CN1035017A - 显示-声音转换方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种显示-声音转换方法及其装置，用一循环磁 带预先记录的要显示的全部内部，将显示装置输出的 脉冲信号编码，用编码来控制磁带录放装置放出与显 示相应的语音，它可根据需要随时用人的实际语言报 出现时的时间、列车时刻表、竞赛的比分、飞机航班等 等。通常它还可以作为普通立体声录放机使用。本 装置适用于车站、比赛场、城市语言报时中心等公共 场所，更适应于盲人用时钟。

Description

本发明属于显示-声音转换技术领域，具体说，本发明是将LED数字显示设备所需显示的内容（包括文字和数据）转换成声音信号报出，人们不用看就能知道所显示的内容。

对于一些公共场所、公用设备，如：车站站名、时刻表等显示，各种竞赛比分显示，城市语言报时中心，盲人用时钟等等都需要将显示的内容转换为声音信号。

目前城市语言报时中心采用的是语音合成的原理，即大量地使用振荡器、泸波器、数字存贮器，通过数-摸转换和增量调制的方法来实现。这种方法虽然实用，但实用范围有限，而且成本很高，不适合于一些公共场所的应用。

本发明的目的就是用一种新的方法制造一种新的显示-声音转换装置。它可根据需要随时用人的实际语言报出现时的时间、列车时刻、竞赛的比分、飞机航班等等。通常它还可以作为普通立体声录放机使用。

本发明的显示-声音转换方法主要包括：用一个循环磁带按一定编码规律事先用真实的语音记录要显示的全部内容;报音时，先将当时显示的内容按报音的先后次序进行编码，用编码后的信号以及磁带上的同步信号控制录放机装置按先后次序有选择地读出事先录制的语句;再将读出的语句信号送到语句合成电路使之变成连续的语句。因为对显示内容进行的编码与磁带上所记录内容的编码规律是一致的，所以显示什么，本装置就能准确无误地读出什么，就好似代替了人们的一双眼睛。

本发明的显示-声音转换装置主要有：LED数字显示装置、循环磁带、磁带录放装置、语句合成电路以及用于联接LED数字显示装置和磁带录放装置的编码控制电路。

下面接合附图对本发明的一个实施例-多功能语言报时装置进行详细描述。

图1、本发明显示-声音转换装置方框图

图2、LED数字钟方框图

图3、分路输入和校时电路图

图4、编码原理波形图

图5、编码控制电路图

图6、同步电路图

图7、同步电路主要波形图

图8、语句合成电路图

图9、电源控制电路图

图10、电源控制及语句合成电路波形图

如图1所示多功能语言报时包括LED数字石英钟A、分路输入及校时电路B、编码控制电路C、同步控制电路D、语言合成电路F、电源及电源控制电路H、G以及通用单录放机E等七个部分，分路输入电路接收LED数字钟送来的“十时”、“时”、“十分”、“分”各位字形显示的笔段信号，每一位（“十时”位除外）字形都有七个笔段：abcdefg，

它们在数字钟显示屏上排列的规律是相同的，即不论是“时”、“分”哪一位，只要“b”、“C”段亮（为高电平）相应位显示的字就是“1”，同样，如果agbed段亮，显示的字就是2正因为“时”、“分”各位七个笔段的排列规律相同，所以利用分路输入电路可以“分时地”将它们输出到后面的编码控制电路，时间的区分由同步电路来控制。在启动后的1.5秒内，先把“时”位字的七个笔段信号输出到编码控制电路，接着，在这以后的1秒钟内，再把“十分”位字的七个笔段信号输出到编码控制电路，完成后，再用1.5秒钟的时间把“分”位字的七个笔段信号输出到编码控制电路，这便完成了对LED数字钟各位字形笔段信号的输入过程，由此可见，分路输入电路的作用，就是在同步电路控制下“分时地”把LED数字钟“时”、“分”各位字形的笔段信号送到后面的编码控制电路，即先将“时”位字的七个笔段同时送到编码电路，再把“十分”位字的七个笔段同时送到编码控制电路，最后将“分”位字的七个笔段同时送到编码控制电路。

在被采用的普通单放机上换上一个四声磁头，磁头的第一个线圈接到同步电路输入端，以备接收磁带上的同步信号;另外三个线圈则分别通过三个电子开关接到语句合成电路的输入端，以备接收磁带上的语音信号。将一盘普通磁带可以很方便地改成一个15秒钟一周的循环磁带，在循环磁带上根据读出时间的一般顺序按照下列规律可以将与数字相对应的语音事先录在其四条磁道上，如下图所示。

由图可见：整个读时过程分为12步，分别由12个同步信号来控制，其中第一个同步信号作用期为“上、下午”读出时间;第二个同步信号作用期为“十时”读出时间;第三个，第四个和第五个同步信号作用期为“时”的读出时间;第六个同步信号作用期为“点”的读出时间;第七、八个同步信号作用期为“十分”的读出时间;第九十、十一个同步信号作用期为“分”的读出时间。当需要报时时，按一下启动按钮，录音机电动机便带动磁带运转一周，同步信号和语言就会通过相应的磁头线圈输入到相应的放音通道。如果磁带运行中，在第五个同步信号到来时将对应第三条磁迹的磁头线圈与语音通道输入端接通，那么这时终端扬声器中就可听到“8”的语音，接着，在第六个同步信号到来时，固定地把磁头对应第三条磁迹的线圈与通道输入端接通，这时听到的就是“点”的语音;同样，要得到“27”的语音，就必须在第七个同步信号到来时接通磁迹3的磁头线圈和在第十一个同步信号到来时接通磁迹2的磁头线圈。可见，如要正确地报时，就必须在每一个同步信号到来时准确地将磁迹4或磁迹2、磁迹3与放音通道输入端接通，这一功能由编码电路完成。

