聲控電子鎖設(shè)計方案

聲控電子鎖設(shè)計摘要嘆錯吹隨著寶科技糕的發(fā)炊展與元進(jìn)步嘉，人銹們的肝生活忌習(xí)慣測也逐輔漸受嫁到新始的科等技技任術(shù)的色影響鞋，而脈逐漸師發(fā)生野改變烘。鎖喝具作駕為生示活中亂最常形用的軌設(shè)備剝之一遼，經(jīng)暈過了悔幾百待年的妄發(fā)展錄，其奔功能趙未發(fā)含生重歪大變雕化，小但其暑結(jié)構(gòu)掀設(shè)計墻隨著留科技計的進(jìn)因步而削進(jìn)步紋。本芹設(shè)計癥提出叫了一牌種聲驢控電妥子鎖忌的設(shè)較計，勤該設(shè)吩計利酬用聲士音作歌為控哨制鎖霉具開找關(guān)的后鑰匙屠，實(shí)計現(xiàn)了濫免鑰地匙開肥鎖功筑能，中方便幸人們南的出蹄行。橫本次廟設(shè)計泛使用環(huán)聲音吉傳運(yùn)感器戶模塊刪與單打片機(jī)筒設(shè)計猾，聲伶音傳勵感器頂使用臨駐極糞體話號筒與倆相關(guān)附放大威電路博的設(shè)槳計，努單片愿機(jī)采和用速鄰度較描快的物At俘me匙l的濫AV剖R系損列單逃片機(jī)徐，實(shí)未現(xiàn)了職對整英個鎖巖具的忍控制往功能侍。逗本次瘋設(shè)計叨將對共整個垃系統(tǒng)晉的硬種件單躲元與哀軟件端程序潛進(jìn)行歷設(shè)計咽，硬逝件包要括中默央控粉制電哈路的哀設(shè)計奏，顯閱示單浴元設(shè)莖計，摧聲音股識別絕與傳灘感系僵統(tǒng)的償設(shè)計曬以及駛相關(guān)條執(zhí)行拜單元吹的設(shè)運(yùn)計。越而對糧軟件已程序慣的設(shè)收計包賠括對嚇顯示易程序楊的設(shè)娃計，稼對聲世音識首別控犬制程淚序的饅設(shè)計晴等。獲系統(tǒng)雷的軟健件程踐序與汽硬件激系統(tǒng)尖相互北配合葡共同詞完成日系統(tǒng)歇地工企作，施實(shí)現(xiàn)糠聲音晝控制蘭的功鑰能。受該聲壺控電凍子鎖犯設(shè)計陳能夠余實(shí)現(xiàn)茫聲音俯控制痰開啟剃，替疲代目捷前的伯機(jī)械宿鎖設(shè)顯計，晌為未噴來的雖鎖具蜓實(shí)現(xiàn)紡形式亂之一療。鞭關(guān)鍵解字：伴聲控旨；電賀子鎖送；A哪VR伍；傳銳感器丘Ab內(nèi)st記ra買ct贏Wi特th涌t趨he形d漫ev箭el介op壤m(xù)e樣nt工a虜nd茅p曲ro貿(mào)gr徐es罷s包of檢s棵ci知en岸ce默a比nd唉t四ec梁hn遭ol拔og汪y,末p虛eo縣pl拾e'墳s蜂li把vi距ng迅h澆ab繡it襪s后ar澇e遮gr蒸ad羞ua嘉ll帶y茂af伶fe箭ct敗ed葵b增y運(yùn)ne卸w錦te星ch炒no豎lo唐gy崖a華nd勵t旗ec批hn磨ol尺og躺y,瞎a礙nd幻g允ra泰du責(zé)al捏ly面c蔽ha旦ng拜e.搶A壘s歷on挪e忌of癥t棟he刷m況os裕t衣co捐mm兵on套ly助u燃se族d對de絮vi賽ce匠s過in個d咐ai累ly近l工if否e,使t鋼he蘋l書oc氏k家ha玉s矮no萄t濫ch旺an椒ge丟d邊si池gn融if青ic撿an披tl玉y賭in據(jù)f辦un晶ct籃io樸n歲af辛te赴r售hu斬nd浸re建ds乘o津f耐ye箏ar復(fù)s嶼of格d潤ev兇el諒op喊me截nt魯,世bu弟t沸it繭s甲st引ru裳ct刷ur緩al璃d醉es吊ig怠n階ha圍s悠im鮮pr呢ov副ed役w鐵it扭h刻th緊e弦pr夜og皺re員ss骨o浩f監(jiān)sc廣ie熊nc派e幸an廟d三te使ch號no今lo蜻gy友.滑Th熔is玉d步es腰ig植n渴pu塵ts聾f希or剩wa搬rd固a廟d域es波ig脾n仰of匯s謠ou茫nd授c隙on子tr朋ol挪e辯le葉ct蒸ro胳ni翁c勝lo考ck毅,俱wh甲ic個h吵US柔ES商s瓜ou漏nd槍a指s尤th若e懶ke忍y畏to蒸c工on崖tr姨ol爪t耀he胡l飛oc右k鉤sw某it瘋ch僚a電nd午r圈ea慨li汗ze棗s常th乓e角fu然nc愚ti悄on傻o甚f邪ke酬yl付es跳s塑op俗en千in翠g被an臥d頃lo雞ck紗in擁g,否s冶o龍as細(xì)t夜o糕fa服ci胃li縱ta幼te弄p罪eo鍋pl咳e'黑s諒tr烏av滾el些.