专利名称：具有语音输入功能的数据处理系统的制作方法
技术领域：
本发明关于一种具有语音输入功能的数据处理系统，特别是有关一种具有键盘数据输入及语音模拟键盘输入的个人电脑系统。
传统的个人电脑系统，常见作为输入资料使用的设备有如键盘、鼠标器等周边设备。随著个人电脑系统的进入家电领域，要求具有音响效果的多媒体电脑系统逐渐普及化；而且，随著语音辨识能力的技术提高，为了便于消费者使用电脑，更有直接利用语音以操控电脑的产品。
利用语音以操控个人电脑的典型产品，主要是使用音效卡(Sound Card)的方式来实现。插入一片具有处理语音功能的音效卡(Sound Card)、例如使用Creative Lab公司所提供Sound Blaster16的音效卡或使用AceInc公司所提供Acer S23的音效卡等。
然而，音效卡一般是插接在主机系统中的系统总线，亦即插接在主机板上所预留的系统总线扩充槽、例如为ISA(Industry Standards Association)系统总线或PCI(Peripheral Component Interconnect)系统总线的扩充槽等；因此，使得主机板上本来个数就很有限的系统扩充槽，更容易不够用。
由于音效卡是直接插接在系统最主要的总线扩充槽，由于语音的输入及处理，需要频繁打断系统主要处理器的重要运作，此结果不但增加了系统主要处理器的负荷，更影响系统整体效率，此乃习知技术的缺点之一。
本发明的目的在于提供一种与应用程序无关为独立的电脑周边系统的语音模拟键盘输入处理系统。
一般利用音效卡的语音系统，都是在系统开启后，还需要先执行一应用程序，方能开始进行语音辨识，本发明所公开的语音模拟键盘为一个独立的电脑周边系统，两者在技术构思上完全不同。更且，习知语音辨识系统的设计，由于通常皆必须与应用程序相配合，因而受制于应用程序；然而，本发明语音模拟键盘输入的方式，由于为采用标准的键盘控制器为介面，其为一独立的电脑周边系统，与应用程序无直接关连，因此在系统设计上，不复杂。
为达到上述目的本发明采取如下措施本发明利用语音以操控个人电脑的方式，主要特征是利用语音模拟键盘输入的方式。由于本发明的系统，完全不同于传统在系统总线直接插入一音效卡的方式，因此可以改善传统系统中主要处理器为处理语音输入的负荷，进而可以增进系统的效率。
结合附图及实施例对本发明的特征说明如下
图1本发明具有语音输入功能的数据处理系统的电路方块图；图2配合图1所示电路方块图的一流程图。
如图1所示，本发明的处理系统100，主要包括一语音输入装置110、一语音编码装置120、一语音辨识装置130、一记忆体装置140、一语音模拟控制装置150、一键盘输入装置160、一显示装置170、一开关装置180以及一系统主机板190等。
系统主机板190主要包括一系统处理器191、一系统晶片控制器192、一键盘控制器193、一基本输入及输出系统(Basic Input andOutput System)的BIOS记忆体装置194、一显示装置控制器195以及一电源连接器196，当外接一外界电源(图中未示)时，用以提供系统中各相关单元的工作电压。
为了方便阐述，本发明所例举的系统主机板190中的系统处理器191直接经由一地址总线(Address Bus；AB)、一数据总线(Data Bus；DB)、以及一控制总线(Control Bus；CB)，而与系统晶片控制器192相连接；至于键盘控制器193、BIOS记忆体装置194、以及显示装置控制器195等，依设计的不同可设计为直接或部份有控制信号为受到系统晶片控制器192的控制。当然，市面上已有一些主机板装置，其中的系统处理器经由一缓冲器及其他的控制器后，再连接至各阶层的控制器品片；而且，主机板中的系统处理器，亦非仅限定为使用英代尔(Intel)公司所提供X86的微处理器。
在系统主机板190中，其中的键盘控制器193设有一键盘数据输入端(KB-DATA)及一键盘时脉输入端(KB-CLK)的时脉信号，以接收来自IBM个人电脑或其相容性电脑的键盘输入装置160所键入的数据。实施时，键盘控制器193例如可采用业界所熟悉编号为8742的键盘控制器。键盘输入装置160与键盘控制器193间传送数据的技术，例如可参考美国专利第4,460,957号及第5,146,567号。