对于上述磁带上的语音分布，如果先抛开“上午”、“十时”、“点”等特殊点，而只看“时”、“十分”、“分”位的话，就可看出，它们都是按下列规律排列的，即：

“十分”位仅看有效数字也与此相符，不同的就是少了C列，这与实际数字显示是一致的。

图中数字1～9构成一个方格（阵），方格中的每一个元素又都可以用相应的行码和列码来表示，如：“1”＝AA′;“2”＝AB′;“3”＝AC′;同样，“4”＝BA′;“8”＝CB′……。编码控制电路的作用就是对LED数字钟送来的字形显示的七个笔段信号进行编码，然后输出三个列码A、B、C和三个行码A′、B′、C′·A、B、C、A′、B′、C′各用一个独立的输出端。当字形显示是“5”时，编码电路B、B′两个输出端为高电平（其余为低电平）……。这与磁带上的语音分布是一致的。在同步信号到来时，将其分别与A列、A′、B′、C′行，B列、A′、B′、C′行，C列、A′、B′、C′行进行比较，在这三组比较中，只有列与行的输出端同时为高电平时，才把相应的磁头线圈与放音通道接通，报出相应的语音。如：以“时”位为例，假如字形显示为“g”那么编码控制电路的C、C′两输出端为高电平时，从磁带的语音分布图上可以看到，第三、四、五个同步信号作用期为读“时”时间，所以第三个同步信号与A列、A′、B′、C′进行比较，第四个同步信号与B列、A′、B′、C′行进行比较，第五个同步信号与C列、A′、B′、C′行进行比较，因此时编码电路的C、C′输出端为高电平，所以只能是对应磁迹4的磁头线圈在第五个同步信号到来后被接到放音通道的输入端（编码控制电路的A′、B′、C′三个输出在比较后对应控制磁迹2、磁迹3、磁迹4的三个磁头线圈），而录制在磁带这个位置上的正好是“9”的语音，这个音也正是此时字形显示的数“9”。由于“十分”位、“分”位与“时”位的字形显示和语音分布规律是一样的，所以它们的读出原理也是相同的，方式上的不同点在于：（1）“十分”位是用第七、八个同步信号来比较，“分”位是用第九、十、十一个同步信号来比较。（2）“十分”位只有两列，因它不可能出现六十几的情况，所以只需两个同步信号作比较，其中的“0”是特殊排列，它的读出不属于上述讨论范围。

同步电路用以在同步信号作用下，完成分路输入电路的“分时”输入控制和对编码控制电路小⒘新氲谋冉稀Ｓ缮鲜觯桓龆潦惫坦灿?2个同步信号来控制，对应这12个同步信号，同步电路共有12个输出端，第n个输出端与第n个同步信号相对应，亦即：第1个同步信号到来时，只有第1个输出端为高电平，第2个同步信号到来时只有第2个输出端为高电平，第3个同步信号到来时，只有第3个输出端为高电平……。其中第三、四、五个输出端用以对“时”位行、列的比较，第七、八个输出端用以对“十分”位行、列的比较，第九、十、十一个输出端用以对“分”位行、列的比较，其过程见上述。第一个输出端用以比较“上午”，这一信号直接取自LED钟的“AM（上午）”输出线，该线为高电平时，显示屏上显示“AM”，同时在第一个同步信号到来后，直接接通磁迹2的磁头线圈，报出“上午”的语音，相反，在“AM”输出线为低电平时，显示屏上显示“PM”，第一个同步信号的到来后磁迹3的磁头线圈被接通，报出“下午”的语音。第二个输出端有两个作用：一是直接去与“十时”位送来的信号比较，“十时”位只有两种可能，即“1”和无字，为“1”时，第二个同步信号到来后直接将磁迹2的磁头线圈接通，报出“10”的语音，否则，“十时”位无字时就不报而隔过;二是识别“两点”与“12点”，为符合人们听报的习惯，“两点”时，在第二个同步信号到来后把磁迹3的磁头线圈接通，报出“两”的语音，“12点”时则在第二个同步信号到来后把磁迹2的磁头线圈接通，报出“10”的语音，第三个同步信号到来后把磁迹3的磁头线圈接通，报出“2”的语音。同步电路第六个输出端则为固定地接通磁迹3的磁头线圈，亦即，只要是第六个同步信号到来就相应地报出“点”的语音。

“0”的语音在磁带上的位置比较特殊，它的报出条件是：“十分”位的A、B列均为低电平（即字形显示为“0”），同时是在第八个同步信号到来后。对于上述几个特殊点（“上午”、“十分”位、“两”“0”）是利用编码电路中一些辅助的逻辑来实现的。

由上述讨论可知，完成一个报时过程需要12步，而真正有效的语音最多只占六步（如：上午、十、二、点;四十、九），这当中就会有间隔出现。消除语音之间的间隔是由语句合成电路完成的。

语句合成电路的中心部件是语言处理块UM5101和动态64K存贮器，它可独立地实现各为5秒的语音录、放功能，利用上述放音通道信号的有无便可控制UM5101的间断录音，即，在通道有语音出现时，UM5101执行录音，无语音出现时，录音暂停，待全部12步读出过程结束后，UM5101遂行放音，此时放出的语音便连贯成句了。因此，语句合成电路的作用就是把具有间隔的语音合成语句。

电源控制电路的作用就是保证本机各部分电路按规定的时间启动与停止。为了节省用电，本机平时除个别电路（CMOS）常时工作外，其余全部不加电，需要报时时，按一下启动按钮，这时整个电路加上电源，稳定后开始对同步电路清零复位，同时接通单放机电动机的电源，电机带动磁带开始运转，当第一同步信号到来时，语句合成电路开始准备录音，电路的启动过程结束。当第12个同步信号过去后，磁带上一片空白，空白开始延续约1S，电机电源自动切断，当语句合成电路放音完毕后，整个电路电源即被自动切断，而回到初始状态，完成一个工作周期。在报时专用带位置跑乱后，也可按上述过程启动一次，磁带即会回到正确位置。

