的灵活性，所以采用了两片语音芯片。

Claims (9)

1、一种多功能学习辅助器，其特征在于包括：一个语音录放电路，一个定时开关电路，一个定时控制电路，一个坐姿检测电路，和一个光强检测电路；其中，语音录放电路具有：

一个连接坐姿检测电路输出端的坐姿语音报警输入端；

一个连接光强检测电路输出端的光强语音报警输入端；

一个连接麦克风的语音记录输入端；

一个连接定时开关电路并通过定时电路提供工作电源的电源输入端；以及

一个连接语音输出装置的语音输出端。

2、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，其中定时开关电路包括：一个控制信号输入电路，与定时电路相连接，以提供触发信号；一个定时电路，根据触发信号计时并在定时到期时，向输出开关电路输出致动信号；和一个输出开关电路，与定时电路连接，根据致动信号切断对语音录放电路的电源供应。

3、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，其中光强检测电路包括：一个强光检测电路和一个弱光检测电路，以及分别连接强光检测电路和弱光检测电路的两个比较电路；两个比较电路的输出分别连接报警指示灯和语音录放电路的光强语音报警输入端。

4、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，还包括一个助听、助记电路，该电路由话筒、放大器和耳机三部分组成微小型扩音机。

5、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，还包括由振荡电路和放大电路组成的按摩保健器。

6、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，还包括一个催眠电路。

7、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，还包括一个叫醒电路。

8、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，其中所述的语音录放电路由两片APR9600芯片实现。

9、根据权利要求1所述的多功能学习辅助器，其中所述的语音输出电路包括一个功率放大器和一个连接功率放大器输出端的扬声器。

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