声控电子锁.doc

1.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保密性能。目前，锁还可在特定的系统中、按设定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，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。外文资料的中文译文数字电路介绍数字电路定义：用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路成为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。数字逻辑电路分类（按功能分）：1 组合逻辑电路 简称组合电路，它由最基本的逻辑门电路组合而成。特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出唯一地当时的输入值决定。电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻型电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。2 时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能原件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。数字电路的特点：1同时具有算术运算和逻辑运算功能数字电路是以二进制逻辑代数为数学的基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、储存、传输、控制、决策、等应用。2实现简单，系统可靠以二进制作为基础的数字逻辑电路，简单可靠，准确性高。3集成度高，功能实现容易集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的告诉发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的发展也用一些标准的集成电路块连接而成。对于非标准的特殊电路还还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。数字电路的应用：数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术各个领域。集成电路的发展：从20实际60年代开始，集成电路的发展经历了小规模、中规模、大规模和超大规模的发展阶段，下载正向规模更大的集成电路发展。到2000年，半导体动态随机贮存将达10位比，相当于每个芯片上10个元器件，电路实际规则将缩小0.1微米。6070年代，技术焦点是成熟电路的集成化。19701985年，技术发展的中心是微处理器和贮存器。1985年以后技术研究的热点是专用集成电路。进入大规模集成电路以后，设计技术的进步，特别是计算机辅助设计的发展起着越来越重要的作用。自1958年第一块集成电路问世后，1960年首批集成电路在美国出现。这属于小规模集成电路。由于工艺条件的限制，开始的集成电路大多是混合型的。这属于小规模集成电路。由于工艺条件的限制，开始的集成电路大多是混合型的，即综合了集成工艺和分离电子元件工艺。第一台集成电路计算机含有587块集成电路。随着集成电路工艺的改进和发展，到1964年集成电路的价格已经低于分离元件等有效电路的价格。通用计算机集成化的时代终于来临了。到60年代末，美国发展集成工艺所达到的水平已经可以用大规模集成电路来制造专用计算机。1969年自动化公司制成机载计算机S200的样机，它的中央处理器有24块大规模集成电路做成，每一块包含142到1050个晶体管。到70年代，已经可以把一电子计算机的中央处理不见集成在一个硅片上，诞生了集成的未处理器和微处理机。它不仅给工艺界带来了变革，也影响了整个人类的生活。1977年，超大规模集成电路工艺取得突破性进展，一片硅片上已经可以容纳1万以上的晶体管，16K位和64K位的存贮器生产出来。1985年英特尔公司推出的80386微处理器，集成度达到27万个晶体管。到90年代，多芯片集成方式在美国提出，对解决集成电路的规模有极大的益处。To introduce digital circuitDefinition digital circuit:With the completion of the digital signal for digital arithmetic and logic operations of computing circuits known as digital circuits, or digital systems. Because of its logic operations and processing logic, therefore, also known as digital logic circuits.Classification of digital logic circuits (according to 1, the combination of logic) Referred to as the combination of circuit, which is the most basic logic gate combination. Characterized by: the output value and only then enter the value, that is, the only output from the input output status of a state of change, similar to the resistance of the circuit ,such as the adder, decoder, encoder, date selector and so on, 2, sequential logic circuitsReferred to as the timing circuit, which is the most basic logic gates together with the logic of the feedback loop (output to the input) device or a combination of the circuit, with the combination of the nature of the circuits timing circuit is characterized by: not only depend on the output value of the input, but also with the state circuit in the past. It is similar to the energy storage device with the inductor or capacitor circuit, such as flip-flops, latches, counters, shift register, memory circuits, and so are the typical timing circuit devices.Digital circuit characteristics:1. At the same time with arithmetic operations and functions of logic operationDigital logic circuits based on binary math to algebra basis for the use of binary digital, not only for arithmetic operations and can easily carry out logic operations (and, or, non-judge, compared to deal with, and so on) and therefore extremely suitable for operations, compared with, storage, transmission, control, decision-making applications.2. Simple, reliable systemOn the basic of binary digital logic circuits, simple and reliable, high-accyracy.3. Hight integratrd, feature easy to avhieveHigh integration, small size, low-power digital circuit is one of the outstanding advantages.Circuit design, repair and maintainflexibility, with the development of high-speedin tegratedcircuit techonlogy, digital logic circuits of tegrated circuit technology, digital logic of chips as small-scale integration, the