DE3108004C2 - Sprachausgabevorrichtung mit einem Sprachsynthesizer - Google Patents
Sprachausgabevorrichtung mit einem SprachsynthesizerInfo
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Abstract
Ein elektronisches Gerät enthält einen Sprachsynthesizer bzw. eine Sprachregelschaltung (VC) mit einem Lautdatenspeicher, einem Steuerspeicher zur Speicherung einer Reihe von Befehlen zur Steuerung der Abrufvorgänge von Inhalten des Lautdatenspeichers und mit einer Ausgabestufe. Ein mit der Sprachregelschaltung (VC) gekoppelter Mikroprozessor (MPU) enthält eine Ausgabeschaltung, welche die Lautdatenübertragung von dem Mikroprozessor zu der Sprachregelschaltung steuert, Steuersignale von der Sprachregelschaltung zu dem Mikroprozessor befördert und ferner eine Überwachungsschaltung zur Überprüfung einer in die Sprachregelschaltung gehenden Aktivierspannung. Ferner enthält der Mikroprozessor eine Schaltung, die aufgrund eines von der Ausgabeschaltung erzeugten Ausgangssignals, welches eine Abweichung der Aktivierspannung angibt, die Lautsignal-Ausgabeoperation der Sprachregelschaltung entsprechend beeinflußt.
Description
30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprachausgabevorrichtung
mit einem Sprachsy-'.hesizer gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Sprachausgabevorric' ;ung ist bereits aus
der DE-AS 28 08 577 bekannt. Während der eigentliche Rechnerschaltkreis verhältnismäßig wenig elektrische
Leistung beansprucht, beansprucht der Sprachsynthesizer einen höheren elektrischen Strom, so daß bei einer
bereits langer im Einsatz befindlichen Batterie mit einer Verringerung der Betriebsspannung gerechnet werden
muß. Wenn bei einer solchen verbrauchten Batterie Sprachsignale ausgegeben werden sollen, können wegen der falschen Betriebsspannung Ausgabefehler auftreten.
In der DE-AS 25 26 346 ist eine Schaltung beschrieben,
mit der die für den Betrieb von elektronischen Geräten erforderlichen Betriebsspannungen überwacht
werden können, wobei beim Ausfall einer der überwachten Spannungen eine Anzeige anspricht. Dabei
werden mit Hilfe von Zener-Dioden Spannungen verglichen und zur Sperrung von Transistoren verwendet. Die
Überwachung der Betriebsspannungen erfolgt somit durch ein Erfassen der Betriebsspannung und Sperren
der Transistoren, wenn ein vorgegebener Schwellenwer. überschritten wird.
In der Zeitschrift »nachrichten elektronik«, 1979, Heft8, Seite 270, wird eine Sprachansagevorrichtung
für blinde Telefonisten beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist bekannt, einen Mikroprozessor an einen t>o
Spraehsynthesizer anzuschließen. Betriebsspannungsprobleme, wie sie bei tragbaren und batteriebetriebenen
elektronischen Geräten auftreten, treten bei TeIcfonanlagen
nicht auf, da diese über eine stabile Versorgungsspannungsquelle verfugen, die entweder unmiltelbar
an das Stromnetz angeschlossen ist oder aber einen Pufferakkumulator großer Kapazität, enthält.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sprachausgabevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
dessen Spraehsynthesizer abschaltbar ist, wenn die zur Verfügung stehende Betriebsspannung nicht mehr ausreicht,
um ein einwandfreies Funktionieren zu gewährleisten.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Eine vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.
Gemäß der Erfindung erzeugt der Mikroprozessor wiederholt ein Rücksetzsignal für die Steuerschaltung,
in der dadurch bei ausreichender Spannung der Spannungsquelle das vom Mikroprozessor überwachte Bestätigungssignal
ausgelöst wird, wobei ein Zähler vorgesehen ist, der jeweils beim Ausbleiben des Bestätigungssignals nach Erzeugen eines Rücksetzsignals um 1 erhöht
wird, und wobei bei Erreichen eines vorherbestimmten Zählerwerts die Abschaltung des Sprachsynthesizers
von der Spannungsquelle erfolgt.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen
F i g. 1 und 2 Blockschaltbilder eines Sprachsynthesizers,
F i g. 3 einen mit dem Spraehsynthesizer verbindbaren Mikroprozessor,
F i g. 4 ein Gesamtbjockschaltbild einer Sprachausgabevorrichtung,
Fig.5 Signalverläufe in der Sprachausgabevorrichtung
nach F i g. 4 und
Fig.6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise
der Sprachausgabevorrichtung.
Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Steuerschaltung VC für einen Spraehsynthesizer ist in einem einzigen
LSI-Halbleiterchip enthalten, der mehrere äußere
Anschlüsse hat. Über Anschlüsse X\ und Xo ist ein eingebauter
Taktgenerator der Steuerschaltung VC zwecks Erregung mit einem äußeren Quarzoszillator
und Widerstand verbunden. Port 1 dient zur Eingabe von Seriendaten (z. B. 8-Bit-Daten), die an einen Anschluß
Sis gehen und bei einer Datenlänge von 8 Bit
achtmal eingespeist werden. In den Nachbaranschluß Φ5 gehen Datentaktimpulse, damit die Bit-Daten mit
vorgesehener Zeitabstimmung eingeführt werden.
Port 2 ist ein Mehrzweckeingang für 8-Bit-Daten oder Steuersignale von einer externen CPU. Port 3 ist
ein 8-Bit-Mehrzweckausgang für die Abgabe von 8-Bit-Daten und Steuersignalen an die externe CPU. Ein mit
einem anderen Bus DO, kombinierter Adreßbus/4 O,-bildet
einen 16-Bit-Bus für Adreßdaten zu einem externen Erweiterungsspeicher.
Der 8-Bit-Datenbus DO, dient in üblicher Weise als Eingangs- und Ausgangsdatenverbindung mit Erweiterungsspeichern
(ROM und RAM). Bekanntlich ist ein ROM ein Festspeicher und ein RAM ein Lese/Schreib-Speicher.
Über einen Tonausgang DOj werden 6-Bit-Digitalausgänge und 2-Bit-PWM-Impulsausgänge
(PWM = Impulsbreitenmodulation) abgegeben, d. h. die Steuerschaltung VC gibt digitale Lautinformation mittels
Impulsbreitenmodulation aus, und die aus dem Ausgang DO, kommenden Ausgangssignale werden über
Tiefpaßfilter in Analog-Toninformation umgesetzt. Es gibt ferner einen Digital/Analogwandler D/A. einen
Verstärker AMPund einen Lautsprecher SP.
Die erwähnten PWM-Ausgangssignale haben eine Zusatz- oder Redundanzlänge von 2 Bit, welche entgegengesetzt
gcpoltc Signale bilden, so daß die Polarität der Ausgangssignale ohne Phasenumkehr seitens eines
externen Tonverstärkers wählbar ist. Es sei bemerkt, daß der D/4-WandIer für die impulsbreitenmodulierten
Ausgangssignale nicht erforderlich ist Als Alternative wandelt der Digital/Analog-Wandler D/A die 6-Bit-Digitalsignale
(ohne die 2-Bit-PWM-Signale) in entsprechende Analogsignale als Tonausgänge um. Wenn, wie
in diesem Fall, sowohl die Digitalsignale als auch die PWM-Signale in der Steuerschaltung verfügbar sind,
können externe Zusatzschaltungen, Teile und Tonqualität dem Verwendungszweck des Sprachsynthesizers ge- ίο
maß optimal ausgenutzt werden.
Entsprechend der Fig.2 ist der Sprachsynthesizer
mit einer an sich bekannten Ein/Ausgabe-Einheit I/O
verbunden, die eine Tastciur und eine Anzeige, wie eine
Flüssigkristallanzeige, enthält Beispielsweise gehen von COi bis COa des Ausgangsansch'usses CO1 kommende
Strobe-Signale und Tasteneingangssignale über eine Matrix kombiniert zu einem Eingang Νινϊ- Die Anzeige
wird durch eine Signalkombination aus CO1-COa und
COi-COs so aktiviert, daß bei Betätigung einer bestimmton
Taste eine oder mehrere Leuchteinheiten der
Anzeige aufleuchten. Diese Funktion ist bei relativ kleinen Geräten angenehm, wo lediglich vorgewählte Wörter
in synthetischer Sprache umzusetzen sind.
Ein in F i g. 3 als Blockschaltbild dargestellter Mikroprozessor
MPU hat die Funktionen einer Uhr und umfaßt einen Setzspeicher ROM zur Speicherung einer
gegebenen Folge von Befehlscodes, einen Lese/ Schreib-Speicher RAM, eine Rechenlogik ALU, einen
Akkumulator ACC, einen Anzeigepuffer W und eine über ihren Ausgang O-, Segmentsignale an die Anzeige
liefernde Ausgangstorschaltung G. Ein 4-Bit-Ausgangspuffer R liefert über R\, Ri, Ri und Ra Steuersignale an
die Steuerschaltung VC. Eingangspuffer β und K nehmen
Tastensignale und ein Bestätigungssignal bzw. ACK-S\gm\ auf. Ferner gibt es Programmzähler PU
und PL, Stack-Pointers CU und SL, eine Taktsteuerung
CC und eine Teilerschaltung DIV.