本机除能随时用语音报时外，还具有下列功能：

①凭听觉随时调整、校准真实时间，设置予置时间（定闹）

在分路输入电路中专门设有校时电路，它实际上是一种压控振荡器，受控于数字钟“时”或“分”位的字段变化，“时”或“分”位的数字每变化一次，压控振荡器输出的音频声调也变化一次（由低到高，或由高到低），根据音调变化的次数就可知道数字的变化次数，开始调、校时间时，可先让本机报一次时，根据这些初始数字，再行调校，即可达到目的。

②作为普通录、放机使用

在不需要报时时，只要转换一下开关，取出报时专用带，放入您要听的磁带后，便与普通立体声录、放机一样使用。若将UM5101语音处理电路的输入端与录、放机的放音通道输出端相接，便可成为频繁放音的语音学习机。

③遥控启动报时与录、放音

这只需增加一套简单的收、发装置，利用接收器的输出信号去自动触发启动按钮便可很方便地实现尴咭？亍⒐饪亍⑸氐淖远舳?

④以语音处理块UM5101或5100及相应的四只64K存贮器取代磁带放音机，利用编码输出的开关信号作片选控制，便可作为报时台的报时机使用，其成本要比现在使用的报时机低得多。

⑤大型体育场所的计分牌要是配上此项技术，向观众报告比赛成绩，效果就更好了。本技术的采用很简单，只要将计分牌每位字形显示的内容输入到编码控制电路，再作一些辅助改动即可，这样就可实现，每当成绩显示出来后，紧跟着自动向观众用语音报出相应的内容。

⑥现在不少商店都已使用电子称，这种称是以数字显示的，如果把这些数字的字形信息输入到本编码器，用简单的执行机构取代磁带机，便能实现自动“找钱”功能，若并用磁带机，还能在找钱的同时报出数额。

⑦如果用键盘取代数字钟，并配备多盘磁带（非循环带），便可作为拼音，拼句游戏机，其内容将是十分丰富的。这种游戏机很可能令成为聋哑人的得力工具。

图2是LED数字钟的方框图，本装置从该LED数字钟输出代表“上午”、“下午”的AM信号，代表“十时”位的C₁b₁信号，分别代表“时”、“十分”、“分”位的信号a₂…g₂、a₃…g₃、a₄…g₄，以及分别代表“慢调”、“快调”的AN₁、AN₂信号。另外，从输入校时电路送来的音频信号也接到YD端，加在压电陶瓷片上。

图3：分路输入电路和校时电路。

1、分路输入电路，分路输入电路（图3）的作用是：在同步电路送来的“分时”信号H1、H2、H3的控制下，将来自LED数字钟“时”位、“十分”位、“分”位的字形显示的七个笔段信号a²～g2、a3～g3、a₄～g₄分时地输出到编码电路的输入端，即把“时”、“十分”、“分”三路笔段输入在时间上错开，以形成一路七段输出a～g，因本编码电路只需六个笔段，这样每一位的输入中都减去了“C”段，所以实际输入、输出的笔段都是六个，即：a、b、d、e、f、g。

分路输入电路由集成电路与门IC1～18和二极管D1～18组成，其中与门IC1～6由分时信号H1控制，只有在H1为高电平时，“时”位字形的七个笔段a2～g2才能通过这六个与门而输出，同样，与门IC7～12受控于分时信号H2，只有在H2为高电平时，“十分”位字形的七个笔段才能输出;与门IC13～18受控于分时信号H3，只有H3为高电平时，“分”位字形的七个笔段才能输出。二极管D1～18组成“或”门电路，用以将三路与门输出合为一路，送到编码电路。

分路输入电路输入、输出的均为七个笔段信号，这七个段的工作波形与所显示的字形的关系，以及这七个段在数字中显示屏上的排列位置如图4中的（1）所示。由图可见：这七个段中只有g段为低电平时，字形显示为“0”，在a、g、d、e、f、段为低电平时，字形显示为“1”，在C、f段为低电平时，字形显示为“2”…这样，七个段的电平高低便反映出了字形0、1、2、3…9的变化，亦即这七个段的笔划信号包含着字形0～9十个字形信息。

平时，LED中的“时”、“十分”“分”位的字形笔段信号是加在与门IC1～18的输入端的，但因这些与门的另一输入端皆为低电平，所以笔段信号不能通过与门而输出，当读时过程开始后，首先由同步电路送来分时信号H1，H1一到，“时”位的七个段信号a2～g2便可通过与门IC1～6、二极管D1～6输出到编码电路;在H1结束后（恢复到低电平）H2到来，这时“十分”位的七个信号a3～g3才能通过与门IC7～12、二极管D7～12输出到编码电路;H2结束后H3到来，这时“分”位的七个段信号a4～g4才能通过与门IC13～18、二极管D13～18输出到编码电路，这样，就完成了“分时地”输入笔段信号的过程。

为了保证输入各段正确的逻辑电平，需在数字钟集成块IC88的笔段输出端与显示屏之间接入相应的隔离电阻R70～R92，如图2所示。

2、校时电路、

为达到仅凭听觉即可调校时间的目的，设置了校时电路。校时电路由集成非门IC20、21、二极管D19～25、电阻R26～30、电容C1～2，以及校时开关K8等组成，其中非门IC20、21⒌缱鑂26～28、电容C1～2构成一音频压控振荡器，只要在其控制点“C”加一变化的电压，振荡器的频率就会随之变化，把这一信号通过隔离二极管D23加到LED钟部分（图2）的压电陶瓷片YD上，就能听到声调变化的音频叫声。

