聲控電子密碼鎖

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1、物理與電子信息學(xué)院 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 成績(jī)?cè)u(píng)定表 專業(yè)：電子信息工程 班級(jí):12電信本學(xué)號(hào):120802054姓名: 鐘吉森 課題名稱 聲控電子鎖 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 與 要 求 1、設(shè)計(jì)制作一個(gè)由掌聲控制的電子鎖電路，輸入的掌聲信號(hào)中出現(xiàn)“啪啪’ ’的節(jié) 奏時(shí)，即輸入開(kāi)銀代碼 1101（代他可自行沒(méi)定），使電路輸出一個(gè)高電平脈沖，推 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，可將鎖打開(kāi)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可用發(fā)光二極管模擬，例如，用 紅燈亮表示關(guān)鎖.綠燈表示開(kāi)鎖。 2、擊掌的速度與電路的時(shí)鐘脈沖一致，例如每秒 1次，電路中應(yīng)設(shè)置一個(gè)指示燈指 示時(shí)鐘脈沖的變化。 3、擊掌距離要求在 1m范圍內(nèi)啟效。 4、若輸

2、入一次開(kāi)鎖彳擊!沫將鎖打開(kāi)，可至復(fù)進(jìn)行，若連續(xù)四次未將鎖打開(kāi)，電路發(fā) 出報(bào)警信號(hào)并自鎖。 設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： ①有合理的方案設(shè)計(jì)和論證、電路參數(shù)的計(jì)算、總原理圖和清單。 （0-20分） ②電路板制作、調(diào)試規(guī)范，有詳細(xì)制作和調(diào)試過(guò)程。 （0-10分） ③電路板測(cè)試合理，對(duì)性能指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)完整， 正確；進(jìn)行數(shù)據(jù)處理規(guī)范， 進(jìn)行了誤 差計(jì)算和誤差分析。（0-15分） ④對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，有體會(huì)，并能提出設(shè)計(jì)的改進(jìn)、建設(shè)性意見(jiàn)。 （0-5 分） 設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)： 電 子 作 品 成 績(jī) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： ①電路正確，能完成設(shè)計(jì)要求提出的基本功能。 （0-30分） ②電路板焊

3、接上2規(guī)范，焊點(diǎn)均勻，布局合理。 （0-20分） （具中直流電源部分占20%,功能部分80%） 電子作品成績(jī)： 課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題： 聲控電子鎖 專業(yè)班級(jí)： 12電信本 學(xué)生姓名： 鐘吉森 學(xué) 號(hào)： 120802054 指導(dǎo)教師： 陳建萍 設(shè)計(jì)時(shí)間：2014.3-2014.1 聲控電子鎖 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1 ． 設(shè)計(jì)制作一個(gè)由掌聲控制的電子鎖電路， 輸入的掌聲信號(hào)中出現(xiàn) “啪啪’ ’ 的節(jié)奏時(shí)， 即輸入開(kāi)鎖代碼 1101（代碼可自行設(shè)定 ） ， 使電路輸出一個(gè)高電平脈沖， 推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)

4、作， 可將鎖打開(kāi)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可用發(fā)光二極管模擬， 綠燈表 示開(kāi)鎖。 2 .擊掌的速度與電路的時(shí)鐘脈沖一致，例如每秒 1 次，電路中應(yīng)設(shè)置一個(gè)指 示燈指示時(shí)鐘脈沖的變化。 3 . 擊掌距離要求在 1m 范圍內(nèi)有效。 4 . 若輸入一次開(kāi)鎖信號(hào)末將鎖打開(kāi)，可重復(fù)進(jìn)行，若連續(xù)四次未將鎖打開(kāi)， 電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)并自鎖。 二、方案設(shè)計(jì)與論證 分析課題要求可知． 該題的主要任務(wù)是識(shí)別開(kāi)鎖的掌聲信號(hào)， 當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)鎖 的掌聲節(jié)拍代碼與設(shè)定的代碼相符時(shí)，電路輸出開(kāi)鎖信號(hào)。若用 LED 發(fā)光二極 管模擬執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，則相應(yīng)的指示燈發(fā)亮。 本題電路可由三大部分組成。其—‘是開(kāi)鎖信號(hào)形成

