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1、科技学院新科学院2013届本科毕业论文（设 计）倒萨 论声控密码电锁电路设计学生：马秉旭 所在系别：电气工程系 所学专业：电气工程及其自动化 导师：洪源 完成时间：_声控密码电子锁电路设计摘要采用逻辑门电路设计电子密码锁，阐述了其工作原理，给出了具体的电路原理图。该密码锁具有密码预置功能，性强，误码报警，并且报警时间可以设定，同时用数码管显示出报警时间。密码正确时驱动继电器控制开锁指示灯，误码时报警信号由蜂鸣器发出，声音为间歇式鸣笛。采用自行设计的5V稳压电源供电，具有耗电省等特点。使用时用户必须按下确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致，当密码正确时密码锁可以被打开，点亮绿色二极管
2、亮代表密码正确，锁可以打开。密码不正确时按下确认按钮，红色二极管被点亮，同时蜂鸣器鸣笛十秒，数码管显示十秒倒计时；倒计时结束时，数码管显示00，对其产生的编码信号经门电路处理后转化为低电平信号，传给秒脉冲电路控制端，使其停止工作，从而脉冲驱动的蜂鸣器也停止报警。关键词： 电子密码锁，数字电路，预置密码，误码报警Voice electronic cipher lock circuit designAbstract The logic gate circuit design electronic trick lock, expounds its working principle, give a
3、specific circuit principle diagram. This combination lock has password preset functions, secrecy is strong, error alarm, and alarm time can set, and with a digital alarm time tubes to display. When the correct password is driving relay control the lock indicator light, error alarm signal when a voic
4、e for the buzzer, intermittent whistling. Self-designed 5 V voltage power supply, has the power saving, etc. When using the user must be on the confirm button that behind the password of user input and preset password, whether consistent when the correct password combination lock can be open when, l
5、ight green light represents the correct password, diode can open the lock. Password is not correct press confirm button, red diode to light, and ten seconds, sirens buzzer digital pipe display ten seconds to countdown; The end of the countdown, digital pipe display, to produce a signal gate after pr
6、ocessing the code into low level signals to the second pulse, the control circuit, make its stop work and pulse of driver buzzer also stopped the police.Keywords: electronic trick lock,Digital circuit,Preset password,Error alarm目 录1.前言11.1 声控电子锁的应用与发展11.2设计任务12.1方案比较12.2方案论证42.3方案选择53单元模块电路设计53.1序列脉
7、冲检测电路设计53.2 取样及放大整形电路设计113.2.1 时基电路NE555123.3延时及脉冲产生电路设计143.3.1双时基电路NE556153.4开锁次数检测及报警电路153.4.1计数器74161163.5开锁电路设计174调试电路1841调试要点1842电路调试19结论19致20参考文献20外文资料的中文译文20附录251.前言1.1 声控电子锁的应用与发展随着电子科学技术的发展，20世纪70年代，随着微电子技术的应用，出现了磁控锁、声控锁、超声波锁、红外线锁、电磁波锁、电子卡片锁、指纹锁、眼球锁、遥控锁等。这些锁具有机械结构所无法比拟的高性能。目前，锁还可在特定的系统中、按设定