妙Th惹is秀d味es絞ig罩n暮US纏ES省s蝕ou無nd蹤s飽en坊so狹r涼mo占du復(fù)le鍛a繞nd來m謊ic榴ro考co拾nt持ro葬ll寶er榴d性es決ig幟n,附s雪ou剃nd渣s置en忠so振r昌us影in抗g光th飽e織el絕ec拳tr燙et護(hù)m閘ic扮ro騙ph學(xué)on弄e勾an游d犧th奪e犁re厭la醫(yī)te齡d過th稱e嫌de藥si疫gn氣o蜂f毫th化e評am態(tài)pl畫if趁yi牢ng夏c迷ir兵cu伏it鹽,尸si沙ng今le犬c禾hi儲p猾mi著cr注oc班om裳pu涂te慕r桶us盤in怨g廊fa愿st萌A偏tm折el劇A胖VR擠s呀er滴ie李s互MC悲U,圍r壯ea尺li乖ze乏s辣th殊e競co輪nt蠻ro蟲l旱fu禿nc費(fèi)ti呈on鑰o覺f灶th都e遺lo只ck滋.常Un責(zé)it前,倒th聰e罩de職si依gn蔑w德il正l爆be稻f銹or注t迅he奸w龜ho施le柴s起ys躬te上m吵ha渡rd俯wa脅re匠a臭nd擺s陰of處tw廚ar馳e繳de殃si統(tǒng)gn足,紀(jì)ha臺rd殲wa酸re巷i剛nc拜lu仔di朵ng膠t躬he仿d邪es裁ig煤n鑒of仇t控he植c們en酬tr丟al耀c鼻on社tr圖ol對c賀ir生cu壓it封,互th昂e述di斤sp該la皆y積un駁it硬d喪es輔ig斯n,膚v幻oi酷ce抗r環(huán)ec浮og暗ni槍ti居on侮i裳s格as員so洲ci啄at澆ed績w演it善h敞th趟e子de培si電gn咐o嘆f險th液e爬se永ns辛or丸s巷ys炕te洞m漿an童d共th訂e肺ex錯ec歸ut南io悠n垮un票it再d融es址ig覆n.詢T古he齒s則of齊tw酷ar副e深pr轟og稈ra片m謎de宗si跟gn抓i呢nc悶lu徑de脈s裳th養(yǎng)e產(chǎn)di億sp產(chǎn)la縮y場pr竭og乳ra闊m啄de柄si烈gn鬼,量th蹈e侮vo版ic廊e椒re幣co賀gn腎it忍io末n蠶co猾nt纖ro昏l閃pr含og法ra根m蠶de笛si廈gn淚a栽nd鴿s簡o箭on黎.告Th務(wù)e浴so駝ft鉗wa獲re候p坐ro抽gr胳am著o毅f卡th癥e紡sy哥st壺em群a尊nd失t意he病h貌ar呢dw遙ar她e田sy寶st告em奧c寸oo刷pe惕ra絲te尋t讀o新co剖mp是le潤te牢t燦he粗w收or越k貴of趁t跌he買s窄ys肥te象m綱an銀d且re挪al替iz退e東th旦e兩fu截nc除ti允on就o枯f拾so裙un幫d彎co聽nt熟ro餓l.畢T喝hi嘴s嘆so營un墻d熟co冷nt坦ro披l鍋el罪ec道tr罪on盡ic稼l臟oc產(chǎn)k早de鐵si它gn噴c瓜an但r蠻ea騰li絹ze括s乏ou母nd洪c點(diǎn)on谷tr絨ol宅o縫pe什ni且ng撒,菠re推pl燈ac互in萬g稅th催e偶cu存rr傻en腰t姥me分ch償an李ic設(shè)al取l唱oc尸k似de效si啊gn煙,耐as齒o茄ne俱o趨f(xié)晝th義e由fu攝tu米re芹l槐oc遍k靈im場pl帽em島en鐮ta洪ti棄on瓜f貿(mào)or點(diǎn)ms概.毯Ke瞎y角wo懷rd虹s:聾v腥oi司ce平c圖on晃tr蘭ol用;游El廉ec靈tr賠on能ic溜l私oc怠k;仿A洞VR亡.贈Th煌e宰se津ns律or滋目置錄TOC\o"1-3"\u使摘要購側(cè)2胸Ab羽st瓦ra呀ct想3印第一聯(lián)章懶緒論辨造4心1.讀1奴本設(shè)閃計研去究背淘景及論意義撇主4粗1.掠2詢國內(nèi)僵外研益究現(xiàn)變狀慕里5幫1.組3駁本論迷文主該要內(nèi)驗(yàn)容尚壺6量第二茅章白系統(tǒng)肢的結(jié)糟構(gòu)與哄功能解設(shè)計帽烤7肌2.塔1距系統(tǒng)鼠的功迷能設(shè)冊計盞緊7凳2.棋2古系統(tǒng)曬的結(jié)戰(zhàn)構(gòu)設(shè)查計扣攏7綱第三績章鴨聲控?fù)p電子娘鎖硬犯件設(shè)脂計單輸9辦3.禽1勤中央扒控制論器設(shè)投計靈該9拳3.黃2批顯示速模塊摸設(shè)計販魂10癢3.氏3糊聲音餐傳感宇器設(shè)違計串截14扛第四兩章磚軟件繳程序刑設(shè)計炸民16祝4.沿1輕顯示折程序板設(shè)計顏云16膜4.瞇2婆密碼泡識別漿程序伴設(shè)計吩凝19潑4.敗3降系統(tǒng)汗總程壁序設(shè)圈計漲昆26暖第五撞章宰系統(tǒng)議的組珠裝與佳調(diào)試雨逼28耀5.吧1簡系統(tǒng)臥的組館裝臘呼28述5.鍛2墨系統(tǒng)岔的調(diào)購試醫(yī)志29妄參考尤文獻(xiàn)局綁31狂致謝磚旨33營第一丹章思緒論型1.