5、電路，它完成由擊掌 聲到序列脈外的變換。 可以設(shè)想用壓電陶瓷片將聲音節(jié)拍變成電脈沖信號(hào)， 然后 經(jīng)放大、整形變換成標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。其二是所設(shè)定的代碼，如 1101 這—開(kāi)鎖代 碼的檢測(cè)電路， 該電路在檢測(cè)到輸入脈沖中出現(xiàn) 1101 代碼時(shí)， 即輸出開(kāi)鎖信號(hào)。 其三是報(bào)警電路， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)連續(xù)三次有開(kāi)鎖信號(hào)到來(lái)但未獲成功時(shí)． 報(bào)報(bào)警電路進(jìn) 入工作狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)電路白鎖。 1.方案一 本方案采用數(shù)字邏輯電路來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，其原理框圖如下： 方案一原理框圖 圖2-1 非門 放大整形電 路 時(shí)鐘脈沖指亦電 踹 io秒單將延 時(shí)電路及蹤 沖產(chǎn)生電路 開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路 方案原理：當(dāng)

6、敲擊通過(guò)傳聲器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， 此電信號(hào)為負(fù)相脈沖信號(hào)，為 尖波。電信號(hào)通過(guò)放大整形電路轉(zhuǎn)化為正脈沖信號(hào)。 脈沖信號(hào)分別送到四個(gè)計(jì)數(shù) 器中，同時(shí)脈沖信號(hào)輸入10秒延時(shí)電路中，觸發(fā)電路延時(shí)，同時(shí)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生 電路輸出周期為1秒的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的高、低由指示電路顯示。將脈沖信 號(hào)送到計(jì)數(shù)器5中，將計(jì)數(shù)結(jié)果送到138譯碼器中，譯碼器輸出Y1、Y2、Y3、 Y4分別接在計(jì)數(shù)器的功能端，且分別選通計(jì)數(shù)器。 由于計(jì)數(shù)器由譯碼器選通，因此在敲擊的時(shí)候也要注意時(shí)間的把握， 計(jì)數(shù)器 在高電平時(shí)選通，因此在38譯碼器的輸出端分別接上非門，脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)器在 每個(gè)脈沖上升時(shí)候計(jì)數(shù)一次，同時(shí)選通4個(gè)并聯(lián)計(jì)數(shù)器中的一

7、個(gè)，所以要脈沖信 號(hào)為高電平后敲擊，由電路可以知道，必須先敲擊啟動(dòng)開(kāi)鎖電路，然后再按照正 確的開(kāi)鎖密碼開(kāi)鎖。當(dāng)敲擊信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)為 1101時(shí)，計(jì)數(shù)器1~計(jì)數(shù)器4的 Q1分別1101,計(jì)數(shù)器3輸出通過(guò)非門再與其他計(jì)數(shù)器輸出相與得到一個(gè)高電平， 即開(kāi)鎖電平。開(kāi)鎖電平驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖電路和開(kāi)鎖指示電路。 計(jì)數(shù)器6主要計(jì)數(shù)開(kāi)鎖次數(shù)，當(dāng)開(kāi)鎖次數(shù)超過(guò)限定次數(shù)啟動(dòng)報(bào)警電路， 同時(shí) 報(bào)警信號(hào)送到放大整形電路，使放大整形電路不工作，即自鎖。 .方案一 圖2-2方案二圖框 方案原理：采用壓電陶瓷片采集聲音信號(hào)，經(jīng)三極管 C9013反向放大 后觸發(fā)一個(gè)NE555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光