8、的逻辑关系实现系统的程序控制。1.2设计任务 声控电子锁是利用掌声的节奏开锁，代码检测电路是系统的主要部分。是设计一个由掌声的节奏（序列脉冲）控制的电子锁，序列脉冲由4位0、1代码构成（代码可自行设定）。当掌声产生的序列脉冲包含有自行设定的代码1101，使电路输出一个高电平，推动执行机构动作把门打开。执行结果由LED发光二极管指示。输入一次开锁信号未将门打开，可重复三次，否则，启动音响报警电路并自锁。2.系统总体方案设计2.1方案比较方案一: 传声器放大整形电路10秒单稳延时电路及脉冲产生电路计数器2计数器3计数器4计数器1计数器5138译码器非门与门开锁驱动电路开锁模拟指示电路报警器时钟脉冲
9、指示电路计数器6图1. 基于门电路原理框图方案原理：掌声通过传声器转化为电信号，此电信号为负相脉冲信号，为尖波。电信号通过放大整形电路转化为正脉冲信号。脉冲信号分别送到四个计数器中，同时脉冲信号输入10秒延时电路中，触发电路延时，同时触发脉冲产生电路输出周期为1秒的脉冲信号，脉冲信号的高、低由指示电路显示。将脉冲信号送到计数器5中，将计数结果送到38译码器中，译码器输出Y1、Y2、Y3、Y4分别接在计数器的功能端，且分别选通计数器。 由于计数器由译码器选通，因此在拍掌的时候也要注意时间的把握，计数器在高电平时选通，因此在38译码器的输出端分别接上非门，脉冲信号计数器在每个脉冲上升时候计数一次，
10、同时选通4个并联计数器中的一个，所以要脉冲信号为高电平后拍掌，由电路可以知道，必须先拍掌启动开锁电路，然后再按照正确的开锁密码开锁。当拍掌信号转化为电信号为1101时，计数器1计数器4的Q1分别1101，计数器3输出通过非门再与其他计数器输出相与得到一个高电平，即开锁电平。开锁电平驱动开锁电路和开锁指示电路。计数器6主要计数开锁次数，当开锁次数超过限定次数启动报警电路，同时报警信号送到放大整形电路，使放大整形电路不工作，即自锁。方案二： 声音采集电路放大电路单稳态触发器多谐振荡器报警电路图2 基于单稳态触发器原理框图方案原理：采用压电瓷片采集声音信号，经三极管C9013反向放大后触发一个NE5
11、55芯片构成单稳态触发器，驱动蜂鸣器和发光二极管工作，发光二极管和蜂鸣器两端用稳压管使电压稳定方案三： 传声器放大整形电路1101检测 电路 开锁模拟指示电路10秒单稳延时电路及脉冲产生电路时钟脉冲指示电路报警器开锁驱动 电路计数器（开锁次数检测图3. 基于检测电路原理框图方案原理：由原理框图可见，该电子线路以脉冲数字电路为主体，兼有音频放大部分。图中，传声器是将一个声音信号转换成一个负相尖脉冲，经过三级管放大后触发NE555产生一个正脉冲信号，相当于对信号的整形。正脉冲分两路信号分别送到检测电路和NE556。NE556部由两个NE555构成，一个做10秒单稳态延时电路另一个做脉冲信号产生电路
12、。由放大整形后得到的脉冲信号经过反相送到延时电路，触发单稳态电路延时，延时电路产生的正脉冲冲信号触发脉冲产生电路产生时钟脉冲送到检测电路，为检测电路提供一个时钟脉冲。当输入信号的信号不能使检测电路启动开锁驱动电路时，必须经过声音信号再次触发单稳态延时，延时电路产生的正脉冲送到计数器，通过计数可以知道开锁次数，当开锁次数超过限定次数时，触发报警电路报警，同时信号触发信号送到放大整形电路中，锁定放大电路，从而达到自锁的功能。设计中的核心部分是检测电路，从1101序列脉冲作为开锁命令，进一步说明电子线路工作原理和开锁过程。第一声掌声是使脉冲检测电路进入一个工作周期的启动信号。它使10秒单稳延时电路输
13、出一个高电平，开启了时钟脉冲产生电路，并输出7个周期为1秒的方波，1101序列脉冲检测电路开始对输入信号进行识别。若在一连串的掌声中出现了“啪!啪!义!啪!”的节律时，意即输入信号中包含有1101序列脉冲，则检测电路有一个高电平输出高电平。此即开锁信号，继电器吸合，使开门电机运转，门被打开。时序逻辑电路要求输入信号x脉冲与时钟脉冲同步，即对拍手时机提出要求。由于检测电路所用JK触发器是在时钟脉冲下降沿出现时，发生状态转换，因此，当时钟脉冲高电平快要结束前拍掌，则x为1;拍掌太迟或不拍掌，则输入信号被当作00。为了满足时序电路这种同步工作的需要，掌握好拍掌时机，电路中设计了时钟脉冲指示电路。它由
14、两个不同颜色的光二极管（黄、红）来指示时钟脉冲高、低电平，当高电平时黄色发光二极管亮，表示时钟脉冲处在高电位，此时拍掌，X输入为1信号;不拍掌或在黄光熄灭以后再拍掌，输入x为0信号。从以上分析智能声控电子锁的工作原理中可以看出:拍掌太慢或太快，开不了锁;拍掌节律不符，开不了锁;不掌握开锁电路周期性，亦开不了锁。因此对于不懂使用方法，不知道拍掌特定节律的不速之客，乱拍手掌是绝对打不开锁的。当开锁次数超过限定次数是报警电路触发同时电路自锁增加了电路电子锁的安全性。2.2方案论证方案一：当第一个掌声启动开锁电路后，启动10秒延时电路进一步启动时钟脉冲产生电路整个电路开始工作。在时钟脉冲下 依次选通计数器1计数器4，在同步时钟脉冲下如果掌声信号输入为1101，则计数器1计数器4的Q1端输出依次为1101，计数器三的输出经过非门变低，四路信号经过与门输出为高电平，驱动开锁驱动电路工作，门打开。如果在同步时钟脉冲下接收的掌声信号不为1101，那么最后与门输出为低，开门电路不工作。开门次数通过一个计数器计数，当超过开门次数电路驱动报警电
