ЭЛЕКТРОННАЯ ИГРУШКА

Полезная модель относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека, а именно, к электронным игрушкам для детей в возрасте от 3-х лет.
Известен ряд электронных игрушек, сконструированных на базе однокристальных цифровых диктофонов, способных повторять звуковую информацию, записанную пользователем. Примерами могут служить «Говорящий телефон» (www.mirdetstva.ru.), мягкая игрушка «Осел» Т100586 (www.labirint.ru), «Свинья» Т100583 (www.rasprodaga.ru) и др. Все они имеют, в составе электронной схемы, две стандартные кнопки (REC - запись сообщения, PLAY - воспроизведение), микрофон, динамик, и работают по одному общему принципу: нажимается кнопка REC, проговаривается какая-либо фраза (при этом ранее записанная удаляется), кнопка отпускается - конец записи. Прослушивание записанной фразы осуществляется посредством кнопки PLAY. Недостатки - запись не более одного сообщения, малая функциональная оснащенность (две кнопки) и время записи (до 10 сек.), не высокое качество звука.
Известна электронная игрушка - Saw III Voice Memo Recorder (www.ultraprice.by), оформленная в виде статуэтки на подставке с помещенной внутрь электронной схемой. Она обладает высоким качеством звука и имеет время записи до 30 сек. В остальном не отличается от вышеперечисленных аналогов.
Прототипом выбрана электронная игрушка по патенту на полезную модель №56205, которая способна записывать и воспроизводить различные звуковые фрагменты с одного из двух источников (микрофона либо линейного входа). Функционирование игрушки обеспечивается посредством использования микросхемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП), преобразующего аналоговый входной сигнал в цифровой, микросхемы энергонезависимой памяти (для хранения преобразованных звуковых фрагментов), микросхемы цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), преобразующего цифровой сигнал обратно в аналоговый при воспроизведении, усилителя (для динамика) и управляющей микросхемы (микроконтроллера). Данный вариант исполнения отличается сложностью ввиду большого количества используемых электронных компонентов, что затрудняет его реализацию.
Предлагаемое техническое решение, при сохранении всех функций по записи и воспроизведению, отличается более простой конструкцией за счет использования специализированной микросхемы цифрового диктофона (далее МЦД), позволившей отказаться от ряда узлов, таких как аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микросхемы энергонезависимой памяти, микросхемы цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), усилителя динамика.
Применение микроконтроллерного управления, помимо основных функций, позволило реализовать ряд новых, отсутствующих у прототипа, а именно: воспроизведение сообщения сразу по окончании записи, голосовой режим т.е. запись начинается автоматически с началом сообщения (без нажатия кнопки REC). В иностранной диктофонной технике этот режим имеет название VOR (Voice Operation Recording). Игрушка сохраняет в памяти три последних сообщения с возможностью доступа к любому из них. Длительность отдельного сообщения варьируется в зависимости от типа используемой МЦД. Кроме того, воспроизведение сопровождается имитацией движения губ, достигаемой за счет использования симметричной светодиодной шкалы.
Техническим результатом данной полезной модели является достижение высоких потребительских свойств при относительной простоте конструкции, повышение интереса ребенка к игровому процессу. Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно и воспроизводимо.
Технический результат достигается за счет того, что электронная игрушка, включающая устройство звукового сопровождения, микроконтроллер, источник питания, клавиатуру для управления игрушкой, микрофон для записи сообщений и динамик, дополнительно в качестве устройства звукового сопровождения содержит микросхему цифрового диктофона, соединенную с микроконтроллером, микрофоном для записи сообщений и динамиком, измерительный микрофон для голосового режима, соединенный через усилитель-формирователь с микроконтроллером.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
1. Фиг.1: Схема принципиальная.
2. Фиг.2: Вид спереди.
3. Фиг.3: Вид сверху.
4. Фиг.4: Вид сбоку.
5. Фиг.5: Изометрия
Схема предлагаемой игрушки (фиг.1) включает измерительный микрофон 1 для голосового режима, клавиатуру 2 для управления игрушкой с пятью кнопками:
REC_PLAY - запись сообщения с последующим воспроизведением.
PLAY - воспроизведение выбранного сообщения.
FWD - переход к следующему сообщению с последующим воспроизведением.
ERASE - стирание всех сообщений.
ALT_REC - переключение режимов работы.
В схему игрушки входят также светодиодная шкала 3 для имитации движения губ, микрофонный усилитель-формирователь 4 для усиления и нормирования сигнала с микрофона 1, микроконтроллер 5, управляющий всей работой игрушки, источник питания 6, микросхема цифрового диктофона 7, динамик 8 для воспроизведения сообщений и микрофон 9 для записи сообщений.