8、二極管工作， 發(fā)光二極管和蜂鳴器兩端用穩(wěn)壓管使電壓穩(wěn)定 2.方案三 圖2-3方案三圖框 方案原理： 由原理框圖可見(jiàn)， 該電子線路以脈沖數(shù)字電路為主體， 兼有音頻 放大部分。 圖中， 傳聲器是將一個(gè)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)負(fù)相尖脈沖， 經(jīng)過(guò)三級(jí)管 放大后觸發(fā) NE555 產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)，相當(dāng)于對(duì)信號(hào)的整形。正脈沖分兩路 信號(hào)分別送到檢測(cè)電路和 NE556。 NE556 內(nèi)部由兩個(gè) NE555 構(gòu)成，一個(gè)做 10 秒單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路另一個(gè)做脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路。 由放大整形后得到的脈沖信號(hào)經(jīng) 過(guò)反相送到延時(shí)電路， 觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路延時(shí)， 延時(shí)電路產(chǎn)生的正脈沖沖信號(hào)觸發(fā) 脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生

9、時(shí)鐘脈沖送到檢測(cè)電路， 為檢測(cè)電路提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖。 當(dāng)輸 入信號(hào)的信號(hào)不能使檢測(cè)電路啟動(dòng)開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路時(shí)， 必須經(jīng)過(guò)聲音信號(hào)再次觸發(fā) 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)，延時(shí)電路產(chǎn)生的正脈沖送到計(jì)數(shù)器，通過(guò)計(jì)數(shù)可以知道開(kāi)鎖次數(shù)， 當(dāng)開(kāi)鎖次數(shù)超過(guò)限定次數(shù)時(shí)， 觸發(fā)報(bào)警電路報(bào)警， 同時(shí)信號(hào)觸發(fā)信號(hào)送到放大整 形電路中，鎖定放大電路，從而達(dá)到自鎖的功能。 設(shè)計(jì)中的核心部分是檢測(cè)電路，從 1101 序列脈沖作為開(kāi)鎖命令，進(jìn)一步說(shuō) 明電子線路工作原理和開(kāi)鎖過(guò)程。 第一聲掌聲是使脈沖檢測(cè)電路進(jìn)入一個(gè)工作周 期的啟動(dòng)信號(hào)。它使 10 秒單穩(wěn)延時(shí)電路輸出一個(gè)高電平，開(kāi)啟了時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生 電路，并輸出 7 個(gè)周期為 1

10、秒的方波， 1101 序列脈沖檢測(cè)電路開(kāi)始對(duì)輸入信號(hào) 進(jìn)行識(shí)別。若在一連串的掌聲中出現(xiàn)了“啪 ! 啪! 啪! ”的節(jié)律時(shí)，意即輸入信號(hào) 中包含有 1101 序列脈沖， 則檢測(cè)電路有一個(gè)高電平輸出高電平， 此即開(kāi)鎖信號(hào)。 時(shí)序邏輯電路要求輸入信號(hào) x 脈沖與時(shí)鐘脈沖同步，即對(duì)拍手時(shí)機(jī)提出要 求。由于檢測(cè)電路所用JK觸發(fā)器是在時(shí)鐘脈沖下降沿出現(xiàn)時(shí)，發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換， 因此，當(dāng)時(shí)鐘脈沖高電平快要結(jié)束前拍掌，則 x 為 1; 拍掌太遲或不拍掌，則輸 入信號(hào)被當(dāng)作 00。為了 滿足時(shí)序電路這種同步工作的需要，掌握好拍掌時(shí)機(jī)， 電路中設(shè)計(jì)了時(shí)鐘脈沖指示電路。它由兩個(gè)不同顏色的光二極管（黃、紅）來(lái)

11、指 示時(shí)鐘脈沖高、 低電平， 當(dāng)高電平時(shí)黃色發(fā)光二極管亮， 表示時(shí)鐘脈沖處在高電 位，此時(shí)拍掌， X 輸入為 1 信號(hào)不拍掌或在黃光熄滅以 ; 后再拍掌，輸入 x 為 0 信號(hào)。 從以上分析智能聲控電子鎖的工作原理中可以看出拍掌太慢或太快， 開(kāi)不了 鎖拍掌節(jié)律不符，開(kāi)不了鎖 ; 不掌握開(kāi)鎖電路周期性，亦開(kāi)不了鎖。因此對(duì)于不 懂使用方法， 不知道拍掌特定節(jié)律的不速之客， 亂拍手掌是絕對(duì)打不開(kāi)鎖的。 當(dāng) 開(kāi)鎖次數(shù)超過(guò)限定次數(shù)是報(bào)警電路觸發(fā)同時(shí)電路自鎖增加了電路電子鎖的安全 性。 方案論證 方案一：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)掌聲啟動(dòng)開(kāi)鎖電路后， 啟動(dòng) 10 秒延時(shí)電路進(jìn)一步啟動(dòng)時(shí) 鐘脈沖 產(chǎn)生電