functions of chips as small-scale integarted circuits(SSI), inscale integarated circuits(MSI),large-scaleintedcircuits(LSI), ultra-large-scaleintegrated circuits (VLSI) from the development of the componment level, the device level, component level, board level to system-level rise. Componment level, board level to sytem-level rise. Circuit composed of just using standard cell chios connected. For the special non-standard circuit can also use programmable logic array circuit thtough the programming of arbitrary logic function.Application of digital circuit:Digital circuits and digital and digital electronic technology usedinawiderange of television, radar, communications, computer, automation, space science and technology in various fields.The development of integrated circuits:From thebeginning of the 1960s, the development of the integrated circuit has gone through small-scale, medium scale and large-scale and ultra-large-scale stage of development, is now an even large scale, the development of integrated circuits will reach more than 10, each the equivalent of 10 chip components, cirucit design rules will be reduced to 0.1micron. 60 to 70 years, is the focus of the technical maturity of the integrated circuit. From 1970 to 1985, technology development center is the microprocessor and memory. Research in 1985 after the application specific integrated circuit is hot. Into the large-scale integratedcircuits, design and technological progress, especially in the development of computer-aided design plays an increasingly important role.Since 1985, the first piece of integrated circuits come out, in 1960 the first batch of integrated circuits in the United States.This is a small-scale integrated circuits. As the process conditions, the begining of the integrated circuit are mixed, that is a combonation of technology and integrated electronic components separation process. The first integrated circuit computer comtaining 587 integrated circuits.With the impovement of the integrated circuit technology and development of the integrated circuit in 1964 the price had been below the separation of components fo the price of equivalent circuit.General integrated computer era has finally come. 60 to the end, the United States the development of integrated circuits can be used to create a dedicated computer. In 1969 the company made autmated om-board computer prototype of the D200, its central processing unit by 24 large-scale integrated circuits made, each piece contains transistors 142-1050. To the 70S, could have been a computers central processing components integrated into a silicon chip, the birth of the integration of microprocessors and microprcessor. It not only brings to the industry change, has affected the whole of human life. In 1977, VLSI Techology Breakthroughs have been made, on a silicon chip can accommodate more than 10,000 transistors, 16K and 64K-bit memory produced. In 1985the company introduced the Intel 80386 microprocessor, integarated.Reached 270,000 transistors. To the 90s, multi-chip integrated way in the United States to solve the probiem of the scale integrated circuits provide significant benefits.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：采用压电陶瓷片采集声音信号，经三极管C9013反向放大后触发一个NE555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二：由于单稳态触发器是低电平触发，时间比较短暂，报警不明显，不易觉察，而且没有设置掌声信号检测电路，电路不严谨，不予采用；方案二单稳态触发器是低电平触发，时间比较短暂，报警不明显，不易觉察，而且没有设置掌声信号检测电路，电路不严谨，不予采用。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，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。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指示电路计数器6图1. 基于门电路原理框图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路报警，且同时送出一个自锁信号到放大整形电路，是整个电路自锁，在报警后在可将计数器复位，则解除自锁。因此只有把握开门时间以及拍掌毫亿兆时节奏，才能使门打开，否则电路报警且自锁。方案二：当第一个掌声输入电路经过放大整形后送到JK触发器，同时启动10秒延时电路工作，延时电路进一步启动时钟脉冲产生电路，JK触发器是脉冲触发所以输入信号要在触发信号之前输入。当输入掌声信号为1101时，JK触发器经过一系列的状态转变，最后输入一个高电平，即开锁电平，驱动开锁驱动电路工作，门打开。当输入掌声信号不为1101时，JK触发器状态变化结果输出电平为低，即不能使门打开。经过计数器判断开门次数，当开门次数超过限定时，电路报警且信号返回到放大整形电路中使电路自锁，整个电路的安全性得到了保证。电路还设置了复位功能，使电路从新工作。2.3方案选择通过论证两种方案虽然实现过程不同，但是都能够实现设计要求的功能。通过框图我们可以看出方案一的