裙1印本設(shè)歇計研既究背姻景及害意義耀隨著忌科技廚的進(jìn)厚步與禍社會刻的發(fā)座展，血人們乞生活綱水平內(nèi)越來訊越高郊，生廣活也猴越來攻越方態(tài)便。應(yīng)我國繁乃至處世界棕鎖具拐的發(fā)郊展經(jīng)跪歷了林幾百旦年時狐間，藥已經(jīng)誼進(jìn)化碰成相股對完釋善的肚結(jié)構(gòu)峰。鎖鞠具經(jīng)蜜過了貨幾百飲年的冰變化特與發(fā)翁展，贏其基歪本功昆能未辟發(fā)生曉根本質(zhì)性的糾變化討，依圾舊為輸為人旗們的改生命虎財產(chǎn)盒安全燃保駕里護(hù)航仿。但著隨著豪科技勺的進(jìn)近步與丟發(fā)展豎，鎖扇具的譜形式累更加期多樣臣，結(jié)敲構(gòu)也或更為壩復(fù)雜壩，更憂難被帶破解狹。發(fā)張展至涼今，仁人們布最常夕用的鬧鎖具您依舊腔為機(jī)槍械結(jié)方構(gòu)，替隨著凝電子舍科技孕的進(jìn)愚步與籠發(fā)展牲，新備式的濫電子且鎖逐侮漸發(fā)琴展起嚼來，趣最為陶常用脅的即跡為常裝見的撞樓宇形門電辮磁鎖撲，其蘋為電寧子鎖匆的一糾類代嗓表，蘇其內(nèi)抱部采璃用電廁磁結(jié)浩構(gòu)控楊制鎖容具的像開啟采與關(guān)血閉，烘利用隆射頻溝識別屆技術(shù)纖或遠(yuǎn)暢程開植鎖功透能，盲能夠隱將鎖釀打開陳，實(shí)柜現(xiàn)無紛鑰匙末開鎖界。該捏鎖并籠非真浩正意巖義上襖的電綠子鎖貍。下其任蔽然采柴用機(jī)私械式蒸設(shè)計邊，配仰有鑰逮匙開賴孔，衡加密悉方式善以機(jī)腥械式孤加密蔥為主瞇，但偷能夠營實(shí)現(xiàn)濤一定蓄的電惜子鎖鋸性能嚇，能弊夠?qū)嵵郜F(xiàn)非紀(jì)接觸趨式開底鎖功視能。宿隨著鳴電子遙技術(shù)界的發(fā)燭展與銀加密歡技術(shù)靜的進(jìn)北步，畏新式役的智但能門勝鎖逐喘漸涌甚現(xiàn)出秀來。界智能肝門鎖曠采用潛電子頁加密河的方盤式，奏采用旱全電序子結(jié)敏構(gòu)設(shè)母計，敘配合莖智能槍識別所的方錄式，身能夠被實(shí)現(xiàn)妹人臉燃識別忍，指任紋識剝別，滲虹膜慨識別共等多宜種識叨別方立式開車啟電鴨子鎖住。降此類信電子突鎖的因設(shè)計儲大大掉方便該了人廈們的鑒出行棍，人鵝們出貪行不槽再需情要攜買帶大解量的虜鑰匙詠，也恢不必單再擔(dān)圈心因堆鑰匙膨丟失筐或忘飼記攜廈帶造堡成無裝法進(jìn)獨(dú)門的忍情況五發(fā)生儀。市本次去設(shè)計釘提出渾了一克種新毫式的椅聲控喉電子世鎖的邪設(shè)計讀，該弟設(shè)計醒使用示聲音濟(jì)作為漲識別震密碼僚，通飼過不芝同的考聲音虛組合茂形式描組成牛一組裁聲控錫密碼蚊，電峽子鎖缸通過管識別洲該密古碼，椒控制挪鎖的骨開啟淺與關(guān)傳閉，御可以液大大鉤方便寬人們頭的生仍活與嶺出行已，實(shí)格現(xiàn)無島鑰匙周開鎖忌的操表作。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀家庭防盜措施伴隨著家庭概念的產(chǎn)生而產(chǎn)生。最初的防盜措施僅僅為一扇門經(jīng)過了幾十上百年的發(fā)展。才產(chǎn)生了鎖具，鎖具經(jīng)過了幾千年的發(fā)展。到今天仍舊為家庭防盜最主要的措施。從第一只鎖具誕生到今天本所的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了成百上千年的時間。鎖具的根本功能并未發(fā)生變化，其主要作用依舊為保護(hù)居民財產(chǎn)安全。第一次鎖具由中國人發(fā)明。但隨著時代的發(fā)展，外國技術(shù)的不斷進(jìn)化使得國外防盜措施水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國，尤其在近些年現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展以及人們創(chuàng)新能力的提高。使得國外的防盜措施的防盜水平也越來越高。隨著時代的發(fā)展與科技的進(jìn)步。國外科技依舊在不斷發(fā)展之中，國外的防盜水平也將越來越高。目前已出現(xiàn)了各種各樣的新式防盜設(shè)施，例如指紋鎖，密碼鎖，人臉識別等身份識別模式，使用紅外探測等方式設(shè)計的防盜系統(tǒng)也越來越多。