12、路整個(gè)電路開(kāi)始工作。在時(shí)鐘脈沖下依次選通計(jì)數(shù)器 1~計(jì)數(shù)器 4， 在同步時(shí)鐘脈沖下如果掌聲信號(hào)輸入為 1101，則計(jì)數(shù)器 1~計(jì)數(shù)器 4 的 Q1 端輸 出依次為 1101，計(jì) 數(shù)器三的輸出經(jīng)過(guò)非門變低，四路信號(hào)經(jīng)過(guò)與門輸出為高電 平，驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路工作，門打開(kāi)。如果在同步時(shí) 鐘脈沖下接收的 掌聲信號(hào) 不為 1101， 那么最后與門輸 出為低，開(kāi)門 電路不工作。開(kāi)門次數(shù)通過(guò)一個(gè)計(jì)數(shù) 器計(jì)數(shù)， 當(dāng)超過(guò)開(kāi)門次數(shù)電路驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警， 且同時(shí)送出一個(gè)自鎖信號(hào)到放 大整形電路，是整個(gè)電路自鎖，在報(bào)警后在可將計(jì)數(shù)器復(fù)位，則解除自鎖。因此 只有把握開(kāi)門時(shí)間以及拍掌毫億兆時(shí)節(jié)奏， 才能使門打

13、開(kāi)， 否則電路報(bào)警且自鎖。 方案二：由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)，時(shí)間比較短暫，報(bào)警不明顯，不 易覺(jué)察，而且沒(méi)有設(shè)置掌聲信號(hào)檢測(cè)電路，電路不嚴(yán)謹(jǐn)，不予采用。 方案三：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)掌聲輸入電路經(jīng)過(guò)放大整形后送到 JK 觸發(fā)器，同時(shí)啟動(dòng) 10秒延時(shí)電路工作， 延時(shí)電路進(jìn)一步啟動(dòng)時(shí)鐘脈沖 產(chǎn)生電路， JK 觸發(fā) 器是脈沖 觸發(fā)所以輸入信號(hào)要在觸發(fā)信號(hào)之前輸入。當(dāng)輸入掌聲信號(hào)為 1101 時(shí)， JK 觸發(fā) 器經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)轉(zhuǎn)變 ， 最后輸入一個(gè)高電平，即開(kāi)鎖電平，驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電 路工作，門打開(kāi) 通過(guò)分析， 結(jié)合設(shè)計(jì)電路性能指標(biāo)、 器件的性價(jià)比， 本設(shè)計(jì)電路選擇方案三。 三、單元電路設(shè)計(jì)

14、與參數(shù)計(jì)算 （功能部分電路） 1、聲音信號(hào)放大及整形 駐極體話筒將拍掌信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 此時(shí)信號(hào)還很微弱雜亂不規(guī)則， 因此 通過(guò)三極管將信號(hào)放大再送入 555整形為脈沖。C5取0.1ufC6取10uf為隔直作 用。右邊為 555 單穩(wěn)態(tài)電路 76 腳連接的 RC 可調(diào)節(jié)脈沖寬度。四腳為報(bào)警自鎖 信號(hào)輸入端， 555 正常工作時(shí) 4 端輸入高電平，報(bào)警自鎖信號(hào)產(chǎn)生時(shí)經(jīng)過(guò)異或門 輸入為低電平從而實(shí)現(xiàn)自鎖。 555 單穩(wěn)態(tài)電路請(qǐng)讀者自行查閱相關(guān)資料。 了開(kāi)鎖代碼 電路狀態(tài)為 1101。并設(shè)輸入仔號(hào)用變量X表示，輸出開(kāi)鎖信 So根據(jù)題面列出輸入、輸出狀態(tài)表如下 號(hào)用變量 Y表示，