控制电压VC应满足这样的逻辑关系，即 a·f+e、如图4中（3）所示，只有这样，才能保证显示字形每变化一次，VC的电平高低也随之变化一次，进而控制压控振荡器的频率，及陶瓷片的声调也变化一次，达到利用声调的变化来记录、判断数字变化的目的。 a·f的逻辑功能由编码控制电路“5”中的集成非门IC₅₈、与门IC₂₂完成的，（ a·f）+e的逻辑功能是由二极管D24、25完成的，其波形关系如图4的（3）所示。

二极管D19、20和电阻R30组成一“或”门，保证在按下数字钟的“慢调”按钮AN1时，高电平也能加到“与”门IC13～18上，使“分”位的内容通过这些“与”门输出，由二极管D2122和电阻R29组成的“或”门，保证在按下数字钟的“快”调按钮AN2时，高电平也能加到“与”门IC1～6上，使“时”位的内容通过这些“与”门输出。

校、设时间时，先把“校时”开关K8打开，这时压控振荡器IC20、21接通电源开始工作，从压电陶瓷片上可听到声调恒定的音频叫声，然后让本机报时一次，以知道数字钟现时的显示状态，根据这一初始状态，分别按下“快调”按钮AN2、“慢调”按钮AN1结合声调变化的次数，便可调、校到所需状态，为了可靠，调、校完后，还可让本机报时一次，予以检验。例如：现在的时间是：下午两点21分，欲让钟在下午5点39分输出一控制信号，接通某电器的电源，那么首先应按下数字钟的“闹显”按钮AN3（常接），同时让本机报时一次，报出的时间即为“定闹”的初始时间，假定为：下午1点11分，把这个时间调到下午5点39分，显然“时”位的内容要变化4次，“分”位的内容要变化28次，所以，按下“快调”按钮AN2，这时陶瓷片的声调开始变化，待变化了4次后松开按钮，“时”位的内容即为“5”了;按下“慢”调按钮AN1陶瓷片的声调也开始变化，待变化次数为28后松开按钮，“分”（及“十分”）的内容即为“39”了，这便完成了设置时间的过程。

LED数字钟输出的“上午（AM）”、十时位字段“C1、b1”信号不经过本电路控制、而直接送到编码电路。

图5：编码控制电路、

前面已经指出，磁带上“时”、“十分”、“分”位的语音分布具有方格（阵）特性，阵内每一元素（与数字对应的语音）都可用不同的行、列码表示，换句话说，有了与显示字形相应的行、列码就可以从方阵中提取相应的元素（语音），因此，把七段字形显示转化为相应的行、列码便是编码的根本目的。

编码控制电路的输入是来自分路输入电路的六个字段信号a、b、d、e、f、g，编出的列码有三个-A、B、C，行码也是三个-A′、B′、C′，从方阵的元素分布可以看出：A列的特性是，可以代表“1、2、3”，现用A（1、2、3）表示，同样，B列的特性为，B（4、5、6），C列为C（7、8、9），A′行为;A′（1、4、7），B′行为：（2、5、8），C′行为：C′（3、6、9），由此可见，每个行、列码都可代表三个数，换句话说，在这三个数中只要有一个出现，那么相应的这个行和列码也一定出现，例如，出现的数为“5”，则B列和B′行必定出现;出现的数是“9”，则C列和C′行也必定出现;在电上又可理解为：这三个数中只有一个出现，那么对应的行、列码就为逻辑“1”，否则为“0”。例如，出现的数为“7”，那么C列A′行必为“1”（高电平），出现的数是“3”，则A列C′行必为逻辑“1”（高电平）。

根据这一特点，结合七段字形显示的规律便可通过逻辑电路得到六个行、列码A、B、C、A′、B′、C′。其逻辑表达式分别为：

A＝（ a+g）· f（1、2、3）

A′＝ d（1、4、7）

B＝f· a+ b（4、5、6）

B′＝ ·e·b+ b· e（2、5、8）

C＝（ A+B）· （7、8、9）

C′＝ B＇·d·

（3、6、9）

式中a、b、d、e、f、g为字形显示的七个笔段。具体的波形关系，如图4（2）所示。

电路上，A由“与”门IC31输出，其表达式由“非”门IC58、59、“或”门IC46和“与”门IC31实现;B从“或”门IC54输出，其表达式由“与”门IC22、“非”门IC60和“或”门IC54实现;C从“与”门IC24输出，其表达式由“或非”门IC56、“非”门IC63、“与非”门IC55和“与”门IC24实现;A′由“非”门IC62实现并输出;B′从“或”门IC47输出，其表达式由“与”门IC23、30，“非”门IC64、“或”门IC47，“与”门IC53实现;C′从“与”门IC32输出，其表达式由“非”门IC65、“与”门IC45、32完成。由图4-②的波形可以看出：A只在显示的数字为1、2、3时是高电平，B只在4、5、6时为高电平，C只在7、8、9时为高电平，A′只在1、4、7时为高电平，B′只在2、5、8时为高电平，C′只在3、6、9时为高电平，这与前面的分析是吻合的。

编码控制电路编出的A、B、C三个列码分别送到“与”门IC34、37、39，IC35、38、40，IC36、41的输入端，这些“与”门的另一个输入端则分别受控于来自同步电路的同步信号。由前述，一个读时过程共有12个同步信号，其中第三、四、五个同步信号作用期为读“时”时间，因此，同步电路必须将与这个同步信号对应的输出端h2、h3、h4接到“时位”比较门IC34～35来;第七、八个同步信号作用期为读“十分”时间，所以把同步电路与这两个同步信号对应的输出端h6、h7接到“十分”位比较门IC37、38;第九、十、十一个同步信号作用期为读“分”时间，同样要把同步电路相应的输出端h8、h9、h10接到“分”位比较门IC39～41来。