In F i g. 4 ist der Sprachsynthesizer bzw. die Steuerschaltung
Vüan den Mikroprozessor MPUangeschlossen,
dessen Anschlüsse K\ — Ka mit der Tastatur KEY
verbunden sind, dessen Ausgangsanschluß O; die Signale der Tastatur KEY und die Segmentansteuersignale an
die Anzeige DISP, und dessen Ausgangsanschluß H-, ein
gemeinsames Signal an die Anzeige DISP abgibt Die beschriebenen Baugruppen MPU, K EY und DISP können
einen elektronischen Rechner mit allen zugehörigen Funktionen bilden, welcher in Verbindung mit dem
Sprachsynthesizer die eingegebenen Tastensignale oder seine Rechenergebnisse <n synthetischer Sprache hörbar
ausgibt.
Über einen Anschluß R2 gibt der Mikroprozessor
MPU eine Aktivierungsspannung an die Steuerschaltung VC1 den Digital/Analog-Wandler D/A und den
Verstärker A MP ab und liefert dann Tondaten, die über die Steuerschaltung VC in Form synthetischer Sprache
auszugeben sind. Soll z. B. die Anweisung »multipliziere« (x) hörbar ausgegeben werden, dann liefert der
Mikroprozessor MPU einen entsprechenden Code an die Steuerschaltung VC. ω
Die Daten aus dem Anschluß Ra von MPU gehen
nacheinander zum Eingang yVW8 von Nim der Steuerschaltung
VC. Damit diese Datenübertragung in der richtigen zeitlichen Abstimmung abläuft, geht ein Taktsignal
BUSY von einem Anschluß Λ3 des Mikroprozessors
in einen Anschluß Nin* der Steuerschaltung VC,
welche ihrerseits über ihren Ausgangsanschluß CO» Bestätisunessisnale
ACK an einen Anschluß des Mikroprozessors MPU liefert Durch Austausch der BUSY-
und ACK-S\gna\e läuft die Datenübertragung in bekannter
Weise ab.
Von dem Mikroprozessor MPUwird zur Steuerschaltung
VC ein Rücksetzsignal ACL geliefert. Zwei verschiedene Spannungsquellen VCCi und VCC1 sind vorgesehen,
von denen die erste relativ klein ist und den sehr wenig Strom verbrauchenden und als Uhr arbeitenden
Mikroprozessor MPU versorgt, während die andere relativ groß ist und die Steuerschaltung VC speist
Die Spannungsquelle VCCi ist stets eingeschaltet damit der Mikroprozessor MPU als Uhr durchlaufen kann.
Die zwischen dem Mikroprozessor MPU und der Steuerschaltung VC hin- und herlaufenden Signale sind
in F i g. 5 dargestellt. Die Zeitfolge von F i g. 4 wird in eine erste Periode a. wo eine Überprüfung von abnormalen
oder Fehlerzuständen der Steuerschaltung VC erfolgt, eine zweite Periode b zur Datenübertragung
und eine dritte Periode c zur hörbaren Ausgabe unterteilt Zur Erzeugung eines hörbaren Ausgangs wird zunächst
durch einen hochliegenden regel H am Ausgangsanschluß
/?2 vom Mikroprozessor uiPU zum Zeitpunkt
pi die Steuerschaltung VC mit Strom versorgt Durch das gewöhnlich den Η-Pegel führende Rücksetzsignal
ACL ist die Steuerschaltung VC im Rücksetzzustand. iWach Ablauf der Zeit Ti wird das ACL-SxgnaX
bzw. der Anschluß R\ von MPU= L, damit VCaufgrund eines Speicherbefehls ihren Ausgangsanschluß CO& auf
H hält. Bei einer Störung begrenzt die Steuerschaltung VCihren Ausgang Cöe auf L: es wird kein Bestätigungssignal ACK abgegeben. Nach Ablauf von Tj nach dieser
/VCL-Signalabsenkung prüft der Mikroprozessor MPU,
ob das /lOi-Signal jetzt auf H angestiegen ist. Falls
gemäß F i g. 5 bei ti ACK=L ist, wird es für die Periode
T1 auf H gehalten. Nach Aolauf von T2 wird das ACK-Signal
zu einem Zeitpunkt /3 noch einmal überprüft, und wenn es H ist, überträgt der Mikroprozessor MPU
nacheinander über den Anschluß A4 die Daten WD.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die
Abfragung des ACK-Signate sechzehnmal. Steht dieses Signal danach immer noch auf L, so wird angenommen,
daß die Versorgungsspannung VCC2 für die Steuerbzw. Sprachregelschaltung VC abgesunken ist, und das
/4CL-SignaI wird zwangsweise auf H angehoben, und
ein Signal POW wird auf L-Pegel gebracht und damit die Sprachausgabe unterbrochen. Der Abfragevorgang
hat deshalb eine vorgegebene Anzahl von Wiederholungen, weil die als Stromquelle für die Steuerschaltung
VC benutzte Batterie nach der Einschaltung einen langsamen Spannungsabfall aufweist und erst nach längerer
Zeit einen für den Betrieb des Sprachsynthesizers geeigneten Spannungswert einnimmt, nachdem die Stromversorgung
durch das Signal POW von MPU eingeschaltet wurde. Diese Erscheinung ist besonders ausgeprägt
bei der Spannungsversorgung über einen Glcichstrom/Gleichstrom-Umsetzer.
