專利名稱：計(jì)算器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子、計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。
計(jì)算器作為一種電子計(jì)算工具，已為人們所廣泛使用。現(xiàn)有的計(jì)算器，簡(jiǎn)單的(如SHARPEL-231C型)能做四則(加、減、乘、除)計(jì)算，復(fù)雜的(如SHARPEL-506P型)還能做數(shù)學(xué)函數(shù)(如SIN，LOG等)計(jì)算，更高級(jí)的(如CASIOfx-135v型)甚至能編程計(jì)算。所有這些計(jì)算器，都是以數(shù)字顯示來向操作者報(bào)告計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果的。操作者由于在計(jì)算過程中必須隨時(shí)注意審視其按鍵是否正確，計(jì)算效率必定受到影響。而且，數(shù)字顯示的計(jì)算器盲人也不可能使用。迄今為止，尚未有這樣的計(jì)算器，它能夠以人的語(yǔ)言報(bào)告計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。
本發(fā)明的目的，是為計(jì)算器增加語(yǔ)音功能，以使其操作起來更高效、更友好。
本發(fā)明的思路，是在現(xiàn)有計(jì)算器技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加語(yǔ)音功能部件，在按鍵/顯示的同時(shí)，亦能合成語(yǔ)音，從而構(gòu)成會(huì)說話的計(jì)算器。這樣的計(jì)算器，操作者在語(yǔ)音的使用上，可自由選擇三種工作方式第一種為無(wú)語(yǔ)音方式，即語(yǔ)音被關(guān)閉;第二種為報(bào)過程方式，即完整地讀出計(jì)算的全過程;第三種為報(bào)結(jié)果方式，即略去計(jì)算過程，僅讀出最終結(jié)果。

圖1是本發(fā)明的構(gòu)成圖。其工作過程如下鍵盤3上的按鍵信息，經(jīng)鍵盤譯碼電路4，為CPU(中央處理器)5所獲取。CPU一方面，在作相應(yīng)于顯示的轉(zhuǎn)換之后，通過顯示驅(qū)動(dòng)電路1，送顯示器2顯示出來;另一方面，若當(dāng)前處于報(bào)過程方式，CPU還將使該鍵被用語(yǔ)音讀出來。讀出一個(gè)鍵的過程是CPU查出該鍵的名稱(如鍵“8”的名稱為“八”，鍵“LN”的名稱為“自然對(duì)數(shù)”)，再將名稱分解為語(yǔ)音音素序列(如“自·然·對(duì)·數(shù)”)，順序地驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音選擇電路6，從語(yǔ)音庫(kù)7輸出相應(yīng)音素的語(yǔ)音數(shù)據(jù)流，經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路8變?yōu)橐纛l模擬信號(hào)流輸出，再經(jīng)放大電路9的放大，最終送達(dá)喇叭10發(fā)出語(yǔ)音，即讀出該鍵。每當(dāng)按下一個(gè)鍵，CPU除了處理顯示及合成其語(yǔ)音之外，還處理其在計(jì)算過程中的既定功能。一次計(jì)算過程，即CPU處理一序列按鍵的過程。讀計(jì)算過程的過程，即讀按鍵、讀中間結(jié)果及讀最終結(jié)果的過程。作為計(jì)算結(jié)果(中間的或最終的)，顯示的是數(shù)字串(如“12345.67”)，讀音則是數(shù)字、位權(quán)混合的語(yǔ)音序列(如“一·萬(wàn)·二·千·三·百·四·十·五·點(diǎn)·六·七”)，由上述過程即可讀出該語(yǔ)音序列，即讀出計(jì)算結(jié)果。程序存儲(chǔ)器11存儲(chǔ)了程序，即CPU據(jù)以完成上述工作流程的指令序列和固定數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器12用于存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。輔助電路13主要包括電源電路，以及為CPU提供時(shí)基脈沖的時(shí)鐘發(fā)生電路。
語(yǔ)音庫(kù)7包含了表達(dá)計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果所需最小語(yǔ)言集之字匯音素的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，系預(yù)先由人的讀音采樣固化存儲(chǔ)而得。自然語(yǔ)言不同(如漢語(yǔ)與英語(yǔ))，其語(yǔ)音庫(kù)結(jié)構(gòu)亦有所不同。這主要表現(xiàn)在音素的定義以及語(yǔ)音數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度上。對(duì)于漢語(yǔ)，以單音節(jié)的字為音素，其語(yǔ)音數(shù)據(jù)定長(zhǎng);對(duì)于英語(yǔ)，以一般為多音節(jié)的詞為音素，其語(yǔ)音數(shù)據(jù)不定長(zhǎng)。通過組合，也可構(gòu)成多語(yǔ)種并存的語(yǔ)音庫(kù)，于是計(jì)算器便可以多種語(yǔ)言讀出計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。以漢語(yǔ)為例，語(yǔ)音庫(kù)包含以下七類字匯音素的語(yǔ)音數(shù)據(jù)一、符號(hào)“正”，“負(fù)”;二、數(shù)字“0”，“1”…“9”;三、位權(quán)“點(diǎn)”，“十”，“百”，“千”，“萬(wàn)”;四、算符“加”，“減”，“乘”，“除”等;五、函數(shù)“正”，“切”，“對(duì)”，“數(shù)”等;六、存儲(chǔ)“送”、“調(diào)”、“存”等;七、其它“清”，“錯(cuò)”等。