15、 序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 輸入X 0 1 1 1 0 1 J 0 D 輸出r 0 0 0 0 0 1 0 0 0 狀態(tài)5 羽 $ ， 既 $3 54 8 $3 5d 狀態(tài)圖如下 1/0 X/Y 1/0 0{0 1/1 2、系列脈沖檢測(cè)電路 ①此部分為整個(gè)電路的核心部分，設(shè)輸入脈沖序列為 011101100,其午包臺(tái) 8/0 ②經(jīng)分忻發(fā)現(xiàn)，上述狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中的狀態(tài) S1和S4等價(jià)，可以進(jìn)行簡(jiǎn)化，因而 可以以得到經(jīng)簡(jiǎn)化后的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

16、 ③ 用兩位代碼對(duì)上述四個(gè)狀態(tài)進(jìn)行編碼，狀態(tài)編碼表和狀態(tài)圖如下； X/Y 表3-4-3狀態(tài)編碼表 1/0 于是得到編碼后的狀態(tài)表 襄3 4 4編瑪后的狀毒表 0 QL 1 04] Q+ y Y a 0 0 0 0 0 1 0 0

17、 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 n 1 0 0 1 i 0 0 0 1 1 ④列J,K端激勵(lì)表 根據(jù)JK觸發(fā)器的特征方程及編碼后的狀態(tài)表，列出各觸發(fā)器 J,K端的激勵(lì) 表 Jy 飛 Ji) *() y 0 X 1 X 1 X X 1 Q X 0 0 X 0 X 1 X 0 1 由知J、K的觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的激勵(lì)條件 0ftf J K 0 0 ( 0 X 0 1 1 X 1 0 X 1 1 1 1 X 0 ⑤用卡諾圖求Y及各J,

18、K的邏輯函數(shù)式 01 II 1( 0( 01 11 10 0 1 06 1C 島 0 1 組合邏輯電路中用兩輸入與非門，并希望所用與非門最少，故由卡洛圖簡(jiǎn)化得 下列邏輯函數(shù)式： J^Q\X^Qa=QXQ\X K^=QiXi / Ji —O^X j Ki = j X=OiOiiir=(?iCXiJL

19、四種功能。 CF Sd Rd J 輸 入「 輸出c Kr Qn+1* 加 甲 口 I*3 X十 1口 皿 X/ Xa Xf 并 * 0- 皿 X手 Xj Xf 對(duì) 甲Q 1口 0^ 2** 田 W 8 w 0. w 1+3 0^ 3 加 2 1口 I*3 1+* 侔 談. g * 2 T- 黑/ 史* 通過(guò)上面的分析得出的邏輯函數(shù)式連接出正確的 JK觸發(fā)器接線圖 通過(guò)上面的介紹我們可以知道當(dāng)輸入 X信

20、號(hào)依次為1101時(shí)，在電路圖最右邊的 元件的3腳輸出一個(gè)高電平，否則輸出一個(gè)低電平。其中 CP脈沖為整個(gè)電路提 供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，延時(shí)信號(hào)主要是在每一次開(kāi)鎖后是 JK觸發(fā)器復(fù)位。 NE556由兩個(gè)獨(dú)立的NE555夠成，在NE556的左邊夠成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電 路，延時(shí)10秒，即一個(gè)開(kāi)鎖周期。原理與上面 NE555相同，這里就不做介紹。 在NE556的右邊夠成一個(gè)多諧 振蕩器，且由單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)電路觸發(fā)。在電路中產(chǎn) 生周期為1秒的脈沖信號(hào)，為JK觸發(fā)器提供時(shí)鐘信號(hào)。觸發(fā)信號(hào)后面接兩個(gè)發(fā) 光二極管是為了指示電路高、低電平，當(dāng)脈沖為高電平時(shí)， LED3發(fā)光，反之, 則LDE2發(fā)光。指示