Конструктивно игрушка может быть выполнена в любом виде (куклы, головы, телефона и т.д.). На фиг.2 приведено исполнение игрушки в виде цилиндрической головы, на которой имеется измерительный микрофон 1 для голосового режима, микрофон 9 для записи сообщений и светодиодная шкала 3. На шляпе головы, изображенной на фиг.3, имеется динамик 8 для воспроизведения сообщений, пять вышеуказанных кнопок управления и светодиод-индикатор голосового режима 10. На фиг.4 показана кнопка включения питания 11, расположенная с задней стороны. На фиг.5 показан источник питания 6 (три элемента R6-AA), печатная плата 12, размерами 62*54 мм., с монтажом, размещенная внутри корпуса игрушки и соединенная монтажными проводами с внешними элементами, расположенными на корпусе.
Изделие предназначено для высококачественной записи и воспроизведения голосовых сообщений с общим временем от 30 до 240 сек. (зависит от типа используемой МЦД) и может позиционироваться как игрушка-диктофон. Его основу составляет МЦД, управляемая микроконтроллером.
В процессе работы изделие позволяет записывать различную речевую информацию в двух режимах:
1. Стандартный. Запись сообщения выполняется по нажатию и последующему удержанию кнопки REC_PLAY (в нажатом состоянии) до конца сообщения.
2. Голосовой - Voice Operation Recording (VOR). Запись сообщения начинается с его началом (без нажатия на кнопку REC).
Отличительной особенностью игрушки является то, что записанное сообщение воспроизводится автоматически, сразу по окончании записи. Дальнейшее его прослушивание возможно посредством кнопки PLAY.
При включении питания устанавливается Стандартный режим. Переключение между режимами осуществляется кнопкой ALT_REC. При этом состояние светодиодного индикатора 10 отображает выбранный режим записи сообщений: горит - Голосовой, не горит (по умолчанию) - Стандартный.
Функционирование схемы осуществляется под управлением программируемой микросхемы (микроконтроллера) по заранее разработанной и записанной в нее программе. МЦД принимает команды от микроконтроллера и выполняет предписанные ими действия. МЦД имеет также энергонезависимую, циклическую память для записи и хранения сообщений. Во избежание переполнения памяти программа сохраняет для прослушивания три последних сообщения. После записи нового сообщения самое раннее из записанных стирается, освобождая таким образом место для новых сообщений. Например, после записи 4-ого сообщения, 1-ое стирается, после записи 5-ого, 2-ое стирается и. т.д.
Работа в Стандартном режиме.
Пользователь нажимает кнопку "REC/PLAY" на клавиатуре 2 (фиг.1), при этом микроконтроллер 5 посылает в микросхему 7 команду «Запись» и включает микрофон 9. Начинается запись сообщения. По окончании сообщения пользователь отпускает кнопку "REC/PLAY", микроконтроллер 5 посылает в микросхему 7 команду «Стоп», выключает микрофон 9, затем посылает команду «Воспроизведение», далее микросхема 7 выдает записанную фразу в динамик 8 для прослушивания и в микроконтроллер 5, где преобразуется в уровни для светодиодной шкалы 3.
Работа в Голосовом режиме:
Для перехода в Голосовой режим нажимается кнопка "ALT_REC" на клавиатуре 2, при этом микроконтроллер 5 подает питание на микрофон 1 и усилитель-формирователь 4. Пользователь произносит вслух фразу, которая преобразуется микрофоном 1 и усиливается усилителем-формирователем 4 до уровня сравнения. Микроконтроллер 5 сравнивает этот уровень с опорным напряжением и при его превышении посылает в микросхему 7 команду «Запись» и включает микрофон 9. Начинается запись сообщения. В процессе записи идет постоянное сравнение уровня сигнала и опорного напряжения. Когда уровень входного сигнала окажется ниже опорного, программа задает временной интервал - 1,2 сек. Если за это время не произойдет превышения - сообщение считается законченным, запись прекращается и в микросхему 7 посылается команда «Стоп», выключается микрофон 9, посылается команда «Воспроизведение», микросхема 7 выдает записанную фразу в динамик 8 для прослушивания и в микроконтроллер 5, где преобразуется в уровни для светодиодной шкалы 3.
При нажатии на клавиатуре 2 кнопок "PLAY", "FWD", "ERASE" микроконтроллер 5 посылает в микросхему 7 соответствующую команду, микросхема 7 декодирует принятую команду и выполняет предписанные ей действия.
Одновременно с отправкой команды в микросхему 7, микроконтроллер 5 получает от нее ответное слово состояния. Это слово анализируется для выполнения дальнейших программных действий.