本發(fā)明與現(xiàn)有計(jì)算器相比，增加了語(yǔ)言的智能，能夠以人的自然語(yǔ)言報(bào)告計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果，使得操作者無(wú)需看顯示即可聽知其計(jì)算操作，從而可以專注于數(shù)據(jù)和計(jì)算，提高計(jì)算效率。本發(fā)明還使得盲人使用計(jì)算器成為可能。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種最好方式如圖2。所采用的集成電路器件列于表1。該設(shè)計(jì)的工作原理與過程如下U5、U8、U9、U10、U11構(gòu)成顯示驅(qū)動(dòng)電路，其中，U5、U10、U11選通數(shù)字位，U8、U9則選通具體位上組成數(shù)字的顯示段。顯示器為八個(gè)8段數(shù)碼管組成的隊(duì)列。鍵盤為7行×6列的鍵矩陣，其布局與定義如表2所示。U6、U7構(gòu)成鍵盤譯碼電路，其中，U7用于輸出列掃描數(shù)據(jù)，U6用于輸入行掃描數(shù)據(jù)，采用軟件掃描識(shí)別的方法進(jìn)行譯碼。U1為CUP，內(nèi)含128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。選擇用漢語(yǔ)，歸納出表達(dá)計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果所需的54個(gè)字匯音素，列于表3。U16、U17構(gòu)成語(yǔ)音庫(kù)，共128KB存儲(chǔ)空間，分兩頁(yè)固化存儲(chǔ)了該字匯音素集的語(yǔ)音采樣數(shù)據(jù)(PCM碼)。每個(gè)音素的語(yǔ)音采樣數(shù)據(jù)為一個(gè)數(shù)據(jù)塊，等長(zhǎng)地占2KB存儲(chǔ)空間，54個(gè)音素共占108KB存儲(chǔ)空間。U2、U13、U14、U15構(gòu)成語(yǔ)音選擇電路。其中，U2用于倒相以匹配信號(hào)電平和選頁(yè);U13鎖存U1給定的音素之語(yǔ)音數(shù)據(jù)塊在U16/U17中的高5位地址(即數(shù)據(jù)塊在當(dāng)前頁(yè)內(nèi)相對(duì)序號(hào));U14和U15聯(lián)結(jié)成2KB范圍的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用以遞增地給出語(yǔ)音數(shù)據(jù)在U16/U17中的低11位地址，控制U16/U17中語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的順序輸出。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器U18采取直通連接方式。U19和U20構(gòu)成二級(jí)放大電路。U12為U1的外接程序存儲(chǔ)器。U4用于鎖存U1輸出至U12的低8位地址。U3用于分時(shí)地選擇顯示輸出或發(fā)出語(yǔ)音。電源電壓+V為+(5±0.5)伏，用電池提供。
U1對(duì)在鍵盤上按下的鍵或計(jì)算出的中間結(jié)果(報(bào)過程時(shí))或最終結(jié)果(報(bào)結(jié)果時(shí))，首先將鍵的名稱或結(jié)果的數(shù)值轉(zhuǎn)換為語(yǔ)言表達(dá)式的語(yǔ)音音素序列。對(duì)于每一個(gè)音素，U1查出其語(yǔ)音數(shù)據(jù)在庫(kù)中的頁(yè)號(hào)和起始地址，通過T1端(U1的15腳)選通相應(yīng)頁(yè)(0為U16，1為U17)并將起始地址的高5位送U13鎖存，接著從T0端(U1的14腳)輸出頻率為8KHz的脈沖驅(qū)動(dòng)U15，U15又連帶驅(qū)動(dòng)U14，遞增遍歷U16/U17的2KB地址空間，驅(qū)動(dòng)U16/U17順序地輸出相應(yīng)的2KB語(yǔ)音數(shù)據(jù)流。U18將此數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為模擬量的音頻信號(hào)電流輸出，再經(jīng)U19和U20的二次放大，送至喇叭即發(fā)出語(yǔ)音。一當(dāng)該音素處理完畢，即2KB地址空間遍歷計(jì)數(shù)滿，U14便自6腳回送一個(gè)信號(hào)，經(jīng)U2倒相后送達(dá)U1，產(chǎn)生一次INTO中斷，U1于是停止T0端的脈沖輸出，接著便可以處理下一個(gè)音素。對(duì)音素序列包含的各個(gè)音素，順序地逐一重復(fù)上述過程，鍵的名稱或結(jié)果的數(shù)值即從喇叭讀出來。對(duì)一次計(jì)算的全部操作重復(fù)上述過程，即能讀出計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。
權(quán)利要求
計(jì)算器，其特征是，內(nèi)含以一個(gè)語(yǔ)音庫(kù)為基礎(chǔ)的語(yǔ)音合成電路，能以人的語(yǔ)言讀出計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。
全文摘要
計(jì)算器，屬于電子、計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有計(jì)算器只能顯示計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果，操作時(shí)必須隨時(shí)注意審視顯示以確保無(wú)誤。本發(fā)明提出一種會(huì)說話的計(jì)算器，其特征是，內(nèi)含以一個(gè)語(yǔ)音庫(kù)為基礎(chǔ)的語(yǔ)音功能電路，能合成語(yǔ)音，以人的語(yǔ)言讀出計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。操作者用之可以專注于數(shù)據(jù)和計(jì)算，無(wú)需看顯示即可聽知計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果，從而提高計(jì)算效率。本發(fā)明還使得盲人使用計(jì)算器成為可能。
文檔編號(hào)G06F15/02GK1083235SQ9210959
公開日1994年3月2日 申請(qǐng)日期1992年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月25日
發(fā)明者楊筑平, 周躍平 申請(qǐng)人:楊筑平