21、電路在指示何時(shí)拍掌時(shí)極其重要， 過(guò)快或過(guò)慢夠不能打開(kāi)電 子鎖，因此加上指示電路是十分必要的 4,開(kāi)鎖次數(shù)檢測(cè)及報(bào)警電路 當(dāng)74161的RD、LD、EP、ET分別為高時(shí)，當(dāng)2腳CP脈沖端有脈沖信號(hào) 時(shí)，在每個(gè)脈沖的上升沿時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)1。圖中電路的2腳CP脈沖為10秒延時(shí)電 路的輸出正脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，由 Q1、Q2、Q3、Q4輸出相應(yīng)的正脈沖次 數(shù)，Q4為最高位，由每次開(kāi)鎖都要使10秒延時(shí)電路產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)脈沖， 且脈沖 寬度約為一個(gè)開(kāi)鎖周期。在電路設(shè)計(jì)為最后多可以開(kāi)4次，由電路輸出可知：當(dāng) 第一次、第二次、直到第四次， Q4、Q3、Q2、Q1分別為0001、0010、0011、

22、 0100,由此可知當(dāng)?shù)?次開(kāi)鎖時(shí)Q3為輸出電平為高，三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路報(bào) 警。Q3的高電平送異或門一端，異或門兩腳都為高電平時(shí)輸出為低電平從而使 第一個(gè)555自鎖。我們?cè)?4161上加了一個(gè)復(fù)位電路，當(dāng)電路報(bào)警后，將 開(kāi)關(guān) 閉合，RD=0與門輸出為低，電路解除自鎖。 四、總原理圖及元器件清單 2.元件清單 圖4-1總原理圖電路 Quantity: References Value 1 R1 500 3 R2t R3t R6 10k 1 R4 15M 1 R5 47k 3 R7-R9 1M 3 D1-D3 LED 1 LS1 S

23、PEAKER 1 RV1 100k 1 U1 74LS86 1 U2 NE555 1 U3 74LSQ0 1 U4 74LS04 1 U5 74LS08 1 U6 NE556 1 U7 74161 1 U8 74LS76 1 U9 74LS11 3 Cl. c工 ca IOuF 4 C4. C6. C7t C9 100nF 1 C10 0 47jF 五、安裝與調(diào)試 1 .電路安裝 根據(jù)電路圖逐級(jí)連接電路，話筒有極性，與金屬外殼相連的那一腳為負(fù)，極 性電容注意極性，每一級(jí)輸入輸出留出夾子以待檢測(cè)， 74ls76

24、 引腳特別注意 VCCGND5 腳 13 腳。蜂鳴器也有極性。 具體連接時(shí)各芯片放置有大致位置，便于連接。 2 .電路調(diào)試 電路調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)整個(gè)電路能夠同步實(shí)現(xiàn)功能。第一個(gè) 555調(diào)節(jié)RC使輸 出脈沖周期1?2s,將NE556左邊的NE555通過(guò)對(duì)電容、電阻的調(diào)節(jié)使脈沖產(chǎn)生 電路的周期為 10 秒即一個(gè)開(kāi)鎖周期，結(jié)果可通過(guò)頻率計(jì)測(cè)得。然后通過(guò)調(diào)節(jié) NE55郎邊的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電品&使電路延時(shí)間為 1秒。同理調(diào)節(jié)NE555的外接電 容、電阻使其延時(shí)間達(dá)到要求 六、性能測(cè)試與分析 （ 1）測(cè)試步驟 1， 聲音信號(hào)放大及整形電路， 看能否作為 555 信號(hào)輸入信號(hào)， 2 端理論上是 輸

25、入一個(gè)低電平尖端不規(guī)則脈沖作為 555 輸入信號(hào)再經(jīng)過(guò)其整形為矩形脈沖。 2，脈沖整形電路，第一看四端是否為高電平，第二看單穩(wěn)態(tài)暫態(tài)持續(xù)時(shí)間 即調(diào)節(jié) RC。 3， 系列脈沖檢測(cè)電路， 與前端輸入相互隔開(kāi)， 采用高電平點(diǎn)觸方式輸入 1101 密碼看能否輸出開(kāi)鎖信號(hào)。 4， 556 右邊的 555 構(gòu)成多諧振蕩器， 電路檢測(cè)紅黃燈跳變節(jié)奏即拍掌節(jié)奏大 概 1~2 秒， 556左邊構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖周期，紅黃等停止跳動(dòng)周期即一 次開(kāi)鎖周期，大概 10 秒左右。查閱相關(guān)電路分別調(diào)節(jié) RC。 （ 2）測(cè)試數(shù)據(jù) 1，聲音信號(hào)有放大，但并沒(méi)有理論上一樣輸入一個(gè)聲音產(chǎn)生一個(gè)低電平脈 沖