以下进一步说明键盘数据送至主机系统的情形。如图1所示，语音模拟控制装置150为具有一控制信号输出端(CONTROL)并连接至开关装置180的控制端(G)，藉以控制开关装置180的导通路径。换言之，开机后的启始状态设定(后文进一步说明)，键盘输入装置160的键盘数据(Keyboarddata)经由第一键盘数据线161A、开关装置180、第二键盘数据线161B、而连接至键盘控制器193的键盘数据输入端(KB-DATA)；而且，键盘输入装置160的键盘时脉(Keyboardclock)经由第一键盘时脉线163A、开关装置180、第二键盘时脉线163B、而连接至键盘控制器193的键盘时脉输入端(KB-CLK)。藉此，使得键盘输入装置160所键入的数据，以送至键盘控制器193，视需要进而送至系统主机板190中的系统处理器191来处理。实施时，上述开关装置180可采用编号QS3244的PMOS一般集成开关电路。
至于语音模拟键盘数据送至主机系统的作法，如图1所示，本发明的功能主要是利用上述语音输入装置110，语音编码装置120、语音辨识装置130、语音记忆体装置140以及语音模拟控制装置150来完成。
语音输入装置110，例如可直接采用一传声器输入装置，用以将使用者所发出的语音信号(voicesignal)，转换成为一模拟语音数据(analog voice data)，并通过一语音数据输入线111，而将其送至语音编码装置120。
语音编码装置120的主要功用是用以将来自语音输入装置110的语音信号予以编码，并经由一数据线113，以输出一经过编码的数字语音数据(digital voice data)至语音辨识装置130。实施时，语音编码装置120可采用德州仪器(TI)公司所提供编码为TCM320C36的编码及解码装置(CODEC)。
语音记忆体装置140，通常仅使用一只读记忆体(ROM)140A，但为了增进系统处理语音的能力，亦可另使用一静态随机存取记忆体(SRAM)140B。只读记忆体(ROM)140A用以预先储存一般人特定格式的语音样本数据(voice template data)，其可采用INTEL、SGS、或MXIC公司所提供编号为27C010的只读记忆体装置；至于静态随机存取记忆体(SRAM)104B用以储存使用者自己特定格式的语音样本数据(voice template data)，其可采用CYPRESS公司所提供CY7C109的记忆体装置，或采用MI CRON公司所提供MT5C128KA1的记忆体装置等。
语音辨识装置130连接于记忆体装置140及语音编码装置120，如图1所示，其设有一第一组信号线131、一第二组信号线133、一第三组信号线135以及一第四组信号线137。
第一组信号线131与只读记忆体(ROM)140A相连接，语音辨识装置130经由第一组信号线131以读取只读记忆体(ROM)140A的数据。其中语音辨识装置130的ROMCS++，表示用以选择只读记忆体(ROM)140A的晶片选择信号输出端；语音辨识装置130的MEWR++，表示用以读取只读记忆体(ROM)140A或静态随机存取记忆体(SRAM)140B的记忆体读取信号输出端；至于语音辨识装置130的A(016)，则表示用以存取只读记忆体(ROM)140A或静态随机存取记忆体(SRAM)140B的记忆体存取地址信号输出端。
第二组信号线133与静态随机存取记忆体(SRAM)140B相连接，语音辨识装置130经由第二组信号线133以存取静态随机存取记忆体(SRAMA)104B。其中语音辨识装置130的SRAMCS++，表示用以选择静态随机存取记忆体(SRAM)140B的晶片选择信号输出端；语音辨识装置130的MEWR++，表示用以写入静态随机存取记忆体(SRAM)140B的记忆体写入信号输出端；至于语音辨识装置130的MD(015)，则用以表示连接只读记忆体(ROM)140A或静态随机存取记忆体(SRAM)140B的数据信号输出/入端。
