【正文】 來越多。隨著外國技術(shù)的涌入中國的防盜系統(tǒng)也在跟隨世界的變化而更新。中國防盜技術(shù)的發(fā)展整體落后于世界的平均發(fā)展水平。大部分家庭依舊使用傳統(tǒng)的機械防盜鎖作為自家的防盜系統(tǒng)而國外的電子系統(tǒng)尚未普及。隨著中國科學(xué)技術(shù)的進步，國民素質(zhì)的提高創(chuàng)新能力的增強我國在防盜系統(tǒng)的研究上。將逐步追趕世界水平并不斷進步達到跟世界水平相同的層次。 本論文主要內(nèi)容 本論文旨在設(shè)計一款基于單片機的聲控電子鎖，該電子鎖能夠?qū)崿F(xiàn)聲音控制的功能，能夠通過輸入一系列聲音數(shù)據(jù)控制鎖的開啟與關(guān)閉，該聲控電子鎖的主要功能依舊為實現(xiàn)鎖具的基本功能，保護人民的生命財產(chǎn)安全，但本設(shè)計改變了以往的鎖具的機械控制結(jié)構(gòu)，改用電子控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電子鎖的設(shè)計。本論文將對該聲控電子鎖的功能與實現(xiàn)結(jié)構(gòu)進行分析，分析實現(xiàn)聲控電子鎖應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)。并依據(jù)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計，對系統(tǒng)的硬件單元進行設(shè)計。系統(tǒng)的硬件單元包含中央控制器，本設(shè)計將對中央控制器的控制電路，電源電路，接口電路等電路進行設(shè)計。之后，本設(shè)計將對聲音傳感電路進行設(shè)計，聲音傳感電路包含駐極體話筒，聲音放大電路等電路設(shè)計，同時，本設(shè)計將對顯示模塊進行設(shè)計，對顯示器件進行選型與設(shè)計，將完成整個系統(tǒng)地硬件電路設(shè)計。完成硬件電路設(shè)計之后，本設(shè)計將對系統(tǒng)地軟件程序進行設(shè)計，軟件程序包含聲音傳感程序，顯示程序，密碼判斷程序，系統(tǒng)加密程序等諸多程序組成，本設(shè)計將在完成系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計與軟件程序設(shè)計后，購買相關(guān)實際電子元器件等，對實際電路進行組裝，并對實物進行調(diào)試，完成本設(shè)計的所有設(shè)計功能。 第二章 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計 系統(tǒng)的功能設(shè)計本設(shè)計旨在設(shè)計一款聲控電子鎖，替代傳統(tǒng)的機械鎖設(shè)計，系統(tǒng)使用聲音密碼作為系統(tǒng)密碼，系統(tǒng)具有聲音密碼控制，液晶顯示，密碼錯誤報警等功能，主要功能如下所示。（1）聲音密碼控制功能：系統(tǒng)通過一定的聲音密碼對整個系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)能夠識別聲音數(shù)據(jù)，并對聲音密碼進行記錄，通過有聲與無聲兩種方式，對密碼進行錄入，當(dāng)錄入的密碼正確時，系統(tǒng)可將門鎖打開，錯誤時，不打開門鎖，以此來替代傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)。（2）液晶顯示功能：能夠通過液晶顯示對系統(tǒng)的狀態(tài)進行實時顯示，并對用戶的操作給與一定的指導(dǎo)，例如，無密碼輸入時顯示歡迎界面，輸入密碼時提示用戶輸入密碼，密碼輸入正確顯示輸入正確，輸入錯誤時顯示輸入錯誤信息，幫助用戶完成整個操作，提供友好的人機交互功能。（3）報警功能：當(dāng)用戶輸入密碼錯誤次數(shù)過多時，系統(tǒng)能夠提供報警功能，報警功能包括聲音報警與光報警，報警存在的意義為若為外人闖入，報警聲能夠震懾罪犯，阻止其闖入，同時能夠吸引其他住戶的注意，阻止罪犯犯罪。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)主要包含輸入設(shè)備，中央控制器，輸出設(shè)備幾部分組成，其組成結(jié)構(gòu)如圖21所示。圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 其中輸入設(shè)備為拾音器與功率放大器，拾音器作用為感知外界聲音，并轉(zhuǎn)換為電信號，由于拾音器的轉(zhuǎn)換功率較小，輸出功率不足以被中央控制器感知，因此需要與功率放大器配合使用，功率放大器負責(zé)對電信號進行放大，放大至單片機能夠識別的狀態(tài)，之后將聲音數(shù)據(jù)傳送至中央控制器，中央控制器為系統(tǒng)的核心，負責(zé)整個系統(tǒng)的運行。