编码控制电路编出的A′、B′、C′三个列码分别送到“与”门IC42、43、44的一个输入端，这些门的另一个输入端均接到“或”门IC49的输出端，“或”门IC49的作用是把经过比较后选中的列输出到“与”门IC42～44，以便在列比较后再进行“行”比较。经过列、行的比较后，“与”门IC42～44就会有一控制信号输出，分别经过“或”门IC50～52、电阻R31～33送到三个电子开关BG1～3的输入端，以控制它们的导通与截止，即“打开”和“关闭”。三个开关管的集电极分别与四声磁头对应于语音磁迹的三个线圈相连，即：与磁迹2对应的磁头线圈接到BG1的集电极，与磁迹3对应的磁头线圈接到BG2的集电极，与磁迹4对应的磁头线圈接到BG3的集电极，而这三组线圈的另一端则一同接到放音通道（语句合成电路中）的输入端，这样，通过对管子BG1～3导通与截止的控制就可达到接通与断开相应磁头线圈的目的。图中R31～33的作用是限制流过开关管发射结的电流，保证集成电路和晶体管的安全。

除了上述“时”、“十分”、“分”位的读出方法以外，还有一些特殊的语音排列和读出。

1）“十时”位内容的读出。“十时”位的内容很单一，要么无字要么就只显示“1”，显示“1”时表示为“十几点”，这时要求相应地报出语音“10”，因此，把来自数字钟“十时”位的笔段C1、b1直接送到“与”门IC26的输入端，IC26的另一输入端则与同步电路对应于第二个同步信号的输出端h1相连，IC26的输出则经过“或”门IC48、50也可控制开关BG1的导通与截止。假如现在字形显示是“11点”，则C1、（b1）为高电平，这一高电平送到“与”门IC26的输入端，于是，每当读时过程开始，第二个同步信号到来后，h1也为高电平，这时“与”门IC26便输出一高电平，通过“或”门IC48、50、电阻R31加到BG1输入端，使BG1导通，对应磁迹2的磁头线圈接通，送入放音通道的语音必然就是“10”了，反之，BG1截止将不报出。

2）“上、下午”的读出

上午下午的读出方法与“十时”位的读出相似，利用数字钟AM（上午）的显示输出，一路送到“与”门IC27，另一路经“非”门IC66反向送到“与”门IC67、IC27、67的另一输入端则一同接到同步电路的第一个输出端h0。当字形显示为“上午”时，“AM”线为高电平，亦即“与”门IC27输入端为高电平IC67输入端为低电平;当字形显示为“下午”时，“AM”线为低电平，即IC27输入端为低电平，IC67输入端为高电平，因此，在读时过程开始后第一同步信号到来时，h0为高电平，如果是“上午”，则IC27输出高电平，经“或”门IC48，50，最后使BG1导通，报出“上午”如果是“下午”，则IC67输出高电平，经D27、“或”门IC51，使BG2导通，报出“下午”的语音。

3）“0”的读出、

通常的***，当第八个同步信号到来后，同步电路h7端也送一高电平给IC33，IC33便输出一高电平经“或”门IC52使BG3导通报出“0”的语音。

4）“两”的读出、

一般的报时不***）时，有两种情况，一种是“十时”位的笔段C1为低电平，此时是两点，在这种情况下应报出“两”的语音，另一种是“十时”位的笔段C1为高电平，此时是“12点”，在这种情况下，应按原排列，在第三个同步信号到来后报出“2”的语音。这一功能是由“非”门IC57、61，“与”门IC25、28、29实现的，当“十时”位的C1段为低电平、编出的行、列码表示“2”（即A、B′为高电平）时，因“非”门IC57输出为高电平，所以此时“与”门IC25输出一高电平，一路送到“与”门IC28，另一路经IC61反相后去封闭“与”门IC29，使h2不能通过“与”门IC29加到IC34，最终使“2”的语音不能报出，而“与”门IC28是由h1控制的，因此，只要第二个同步信号一到，IC28就输出高电平，通过D26、“或”门IC51使开关BG2接通，报出“两”的语音。当上述其它条件不变，只是“十时”位的C1段为高电平了，这时IC57将输低电平把IC25封死，IC25输出的低电平一方面把IC28封闭，另一方面经“非”门IC61把“与”门IC29打开，于是在第二个同步信号到来后h1为高电平，IC26输出高电平，打开开关BG1，报出“10”的语音，在第三个同步信号到来后，h2为高电平，IC29输出一高电平到IC34，因A、B′为高电平，所以IC34输出高电平，并经IC43、IC51把BG2打开，报出“2”的语音。这样就解决了报“两”与报“2”的矛盾。