Die Spannung der Stromquelle wird mehrfach abgefragt. Bei einer frischen
Batterie beginnt die hörbare Ausgabe sofort nach Einschaltung der Stromquelle durch das /ICAC-Signal H, bei
einer etwas verbrauchten Batterie erst kurze Zeit später. Mit u geht, wenn das ACK-S\gna\ als H erkannt
wird, auch das ßL/SV-Signal auf H; VC erkennt eine
Änderung und liest das erste Bit des Wort-Codes WD. Bei fs ist das AC/C-Signal auf L Falls unter diesen Umständen
bei f6 das BUS V-Signal auf L ist, geht das ACK-Signal
zu ti auf H und wartete auf den Pegelwechsel von
BUSY auf H. Wenn dieses Ereignis eintritt, wird zu ig
das zweite Bit des Wort-Codes ausgelesen, und unter
Wiederholung dieses Ablaufs werden nacheinander alle Bits der Wort-Codes übertragen; bei einer Wort-Code-IVD-Länge
von 8 Bit erfolgt die Wiederholung der Übertragung achtmal. Danach hält der Mikroprozessor
MPU das ßUSV-Signa! auf H, während VC das ACK-Signal
nach dem Lesen des achten Bit zu In auf L hält und dann mit der Sprachsynthese beginnt. Nach Abschluß
der hörbaren Ausgabe dieses Wortes läßt VCdas ACK-S\gna\ auf H gehen und informiert dadurch den
Mikroprozessor MPU über den Abschluß t„h Anschlie-Öend
bringt MPUdas ßOSV-Signal auf L Der Sprachsynthesizer
beginnt jetzt mit der hörbaren Ansage des betreffenden Wortes.
Wenn der Mikroprozessor MPU zur Ansage des nächsten Wortes übergeht, werden die Wort-Codes in
gleicher Weise wie zuvor übertragen, und wenn sämtliche Wort-Codes abgegeben sind, bringt MPUdas ACL-Signal
auf H sowie das POW-Signal auf L und schaltet
da.Tii! die Siromversofun" für den Sprarhsynthesizer
bzw. die Steuerschaltung VCaus.
Das in Fig.6 dargestellte Flußdiagramm enthält die
Steuerschrittfolge auf Seiten des Mikroprozessors MPU im Verlauf der zuvor beschriebenen Operation. Soll eine
hörbare Ausgabe erfolgen, dann wird erst der Zähler C rückgesetzt und danach das zweite und das erste Bit des
Ausgangspuffers R des Mikroprozessors MPU gesetzt, um dadurch die Signale POW und ACL auf H-Pegel
anzuheben (So —· Si — S2). Nach Ablauf der Periode 7Ϊ
wird durch Rücksetzen des ersten Bit des Ausgangspuffers R das Signal ACL auf L abgesenkt (S3 — S4). Da- jo
nach wird nach Ablauf der Periode T2 geprüft, ob der
Eingangspuffer;?auf H oder das ACK-S\gnz\ auf H ist.