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(jī)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(jìn)步，國民素質(zhì)的提高創(chuàng)新能力的增強(qiáng)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(jìn)步達(dá)到跟世界水平相同的層次。1.3本論文主要內(nèi)容本論文旨在設(shè)計一款基于單片機(jī)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(shí)現(xiàn)鎖具的基本功能，保護(hù)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(jī)械控制結(jié)構(gòu)，改用電子控制結(jié)構(gòu)，實(shí)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析實(shí)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(jìn)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(jìn)行設(shè)計。之后，本設(shè)計將對聲音傳感電路進(jìn)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(jìn)行設(shè)計，對顯示器件進(jìn)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(jìn)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(shí)際電子元器件等，對實(shí)際電路進(jìn)行組裝，并對實(shí)物進(jìn)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2.1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(jī)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(jìn)行控制，系統(tǒng)能夠識別聲音數(shù)據(jù)，并對聲音密碼進(jìn)行記錄，通過有聲與無聲兩種方式，對密碼進(jìn)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(jī)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(jìn)行實(shí)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(jī)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。2.2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2-1所示。圖2-1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(fù)責(zé)對電信號進(jìn)行放大，放大至單片機(jī)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(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的運(yùn)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(jìn)行顯示，輔助用戶開鎖，門鎖控制器負(fù)責(zé)對門鎖進(jìn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。第三章聲控電子鎖硬件設(shè)計3.1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(yùn)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ArduinoUno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(yùn)行。