编码控制电路的工作过程大致是这样的：电路接通电源后，假如现在字形显示的内容是“上午、11点43”，那么送到编码控制电路的笔段信号除AM、C1段为高电平外，其余的a、b、d、e、f    g均为低电平，当读时过程开始后，第一个同步信号到来，h0为高电平，于是“与”门IC27输出一高电平经“或”门IC48、50使BG1打开，报出“上午”的语音;第二个同步信号到来后，h1为高电平，这时IC26输出一高电平，经“或”门IC48、50后也把BG1打开，报出“10”的语音;第三个同步信号到来后h2H1都为高电平，在分时信号H1的作用下，分路输入电路把“时”位的内容送到编码控制电路输入端，编码的结果为A、A′是高电平，它们分别接到IC34和IC42同时，h2经IC29也送到IC34，于是IC34输出高电平送到IC42～44，因为A′、B′、C′中只有A′为高电平，所以只能是IC42输出高电平，经“或”门IC50把BG1打开，报出“1”的语音;在第四个同步信号到来后，H1、h3为高电平，H1保证继续输入“时”位的内容，h3把IC35打开，因为“时”位的结果A、A′已经出现，不可能再有第二个结果，所以在第四、五个同步信号期间BG1～3都不再导通;当第六个同步信号到来后，h5为高电平，它经过二极管D25、“或”门IC51直接把BG2打开而不受任何控制，报出“点”的语音;第七个同步信号到来后，H2、h6为高电平，H2保证将“十分”的内容送到编码控制电路，这时编码的结果是BA′、B、A′分别送到IC38和IC42，因此时h6是高电平，但h6是接到IC37的，所以IC38不能输出高电平，三个开关也都不能打开，没有语音输出;当第八个同步信号到来后，h7、H2为高电平，H2级维持输入“十分”位的内容，编码结果仍是B、A′，h7是接到IC38的，而此时正是高电平，所以IC38输出一高电平，经IC49送到IC42～44，因A′、B′、C′中只有A′为高电平，所以只能是IC42输出高电平，使BG1打开，报出“40”的语音;第九个同步信号到来后，H3、h8为高电平，H3保证把“分”的内容输入给编码控制电路，h8则打开门IC39，“分”的内容编码的结果是AC′，它们分别接到IC39和IC44，这时因h8是高电平，IC39将输出高电平，经IC49加到IC42～44，因A′、B′、C′中只有C′为高电平，所以只有IC44输出高电平，经IC52将BG3打开，报出“3”的语音。

为保证校时电路工作，编码控制电路从“与”门IC22输出一控制信号 a·f、其波形见图4。

为了在开关BG1～3均未打开时不致使放音通道悬空而感应很大的噪声，还设置了由“或非”门IC68和开关BG4、电阻R34、35组成的通道封闭电路，在IC50～51输出均为低电平时，IC68输出高电平，使BG4导通，把通道封闭，IC50～51中只要有一个输出高电平，IC68就输出低电平而让出通道。

图6、同步电路、

同步电路主要由十进制计数、分配器IC72、D触发器IC74、75，“与”门IC73、76、77、78、“非”门IC69～71，晶体管BG5～7、二极管D28～34等组成。其作用就是在磁带上的同步信号作用下，协调本机各部分电路的工作，包括输出三个分时信号H1、H2、H3，保证“时”、“十分”、“分”位的内容分时地送到编码电路的输入端;输出十一路控制信号到编码控制电路，协助完成编码结果的列比较和特殊语音的读出控制。

图6中晶体管BG5～7构成三级共发放大器，用以对来自与磁迹1相对应的磁头线圈CT1的音频同步信号进行放大，信号被放大到一定电平后再经IC69整形，“非”门IC69除对信号整形外还具有幅度抗干扰性能，信号经IC69整形后变成了一串串的音频脉冲如图7，这些脉冲经由D28、R43、C9组成的峥值检波器检波后变成了正向的略宽于同步信号群的方波，经整形、倒相后送到由D29、R44、C10组成的积分器，积分，设置积分器的目的是为了提高电路的抗干扰能力，其波形见图7，平时，在没有同步信号输入时，IC70输出高电平，电容C10通过二极管D29可以很快地充电到高稳定状态IC71输出为低电平;当同步信号到来后，IC70的输出变为低电平，但C10上的电荷并不能马上放掉，而只能通过电阻R44缓慢地释放，只有在C10上的电压下降到IC71的阀值以下时，IC71才输出高电平，当同步信号过去后，IC70的输出回到高电平，C10又迅速充电，IC71的输出再次回到低电平，由此可见，凡是作用时间小于同步信号群宽度的干扰是无法通去积分电路的。

“非”门IC71输出的正向脉冲经R45、C11、12滤波后分别送到IC72、IC74、75的“时钟（Cp）”端。IC72是一十进制的计数译码分配器，它有十个输出端Q0～Q9，Q0～Q9只能有一个输出高电平，其余都是低电平，输出高电平的端是与在“Cp”端送进的脉冲个数相对应的，例如：在Cp端送进2个脉冲，则Q2端为高电平;在Cp端送入9个脉冲，则Q9端是高电平，计满一个周期（10个数）后便又从1开始计。IC72共有10个输出端还不能满足要求，所以增加了两个D型触发器IC74、IC75，这两个D触发器联成一循环码计数器，利用IC76、77    78对其输出译码后便可得到三个新增加输出端h2、h3、h4。

上述过程大致是这样的，在第1、2个脉冲送入IC72的Cp端时的情况同IC72单独使用。第3个脉冲到来时Q3端输出高电平，这个高电平把“与”门IC73打开，并且IC74、75翻转，h2输出高电平，第4个脉冲到来时，因R45、C11的延时作用，IC74、75领先翻转，IC75的Q端变成高电平后立即封闭IC72的EN端，于是IC72不响应第4个脉冲而继续维持Q3高电平，IC74、75翻转后，h3变为高电平;第5个脉冲到来时，由于EN被封闭，IC72仍为Q3高电平，IC74、75响应后，h4变成高电平，第6个脉冲到来时，IC74、75翻转，IC75的Q端变为低电平，解除对IC72的封闭，同时IC72的Q4端变成高电平，以后的情况也同于IC72单独使用。

在增加了三个输出端后，本电路共有11个有效输出端h0～h10，这11个输出端全部送往编码电路，其中：h0作为上、下午的读出控制，h1作为“十时”位内容的读出控制，h2、h3、h4为“时”位内容的列比较，h5则固定地作为语音“点”的控制，h6、h7，为“十分”位内容的列比较，h8、h9、h10为“分”位内容的列比较。只要电路一启动，整个读时过程便按照这一顺序进行一次。