Bei >4CK-Signal = L wird der Zähler C erhöht
Wenn der Zähler Cden Zählwert C< 15 erreicht, geht
das ACK-Signal auf Η-Pegel (Ss-S2). Sollte bei der
16fachen Wiederholung dieses Vorgangs das Verbleiben des ACK-S\gna\s auf L festgestellt werden, wird
eine Störung der Steuerschaltung VCangenommen, seine Stromquelle VCC2 ausgeschaltet und das ACL-Signal
auf Η-Pegel angehoben (S8-■· S9 — Sio)- Das bedeutet
eine Sperrung jeglicher hörbarer Ausgabe.
Wenn nach Ablauf der Periode T2 das ACL-Signal
auf L heruntergegangen ist, gehen Daten zu VC erst nach einer Feststellung, daß das ACK-S\gna\ auf H-Pegel
liegt (So-Sn). Jetzt bleibt das Signal ACK auf L
und geht erst nach der hörbaren Ausgabe auf H. und dieses Ereignis stellt der Mikroprozessor MPU fest. Die
hörbar auszugebenden Wort-Codes werden fortlaufend übertragen, solange nicht das letzte Wort erreicht ist
(Sn- Sn-*S13 ♦ S\\\ Nach Ausgabe des letzten
Wortes wird die Stromversorgung für den Sprachsynthesizer ausgeschaltet und das ACL-S\gna\ auf H-Pegel
angehoben (Su-S9—- Sio)- Der Zähler Ckann in einem
bestimmten Platz des RAM von F i g. 3 angeordnet sein.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt das Rücksetzsignal ACL von außen (hier vom
Mikroprozessor) in den Sprachsynthesizer. Stattdessen kann die Sprachausgabevorrichtung aus so konstruiert to
sein, daß ihre Stromversorgung automatisch eingeschaltet wird und gleichzeitig die Rücksetzung erfolgt. In
diesem Fall wird geprüft, ob kurz nach der Einschaltung der Stromversorgung ein Antwortsignal erscheint.
Wie bereits erwähnt, wird bei der Sprachausgabevorrichtung
eine falsche oder fehlerhafte Sprachausgabe verhindert, wenn die Aktivier- bzw. Versorgungsspannung
des Sprachsynthesizers einen vorgegebenen Wen unterschreitet. Vor der Abgabe einer hörbaren Sprachausgabe
wird zunächst geprüft, ob der Sprachsynthesizer bzw. dessen Steuerschaltung gestört ist, und nur
wenn diese Frage negativ beantwortet wird, geht der Sprachsynthesizer zur hörbaren Sprachausgabe über.
Zu diesem Zweck wird zu Beginn eines gespeicherten Programms ein Befehl geladen, aufgrund dessen die
Steuerschaltung nach dem Rücksetzen erst ein Bestätigungssignal (ACK) erzeugt. Bevor die hörbare Ausgabe
beginnt, wird die Steuerschaltung durch das Rücksetzsignal ACL rückgesetzt. Eine ungewöhnliche Situation
des Sprachsynthesizers wird durch Überprüfung der Anwesenheit oder Abwesenheit des Bestätigungssignals
ACK festgestellt, nachdem nach einem festgelegten Zeitraum das Rücksetzsignal ACL gelöscht worden ist.
Wenn die Versorgungsspannung des Sprachsynthesizers absinkt und das Gerät damit seine normalen Betriebsbedingungen
verläßt, wird durch Wegfall des BestätigunEssienals ACK auf Störung des Sprachsynthesizers
erkannt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Sprachausgabevorrichtung mit einem Sprachsynthesizer, der eine Steuerschaltung aufweist und
über diese an eine abschaltbare Spannungsquelle und einen Mikroprozessor angeschlossen ist, durch
den Datensignale an die Steuerschaltung in Abhängigkeit vom Empfang eines von der Steuerschaltung
erzeugten Bestätigungssignals übertragen werden. dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor
(MPU) wiederholt ein Rücksetzsignal (ACL) für die Steuerschaltung (VC) erzeugt, in der
dadurch bei ausreichender Spannung der Spannungsquelle (VCC2) das vom Mikroprozessor
(MPU) überwachte Bestätigungssignal (ACK) ausgelöst wird, daß ein Zähler (C) vorgesehen ist, der
jeweils beim Ausbleiben des Bestätigungssignals (ACK) nach Erzeugen eines Rücksetzsignals (ACL)
um 1 erhöbt wird, und daß bei Erreichen eines vorherbestimrctsn
Zählerwerts die Abschaltung des Sprachsynthesizers (VQ D/A. AMP. SP) von der
Spannungsquelle (VCC2) erfolgt.
2. Sprachausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung
(VC) und der Mikroprozessor (MPU) m einem einzigen
LSI-Chip zusammengefaßt sind.
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1981
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Also Published As
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