第三组信号线135与语音编码装置120相连接，语音辨识装置130利用第三组信号线135，以接收来自语音编码装置120的数字语音数据。其中语音辨识装置130的DX0，表示语音辨识装置130送至语音编码装置120的数据输出端；语音辨识装置130的DR0，表示语音辨识装置130接收语音编码装置120传来数据的数据输入端；语音辨识装置130的SCLK，表示语音辨识装置130的串列时脉输出端，以配合语音编码装置120与语音辨识装置130间数据传送的使用；至于语音辨识装置130的FSYNC，表示语音辨识装置130的同步信号输出端，以提供语音编码装置120与语音辨识认30间数据传送的同步使用。
第四组信号线137与语音模拟控制装置150相连接，语音辨识装置130及语音模拟控制装置150利用第四组信号线137以作为彼此间数据的传送使用。其中语音模拟控制装置150的RST，为重置信号(Rest signal)输出端，用以提供重置信号至语音辨识装置130；语音模拟控制装置150的WR++，为写出信号的输出端，表示语音模拟控制装置150拟将数据写至语音辨识装置130；语音模拟控制装置150的RD++，为读取信号的输出端，表示语音模拟控制装置150模拟从语音辨识装置130读取数据；语音模拟控制装置150的ACK++，为确认信号的输出端，表示语音模拟控制装置150已备妥可以接受语音辨识装置130的数据；语音模拟控制装置150的LAST，为通知完成收到信号的输出端，用以配合表示语音模拟控制装置150已经接到了数据；至于语音模拟控制装置150的D(07)，为数据信号的输出入端，以供语音辨识装置130与语音模拟控制装置150间数据传送的使用。
此外，语音辨识装置130的另一重要任务为用以比对来自语音编码装置120的数字语音数据(digital voice data)与储存于记忆体装置140的语音样本数据(voice template data)的近似程度；且当有一数字语音数据与某一语音样本数据为达到一预定标准的近似程度时，得经由一第四组数据线137中的一特定线139，以输出一相对于语音样本数据的语音样本索引数据(voice template index data)至语音模拟控制装置150。实施时，语音辨识装置130例如可以采用DSP Communication，inc所提供的语音指令处理器(Voice Command Processor)(DVC 306)。
语音模拟控制装置150，如前文所载述，其连接于语音辨识装置130及键盘控制器193。语音模拟控制装置150主要用以将来自语音辨识装置130的语音样本指示数据予以转换，并使其被模拟成为如同键盘所键入的数据。接著，语音模拟控制装置150使键盘时脉端(CLK)输出一键盘时脉信号，经由一门电路(open collector)(154)、且经由第二键盘时脉线163B、而被送至键盘控制器193的键盘时脉输入端(KB-CLK)；藉此，配合键盘时脉信号，使得语音模拟控制装置150所模拟如同键盘所键入的数据，经由另一门电路(open collector)152、且经由第二键盘数据线161B得以被送至键盘控制器193的键盘输入端(KB-DATA)。
为了避免语音模拟控制装置150及键盘输入装置160同时发生要将数据送至键盘控制器193的情形。解决此一情形的处理原则是，当语音模拟控制装置150发觉键盘输入装置160在传送数据时，语音模拟控制装置150自动等候健盘输入装置160传送数据完毕，始进行数据的传送。