根据语音在磁带上的分布特点，只要把输出端h8、h9、h10逻辑相加即可得到分时信号H3，很明显，H3在读“分”位内容期间始终保持高电平，这在电路上是由二极管D30、31、32电阻R46组成的“或”门电路实现的。同样，把输出端h6、h7逻辑相加便可得到分时信号H2、H2在读“十分”位内容期间始终保持高电位，电路上由二极管D33、D34、电阻R47组成的“或”门电路实现。分时信号H1则直接取自IC72的Q3端，从图7上很容易看出H1，在整个读“时”位内容期间保持高电平，分时信号H1、H2、H3全部送椒致肥淙氲缏罚酝瓿啥訪ED钟“时”位、“十分”位，“分”位内容的分时输入。

需要说明的是，利用第12个同步信号控制也能报出“分”的语音，但按照日常的习惯看，上述做法也不影响使用效果

图8：语句合成电路、

语句合成电路，由晶体管BG8～10组成的放音通道、“非”门电路IC79、80、82，语言处理集成电路IC81等部分组成，其作用是把已读出的带有间隔的语音合成为句，这样听起来效果会好些，对应磁迹2、磁迹3、磁迹4的三个磁头线圈，其一端分别受编码电路中开关BG1～3控制，另一端则并在一起一同接到本电路耦合电容C13上，晶体管BG8～10构成三级共发放大器，用以对语音信号进行放大，语音信号经过BG8、9两级放大后由BG9集电极输出，经电阻R59电容C22送入语言处理块IC81的第19脚。

语言处理集成块I81能够实施各为5秒钟的语言录、放功能，当接通电源后，用正脉冲触发一下IC81的第7脚，IC81即开始录音，被录的信号从其19脚输入，当录满5秒后IC81即处于等待状态，这时如用一正脉冲触发一下第6脚，IC31即开始放音，放音信号经BG12、BG13放大后由C25送到扬声器，发生声音。

在报时过程开始后，第一个同步信号到来后，同步电路第一个输出端h0由低电平上跳为高电平，把h0接到本电路由D37、C23    R58组成的微分电路的输入端，经过微分后应可把这个跳上沿取出，然后去触发IC81的第7脚，这时IC81开始录音，在放音通道没有语音出现时，IC79输出低电平，IC80输出高电平，从而使BG11饱和导通，相当于把电阻R56接地（因IC81，15脚在录音时为低电平），因此IC81便处于暂停状态，当放音通道出现语音时，信号经BG8～10放大，由IC79输出正的语音脉冲串，这些语音脉冲串经过D35、C19、R59组成的检波器检波后变成正的方波，这个方波经IC80整形倒相后成为负方波，在负方波期间晶体管BG11截止，相当于把R56断开，于是IC81对送入19脚的语音信号进行录音。当语音过去后间隔开始出现时，IC79输出变为低电平，IC80的输出也恢复到高电平，BG11又饱和导通，IC81再次处于暂停状态，这样，经过若干间隔、暂停最后将语音全部录入而间隔则被去掉了。

IC81第15脚在录音状态时为低电平，录音结束后上跳为高电平，利用D36、C21、R57组成的微分电路把这个正沿取出然后去触发第6脚，IC81即自动转为放音状态，放音时因第15脚为高电平，BG11截止，R56悬空所以在放音时IC81不能暂停，此外IC81第28脚在放音时为高电平，在放音结束后下跳为低电平，对应这一变化IC82的输出则是由低电平上跳到高电平，同样，利用D38、C24、R60取得这个上跳沿，作为电源恢复信号F1送到电源控制电路去，以使全机电源切断。

图9：电源控制电路、

电源控制电路由RS触发器IC83、IC84，“与”门IC88，施密特触发器IC86、IC87、IC85，晶体管BG14    BG15、BG16，二极管D39、40、41，电阻R61、62、63、64，电容C26、27、28、29、30、31、32、33，启动按钮AN5等组成。其作用就是按照读时程序启动和判断本机各部分的电源。

本机除分路输入电路的IC1～18和本电路的IC83、88、84等电路外，其余电路的电源在平时均被切断。

触发器IC83平时保持在“0”状态，即其Q端输出为低电平，Q端的低电平使晶体管BG14截止，BG14的漏极是接所有电路（除常加电的外）的地线的，而这些电路的正极端都是接在正电源上的，BG14截止就等于把电路的负电源切断了，所以大部分电路平时是无电源的，不工作的。启动按钮AN5的一端是接正电源的，当按下启动按钮AN5时，相当于一个正脉冲给IC83的“S”端一个触发，“S”端为“置1”端，受触发后触发器IC83的Q端即变成高电平，于是BG14饱和导通，相当于把电路的“⊥”与电源的负极“ ”接通，整个电路接通电源准备工作。

为了保证同步电路准确无误地工作，首先要对其复位，清零，这一作用由施密特触发器IC85、电容C29、电阻R62、二极管D39、C31、R63等元，器件实现，在刚接通电源的瞬间，IC85输入端通过电容C29接到高电平上，因而其输出为低电平，随着C29的充电，IC85的输入端电平逐渐下降，经过一段时间在IC85输入端的电平下降到其阀值以下时，IC85的输出由低电平上跳到高电平，这一上跳沿被微分电路D39、C31、R63取走，作为复位信号F3送到同步电路的IC72、74、75的复位端“R”，使它们恢复到起始状态。与此同时，F3也被用来触发IC84，使其置“1”，这时IC84Q端输出高电平，经R65使BG15、16饱和导通，BG15、16的集电极与录、放机的负的负电源端DJ-相连，平时因IC84保持在“0”状态，Q端输出低电平，BG15、16截止，所以电机不转。现在BG15、16饱和导通，相当于把电机负电源端接到了负电源上，所以电机开始带动磁带运转，到此，整个电路的启动过程已经完成。