ArduinoUno控制器如下圖所示：圖3-1ArduinoUno控制器其控制芯片為Atmel328p，為8位單片機(jī)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(yùn)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，同時具備3.3V與5V電壓輸出功能，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(jī)的幾倍，擁有更加強(qiáng)大的控制能力。其各個引腳作用如表3.1所示：表3.1ArduinoUno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。2-13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。A0-A5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3.3V3.3V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(jìn)行操作時，需先定義引腳功能，之后對引腳進(jìn)行操作。3.2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(fù)責(zé)對測量結(jié)果進(jìn)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3-2所示：圖3-2LCD1602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(diǎn)陣液晶顯示板，每個字符占據(jù)5x11個點(diǎn)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(jìn)行初始化設(shè)置，初始化命令如表3.2所示：表3.2LCD1602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(biāo)移到開頭原點(diǎn)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(biāo)ON]，[B=1:游標(biāo)位置反白允許]進(jìn)入模式設(shè)置00000001I/DSI/D=1，光標(biāo)或閃爍向右移動，AC增加1。I/D=0，光標(biāo)或閃爍向左移動，AC減少1，S整個顯示移動光標(biāo)或顯示移位指令000001S/CR/L**光標(biāo)或顯示移位指令可使光標(biāo)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(diǎn)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(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0BF：忙標(biāo)志位,BF=1，模塊正在進(jìn)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10D7D6D5D4D3D2D1D0將數(shù)據(jù)D7-D0寫入到內(nèi)部的RAM,將用戶自定義的字符寫入CGRAM中，D7~D5為000，D4~D0為5點(diǎn)的字模數(shù)據(jù)讀RAM指令11D7D6D5D4D3D2D1D0從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7——D0其引腳圖如圖3-3所示：圖3-3LCD1602引腳圖LCD1602共有16枚引腳組成，其中1號腳為電源地腳，2號腳為電源正極引腳，VCOM腳為對比度調(diào)節(jié)引腳，RS引腳為命令數(shù)據(jù)標(biāo)志位，0為寫入指令，1為寫入數(shù)據(jù)，RW引腳為讀寫標(biāo)志位，0為寫入，1為讀取，E為使能引腳，高電平有效，P00-P07為數(shù)據(jù)命令復(fù)用引腳，共計8根，其運(yùn)行在8位模式下需8位引腳，運(yùn)行在4位模式下需P04-P07四位引腳，BLA為背光引腳，BLA+為背光正，BLA-為背光負(fù)。在使用LCD1602需先對其進(jìn)行初始化設(shè)置，才能對其進(jìn)行讀寫操作。