换言之，语音模拟控制装置150是利用检测第二键盘数据线161B及第二键盘时脉线163B的信号状态在特定时间内是或有变化。若有变化，表示键盘输入装置160在传送数据，语音模拟控制装置150则先暂停数据的传送，以让键盘输入装置160继续进行数据的传送；反之，若无变化，表示键盘输入装置160没在传送数据，语音模拟控制装置150在进行数据传送前，先令其控制信号输出端(CONTROL)输出一逻辑高电位的控制信号，经一反向器156以迫使键盘输入装置160的第一键盘时脉线163A为保持逻辑低电位的状态，以确保键盘输入装置160不会干扰语音模拟控制装置150进行数据的传送。当然，一旦语音模拟控制装置150每完成一次或预定次数的数据传送后，即自动解除其控制信号输出端(CONTROL)的逻辑高电位输出，以让系统恢复让键盘输入装置160具有传送数据至键盘控制器193的优先权。
当然，为了让使用者在进行语音输入时，有机会能够听到或看到自己所发出的语音，本发明系统可在语音编码装置120处接一个扩音器112以及在系统主机板190中的显示装置控制器195接上一终端显示器170。
至于图1中的电阻器158A、158B、158C、158D，是为了配合门电路152、154的操作而设计；而有关电阻器142A、142B、142C、142D、142E、142F，则是为了确保各对应信号的有效推动而设计。
如图2所示，本发明是利用软件程序的配合，以使系统初始化，并自动判断且使系统为进入语音识别操作模式中的那一种的操作模式，例如为进入“语音键盘”操作模式、“视窗指令”操作模式、或“语音训练”操作模式等。
“语音键盘(voice keyboard)”操作模式将本发明系统设定成为，可用以接收使用者对语音输入装置110发出例如按键“A”、“B”、或“C”等的字母语音时，其结果相同于在键盘输入装置160上，直接键入“A”、“B”、或“C”等字母的操作模式。
“视窗指令(windows commands)”操作模式将本发明系统被设定为，可用以接收使用者对语音输入装置110发出例如视窗软件的视窗指令时，其结果相同于键盘输入装置160，直接键入视窗软件的指令的操作模式。
“语音训练(voice training)操作模式将本发明系统设定成为，使用者有意把自己的语音先存入静态随机存取记忆体(SRAM)(140B)，作为一种自定格式的语音样本数据(voicetemplate data)，以作为自己将来对语音输入装置110发出语音，以供系统作为语音辨识的参考，进而执行该语音样本数据所指定的操作模式。
以下再以程序流程图配合系统的操作进一步阐述本发明的特点。如图2所示步骤50为初始步骤，当系统主机板190中的电源连接器196外接一外界电源时，用以提供例如语音模拟控制装置150所用的+5伏工作电压，以使语音模拟控制装置150为准备进入初始操作的状态。
步骤51为开始设定系统的步骤，例如设定语音模拟控制装置150外接接脚的启始值，以及例如确定相关的周边硬件，以设定语音辨识装置130内部参数值。
步骤52为语音模拟控制装置150送指令至语音辨识装置130，以使语音辨识装置130可用以接听语音识别操作模式的步骤。
步骤53为重复在检查有无语音识别操作模式的语音数据进入语音辨识装置130的步骤。若无，则继续执行检查；若有，则执行步骤54。
步骤54为判断所接听到的语音数据是否为“语音键盘”操作模式。若是，则执行步骤57，以使语音辨认装置130及语音模拟控制装置150进入“语音键盘”操作模式的处理；若不是，则进入并执行步骤55。
步骤55为判断所接听到的语音数据是否为“视窗指令”操作模式。若是，则执行步骤58，以使语音辨识装置130及语音模控制装置150进入“视窗指令”操作模式的处理；若不是，则进入并执行步骤56。
步骤56为判断所接听到的语音数据是否为“语音训练”操作模式。若是，则执行步骤59，以使语音辨识装置130及语音模拟控制装置150进入“语音训练”操作模式的处理；若不是，则回复至步骤52。
本发明具有如下效果由于本发明的语音模拟键盘为一独立的电脑周边系统，因而其语音信号输入与应用程序无直接关连，由于采用标准键盘控制器为输入介面，结构简单，且可提高系统整体工作效率。