輸出設(shè)備包括顯示器件，門鎖控制器以及聲光報警器組成，顯示器件能夠?qū)ο嚓P(guān)信息進行顯示，輔助用戶開鎖，門鎖控制器負責(zé)對門鎖進行控制，能夠控制門鎖的開啟與關(guān)閉，而聲光報警單元作用是發(fā)出聲光報警，在用戶輸入密碼錯誤次數(shù)過多時，發(fā)出聲光報警，提醒用戶或起到震懾犯罪的功能，系統(tǒng)的各個模塊共同組建成該系統(tǒng)，各個模塊缺一不可，相互配合，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。第三章 聲控電子鎖硬件設(shè)計 中央控制器設(shè)計中央控制電路是整個系統(tǒng)的核心，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，本設(shè)計選用Arduino控制器作為我們系統(tǒng)的核心，該控制器有眾多分支，我們使用最常用的Arduino Uno作為我們的控制器設(shè)計，其引腳多，技術(shù)成熟，適合長時間運行。Arduino Uno控制器如下圖所示：圖31 Arduino Uno控制器其控制芯片為Atmel328p，為8位單片機設(shè)計，內(nèi)置32K程序存儲器與2K內(nèi)存存儲器，最大時鐘頻率40MHz，帶有1K容量的EEPROM，該芯片共32枚引腳，含有6通道的10位ADC,6枚PWM輸出引腳，其運行速度能夠滿足我們的要求，也可滿足本論文的設(shè)計要求，因此，我們選擇該控制器作為我們的控制器設(shè)計。該控制器共有14位數(shù)字引腳，6位模擬引腳，模擬引腳也具備數(shù)字信號輸入輸出功能，帶有一個串口，一個電源輸入引腳，其采用的控制芯片速度是普通51單片機的幾倍，擁有更加強大的控制能力。： Arduino Uno控制器引腳功能引腳名稱功能0數(shù)字信號輸入輸出引腳0號引腳，同時作為串口信號RX端。1數(shù)字信號輸入輸出引腳1號引腳，同時作為串口信號TX端。213數(shù)字信號輸入輸出引腳，帶有~的引腳可作為 PWM脈沖寬度調(diào)制信號輸出引腳。A0A5模擬信號輸入引腳，同時可兼用作數(shù)字信號輸入輸出引腳。AREF模擬輸入信號，參考電壓。IOREFIO引腳接口信號參考電壓。5V5V電壓輸出GND電源地VIN外部電源輸入引腳，支持最大外部輸入電壓12V。 在編寫程序?qū)σ_進行操作時，需先定義引腳功能，之后對引腳進行操作。 顯示模塊設(shè)計顯示模塊的作用是顯示設(shè)置的結(jié)果，顯示數(shù)據(jù)較少，因此，我們選擇雙行顯示模塊LCD1602負責(zé)對測量結(jié)果進行顯示。LCD1602是非常常用的顯示器件，支持雙行顯示，每行16個字符，共計32個字符，常見的1602模塊如圖32所示：圖32 LCD1602模塊其支持4位傳輸模式與8位傳輸模式，可塑性大，通常LCD1602模塊都支持背光，其使用點陣液晶顯示板，每個字符占據(jù)5x11個點陣，共可顯示兩行，其支持ASCII碼顯示，自帶字庫，可直接輸送ASCII碼序號。在LCD1602啟動時，需對其進行初始化設(shè)置，： LCD1602控制命令表RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0說明清顯示0000000001將DDRAM填滿20H,并且設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到00H歸位000000001*設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到00H,并且將游標移到開頭原點位置。這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容顯示開關(guān)控制0000001DCB[D=1: 整體顯示 ON]，[C=1: 游標ON]，[B=1:游標位置反白允許]進入模式設(shè)置00000001I/DSI/D=1，光標或閃爍向右移動，AC增加1。I/D=0，光標或閃爍向左移動，AC減少1，S整個顯示移動光標或顯示移位指令000001S/CR/L**光標或顯示移位指令可使光標或顯示在沒有讀寫數(shù)據(jù)的情況下，向左或向右移動,指令不改變DDRAM 的內(nèi)容功能設(shè)定00001DLNF**[DL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)],[N=0/1,單行/雙行顯示],[F=0/1,5*8/5*10點陣顯示模式]設(shè)置CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0CGRAM地址設(shè)置指令設(shè)置CGRAM地址指針,設(shè)定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0DDRAM地址設(shè)置指令設(shè)置DDRAM地址。一行地址范圍00H~4FH,兩行DDRAM地址第一行00H~27H，第二行40H~67H,讀忙標志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0BF：忙標志位,BF=1，模塊正在進行內(nèi)部操作，此時模塊不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0，模塊可以接受外部的指令和數(shù)據(jù)。 寫RAM指令10D7D