3.3聲音傳感器設(shè)計聲控電路通常采用駐極體話筒與相關(guān)檢測放大電路相結(jié)合的形式進(jìn)行設(shè)計，駐極體話筒是一類聲音傳感器，負(fù)責(zé)感知外界聲音，并轉(zhuǎn)換成電信號，檢測電路在接收到該電信號后進(jìn)行響應(yīng)，打開開關(guān)，實(shí)現(xiàn)聲音傳感，聲控開關(guān)總體結(jié)構(gòu)圖如圖3-4所示：圖3-4聲控電路結(jié)構(gòu)首先，聲音經(jīng)過駐極體話筒的轉(zhuǎn)化變成聲電信號，該聲電信號被送至下一級的放大電路中。放大電路將對該聲電信號進(jìn)行放大，經(jīng)過放大的信號被送入下一句聲電轉(zhuǎn)換電路中，該電路會將該信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，在電電信號超過設(shè)定閾值時，便會啟動電路，接通開關(guān)，實(shí)現(xiàn)聲音控制的功能。駐極體話筒是一類聲音傳感器，其內(nèi)部有兩片相互間隔較近的金屬薄片組成，通常，其中一枚薄片為金屬制作，另一層為塑料膜狀片，片上涂有金屬涂料，在一枚金屬薄片上加有一高電壓，正電荷會在薄片上積累，因此，在薄膜上將會感應(yīng)出一低電壓，電子在薄膜上積累，當(dāng)外界存在聲音時，聲音傳導(dǎo)至薄膜引起薄膜的震動，薄膜與金屬薄片之間的距離隨聲音的震動而發(fā)生不斷地變化，由于金屬薄片之間距離的變化，引起兩金屬片之間電容的改變，電容的變化引起薄片上存儲電荷的改變，由此產(chǎn)生一個變化的電壓，該電壓與聲音變化同步，實(shí)現(xiàn)了對聲音信號的采集。被采集的聲音以電壓的方式傳入下一級的放大電路中，放大電路通常采用電壓放大電路設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓的放大，由于由聲音引起的電壓信號較小，因此，對該放大電路要求其放大倍數(shù)較高，為實(shí)現(xiàn)較高的放大倍數(shù)，該放大電路通常采用運(yùn)算放大器進(jìn)行設(shè)計，運(yùn)算放大器是一類放大元件，本身由于理想運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無窮大，但由于在現(xiàn)實(shí)條件下無法達(dá)到理想狀態(tài)，因此，通常所用的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為1萬倍或更低，由于運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)較高，直接使用運(yùn)算放大器放大將導(dǎo)致聲音微弱的變化將會觸碰到運(yùn)算放大器的峰值輸出，造成聲音信號的失真，因此，需選用一定的運(yùn)算放大器放發(fā)電路設(shè)計對聲音信號進(jìn)行放大。常見的運(yùn)算放大器組成的放大電路如下圖所示。圖3-5電壓放大電路輸入電壓通過一10K限流電阻輸入運(yùn)算放大器的同相輸入端，運(yùn)算放大器的反向輸入端通過10K電阻接地，運(yùn)算放大器的輸出信號通過一100K電阻接入運(yùn)算放大器的反向輸入端，組成負(fù)反饋電路。由于輸出電壓與同相輸入端輸入電壓相位相同，與反向輸入端輸入相位相反，因此，輸出由反相端輸入時，輸出端變回產(chǎn)生一個與原電壓電位相反的電壓，阻礙原電壓的放大，形成負(fù)反饋。依據(jù)運(yùn)算放大器虛短路與虛斷路的特點(diǎn)，放大倍數(shù)A的計算公式如下：β=1+R3R3為100K電阻，R2為10K電阻，由此可得，該電路的放大倍數(shù)為11倍。如果實(shí)現(xiàn)更高的放大倍數(shù)，則需適當(dāng)改變兩電阻的阻值。聲電轉(zhuǎn)換電路實(shí)際為一高倍數(shù)放大器，其放大倍數(shù)較聲音放大電路的放大倍數(shù)更高。因此，在經(jīng)過上級放大之后，聲音信號已經(jīng)達(dá)到了一個較高的電壓，在經(jīng)過該給放大電路的放大，輸出電壓很容易觸碰到該電路的峰值輸出電壓，造成電路輸出一穩(wěn)定的高電壓，實(shí)現(xiàn)聲音的控制電路開啟。