以上实施例是用以阐述本发明语音模拟键盘数据的具体作法。当然，在不脱离本发明范畴的情况下，可作些对等技术的修改，例如图中有些电路元件，可使用功能相当的电路来取待，而且也可以将一些电路予以集成电路形成为功能相当的集成电路，例如整体语音编码装置120与使语音辨识装置130为一新的电路等；相反地，某一特定电路的功能、例如利用语音模拟控制装置150，由于其兼具有语音模拟及控制的功能，为此，自然亦可以选择一具有类同语音模拟功能以及一具有类同控制功能的装置来取代。总之，出于本发明构思的所有修改方案都应属于本发明保护范围。
权利要求
1.一种具有语音输入功能的数据处理系统，包括一语音输入装置，用以接收一语音输入，且用以将语音信号转换成为一语音数据；一语音模拟装置，耦接于语音输入装置，用以将来自语音输入装置的语音数据，转换成为一语音模拟键盘按键被压按的键盘输入数据；一键盘输入装置，用以将该键输入装置所键入的按键信号，转换成为一代表按键被压按的键盘输入数据；一键盘控制器，设有一键盘时脉输入端及一键盘数据输入端，配合一时脉信号提供至键盘时脉输入端，用以接收一提供至键盘数据输入端的键盘输入数据；以及一控制装置，用以控制键盘控制器为具有先接收并处理来自键盘输入装置的键盘输入数据；在一特定时间内，若检查知键盘输入装置停止传送键盘输入数据的动作，且语音模拟装置有键盘输入数据待传送时，则控制键盘输入装置键入数据的传送功能失效，并控制语音模拟装置输出一时脉信号至该键盘时脉输入端，藉此以配合将语音模拟装置的键盘输入数据提供至键盘控制器的键盘输入端。
2.根据权利要求1所述的具有语音输入功能的数据处理系统，其特征在于，所述语音模拟装置及控制装置为一整体集成电路。
3.一种具有语音输入功能的数据处理系统，包括一语音输入装置，用以接收一语音输入，且将语音输入信号转成一模似语音数据；一语音编码装置，耦接于所述语音输入装置，用以将来自语音输入装置的语音数据予以编码，并输出一经过编码的数字语音信号；一记忆体装置，用以储存一预定格式的语音样本数据；一语音辨识装置，耦接于所述语音编码装置及记忆体装置，用以比对来自语音编码装置的数字语音数据与储存于记忆体装置的语音样本数据，当数字语音数据与语音样本数据达到一定标准的近似程度时，则输出一相对于语音样本数据的语音样本指示数据；一键盘控制器，设有一键盘时脉输入端及一键盘数据输入端，配合一时脉信号的提供至键盘时脉输入端，以接收一提供至该键盘数据输入端的数据，以及一语音模拟控制装置，耦接于所述语音辨识装置及键盘控制器，用以将来自语音辨识装置的语音样本指示数据，转成一语音模拟键盘输入的数据，且配合输出一时脉信号提供至键盘控制器的键盘时脉输入端，以将语音模拟键盘输入的数据提供至键盘控制器的键盘输入端。
4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述语音编码装置与语音辨识装置为一集成电路。
5.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述语音编码装置、语音辨识装置以及所述记忆体装置为一整体集成电路。
6.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述语音辨识装置与语音模拟控制装置为一集成电路。
7.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述语音编码装置、语音辨识装置、记忆体装置以及语音模拟控制装置为一集成电路。
全文摘要
一种具有语音输入功能的数据处理系统,主要设有一语音装置、一语音模拟装置、一键盘输入装置、一键盘控制器及一控制装置。语音模拟装置耦接于语音输入装置,用以将语音信号转换为一模拟键盘被压按的键入数据;键盘控制器为接收处理来自键盘输入装置的键入数据;若键盘控制器检知键盘输入装置停止传送键入数据的动作,且语音模拟装置有数据要送至系统主机时,即使语音模拟装置输出一时脉信号至键盘时脉输入端,以配合将语音模拟装置所输入的数据提供至键盘控制器。
文档编号G06F3/16GK1169558SQ9610710
公开日1998年1月7日 申请日期1996年6月28日 优先权日1996年6月28日
发明者黄宏达, 洪志坚, 黄惠忠 申请人:宏基电脑股份有限公司