26、，往里吹氣測(cè)量輸出電壓由萬(wàn)用表由 3V 向右偏轉(zhuǎn)。 2，初步測(cè)試 555 沒(méi)有脈沖輸出，檢測(cè)到 4 端電平為低，接高后輸出為高電 平但沒(méi)有暫穩(wěn)態(tài)， 原因是 2 輸入端為高電平。 斷開(kāi)前置輸入采用標(biāo)準(zhǔn)脈沖作為輸 入，調(diào)節(jié)變阻器使 R 使脈沖寬度在合適范圍。 3，系列脈沖檢測(cè)電路正常 4, 556左邊單穩(wěn)態(tài)電路周期設(shè)置為10s測(cè)得紅黃燈開(kāi)始停止閃爍為9s左右, 右邊555多諧振蕩即紅黃閃亮為1s。報(bào)警電路蜂鳴器正常。但是，自鎖信號(hào)減 小幅度過(guò)小，還不是低電平。 （ 3）數(shù)據(jù)處理 檢測(cè)之后各數(shù)據(jù)較為協(xié)調(diào) （ 4）結(jié)論分析（包含誤差分析） 本次設(shè)計(jì)除了聲音信號(hào)放大電路沒(méi)有實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能

27、，其余基本符合設(shè)計(jì)要 求。 聲音信號(hào)采集部分可能原因是三極管沒(méi)有工作在正常狀態(tài)下， 其余各部分電 路整體不是很協(xié)調(diào)基本符合要求。 七、結(jié)論 本次設(shè)計(jì)，包括聲音信號(hào)放大及整形電路，系列脈沖檢測(cè)電路，開(kāi)鎖時(shí)長(zhǎng)及 拍掌節(jié)奏指示電路，開(kāi)鎖次數(shù)檢測(cè)電路。 除了聲音信號(hào)放大電路和報(bào)警自鎖信號(hào)沒(méi)按預(yù)期要求出現(xiàn)之外， 其余設(shè)計(jì)基 本符合要求。采用高電平觸發(fā)方式代替拍掌信號(hào)，發(fā)現(xiàn)有開(kāi)鎖信號(hào)即綠燈閃爍， 多次觸發(fā)產(chǎn)生報(bào)警。 優(yōu)點(diǎn)， 很人性化考慮到各種不良因素所產(chǎn)生開(kāi)鎖干擾進(jìn)行了優(yōu)化， 比如拍掌 節(jié)奏指示，比如報(bào)警自鎖。 缺點(diǎn)， 聲控電子鎖在信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理方面做的不好， 由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù) 字

28、信號(hào)存在著很大的誤差，信號(hào)不能按理想化的數(shù)字電路的兩種狀態(tài)進(jìn)行傳輸。 芯片由不同的廠商生產(chǎn)也會(huì)存在誤差。 比如自鎖信號(hào)由計(jì)數(shù)器輸出， 兩個(gè)高電平 經(jīng)過(guò)異或門， 本來(lái)出來(lái)的是低電平， 實(shí)際上輸出端只有小幅度減小并不是低電平。 解決方法和建議， 用模塊化思想處理各級(jí)電路， 用理想化信號(hào)檢測(cè)相關(guān)電路。 讀者在設(shè)計(jì)之初一定要熟悉電路原理。 電路一定仿真正確， 清楚每一級(jí)電路和芯 片的作用。檢測(cè)時(shí)用萬(wàn)用表很容知道各輸出輸入端的狀態(tài)。 八、參考文獻(xiàn) 1 ． 《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 湖南大學(xué) 彭介華 2 ． 《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 3 ． 《新穎實(shí)用電子設(shè)計(jì)與制作》 4 ． 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》