当读时过程结束后，即同步电路已接收完第十二个同步信号后间隔检出电路IC86、87、D40、C30、R64的输出便由低电平上跳到高电平，D41、C32，R66微分电路将此沿取出，送去触发IC84的置“0”端“R”，于是IC84转为“0”状态，Q端变为低电平，使电机停止转动。间隔检出电路的工作波形见图10，由同步电路BG7集电极送来的恢复信号F2加到IC86的输入端，平时，没同步信号到来，IC86输出端为低电平，IC87的输出为高电平，当同步信号到来时，IC86便输出正的音频脉冲，这些脉冲可以很快地给C30充电，而C30的放电却很慢，于是在整个12个同步信号作用期间C30上都保持着高电平，IC87的输出则保持在低电平，在第十二个同步信号之后不再有信号送来，即IC86的输出变为低电平后也不再上跳，C30这时只是放电而不再充电，经过一段时间后，C30上的电压就会下降到IC87的阀值电压以下，这时IC87的输出端便由低电平跳到高电平，这个沿触发IC84就可使电机停止运转。

在语句合成电路放音结束后，IC82的输出有一上跳，经微分电路后作为恢复信号F1送到本电路IC88的输入端，由于电路在启动清零后，IC85输出为高电平，所以这个跳沿F1可以通过IC88去触发IC83的“R”端，使IC83恢复到“零”状态，Q端输出低电平，BG14截止，整机电源切断，完成了整个恢复过程。整个控制过程的波形见图10。

Claims (14)

1、一种显示--声音转换方法，其特征在于用如下的步骤实现：

a、预先将可能显示的内容以声音形式按一定编码规则记录在一个循环磁带上；

b、从显示装置输出的代表显示内容的脉冲信号经输入电路分时地送入编码控制电路；

c、编码控制电路对上述输入信号进行与磁带上记录信号编码规则一致的编码；

d、利用同步信号和编码信号控制磁带录放装置读出与显示一致的声音信号；

e、将上述读出的声音信号送入语句合成电路使之变成连续的语句。

2、按权利要求1所述的显示-声音转换方法其特征在于所说的显示装置是用7笔段来显示数字0-9的。

3、按权利要求1、2所述的显示-声音转换方法其特征在于代表显示内容的脉冲信号分组分路输入，按报音的先后次序分时地进入编码控制电路。

4、按权利要求1、2、3所说的显示-声音转换方法，其特征在于所说的编码规则如下：

数字1-9用一个三行三列矩阵编排，例如：

A  B  C

A′  1  4  7  A、B、C表示3个列码

B′  2  5  8  A′、B′、C′表示3个行码

C′  3  6  9

则：1＝AA'  4＝BA'  7＝CA'

2＝AB'  5＝BB'  8＝CB'

3＝AC'  6＝BC'  9＝CC'

A＝（ a+g）· fB＝f· a+ bC＝( A+B)· gd

A′＝ dB′＝

·e·b+ b· e

C′＝ B·d·

一些特殊内容（如“上午”、“下午”、“十时”、“两”、“0”）则进行特殊处理。

5、按权利要求1、2、3、4所说的显示-声音转换方法，其特征在于所说的同步信号记录在循环磁带的一条磁迹上，其他内容按编码规律记录在三条磁迹上，例如：

6、一种显示-声音转换装置，其特征在于它包括LED数字显示装置、输入电路、编码控制电路、同步控制电路、电源控制电路、语句合成电路、循环磁带及其磁带录放装置和电源等。

7、按权利要求6所说的显示-声音转换装置，其特征在于输入电路为分路输入电路，它包括与门IC1-18和二极管D1-18，其中与门IC1-6和二极管D1-6形成“时”位脉冲输入电路，与门IC7-12和二极管D7-12形成“十分”位脉冲输入电路，与门IC13-18和二极管D13-18形成“分”位脉冲输入电路。

8、按权利要求6、7所说的显示-声音转换装置，其特征在于它还包括校对电路，它由非门IC20、21、二极管D19-25、电阻R26-30、电容C1-2、K8等组成，通过校时电路可以在调时时，将“时”或“分”的变化变成声音调的变化。

9、按权利要求6所说的显示-声音转换装置，其特征在于编码控制电路包括：由非门IC58·59、或门IC46和与门IC31组成的列A编码电路，由或门IC54、与门IC22、非门IC60组成的列B编码电路，由或非门IC56、非门IC63、与非门IC55和与门IC24组成的列C编码电路，由非门IC62形成的行A′编码电路，由与门IC23、30、非门IC64、或门IC47、与门IC53形成的行B′编码电路，由非门IC65、与门IC45、32形成的行C′编码电路，由与门IC34～41·49形成的列控制电路，由与门IC42～44、或门IC50～52形成的行选择电路，由电阻R31～33、三极管BG1～3形成的三个电子开关。

10、按照权利要求6、9所说的显示一声音转换装置，其特征在于编码控制电路还包括一个通道封闭电路，它由或非门IC68、三极管BG4、电阻R34、35组成。

11、按权利要求6所说的显示一声音转换装置，其特征在于所说的同步电路包括：主要由BG5-7构成的三级放大器，由非门IC69构成整形电路，由D29、R44、C10组成的积分器，由+进制计数译码分配器IC72、D型触发器IC74、75形成的循环码计数器。

12、按按权利要求6所说的显示一声音转换装置，其特征在于所说的语句合成电路包括：由晶体管BG8-10组成的放音通道，由IC79、80、D35、C19、BG11、R59、R55、R56组成的信号处理控制电路，语言处理集成电路IC81及64K存贮器等。

13、按权利要求6所说的显示一声音转换装置，其特征在于所说的缭纯刂频缏钒ǎ河蒊C83、IC88和BG14等组成的“接地”控制电路，由C29、30、R62、IC85、D39、C31、R63组成的清零电路，由IC86、87、84、R64、65、66、D40·41、C30、32、35、BG15、16组成的磁带录放装置的电机控制电路。

14、按权利要求6所说的显示一声音转换装置，其特征在于所说的磁带录放装置其录放磁头是4磁迹的。

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