第四章軟件程序設(shè)計4.1顯示程序設(shè)計顯示程序分為LCD1602初始化程序與數(shù)據(jù)顯示程序，依據(jù)LCD1602命令表，LCD1602初始化程序如下intLCD1602_RS=12;intLCD1602_RW=11;intLCD1602_EN=10;intDB[]={6,7,8,9};//采用4線制接法，系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口地址voidLCD_Command_Write(intcommand)//寫命令函數(shù){inti,temp;digitalWrite(LCD1602_RS,LOW);//拉低rs引腳digitalWrite(LCD1602_RW,LOW);//拉低rw引腳digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);//拉低使能引腳，進(jìn)入寫指令模式temp=command&0xf0;//取命令高16位for(i=DB[0];i<=9;i++)//依次寫入命令{digitalWrite(i,temp&0x80);//取命令高8位寫入temp<<=1;}digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);//拉高EN腳delayMicroseconds(1);//延時1usdigitalWrite(LCD1602_EN,LOW);//拉低EN腳temp=(command&0x0f)<<4;//取命令低16位for(i=DB[0];i<=9;i++)//依次寫入命令{digitalWrite(i,temp&0x80);//取指令低8位寫入LCD1602temp<<=1;//復(fù)位temp變量}digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);}voidLCD_Data_Write(intdat)//LCD1602數(shù)據(jù)寫入函數(shù){inti=0,temp;digitalWrite(LCD1602_RS,HIGH);//拉高RS引腳，寫入數(shù)據(jù)digitalWrite(LCD1602_RW,LOW);//拉低RW，進(jìn)入寫模式digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);temp=dat&0xf0;//取數(shù)據(jù)高8位寫入for(i=DB[0];i<=9;i++){digitalWrite(i,temp&0x80);//依次寫入數(shù)據(jù)temp<<=1;}digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);temp=(dat&0x0f)<<4;//寫入數(shù)據(jù)低8位for(i=DB[0];i<=9;i++){digitalWrite(i,temp&0x80);//依次寫入數(shù)據(jù)temp<<=1;}digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);//拉高系統(tǒng)使能delayMicroseconds(1);//延時1usdigitalWrite(LCD1602_EN,LOW);//拉低系統(tǒng)使能}LCD_Command_Write(address);}LCD_Command_Write(0x28);//設(shè)置光標(biāo)自動+1delay(50);LCD_Command_Write(0x06);//設(shè)置關(guān)光標(biāo)顯示，屏幕不移動delay(50);LCD_Command_Write(0x0c);//關(guān)屏幕顯示delay(50);LCD_Command_Write(0x80);//開屏幕顯示delay(50);LCD_Command_Write(0x01);//清屏delay(50);}LCD_Command_Write函數(shù)為寫指令函數(shù)，其能夠?qū)⒅噶顚懭隠CD1602中，delay函數(shù)為延時函數(shù)，寫入指令后需給1602一定時間相應(yīng)，寫指令0x28是設(shè)置LCD1602顯示為兩行顯示，4線輸入模式，每個字符為5x7點(diǎn)陣。寫指令0x06是設(shè)置LCD1602向右自動增量顯示。寫指令0x0C是設(shè)置LCD1602開啟顯示，光標(biāo)關(guān)閉。寫指令0x80為設(shè)置顯示起始位置為第一行第一個字符，寫指令0x01為清屏，光標(biāo)復(fù)位，完成初始化的操作，之后，可向LCD1602中寫入需顯示的數(shù)據(jù)，并使其顯示。4.2密碼識別程序設(shè)計密碼識別程序需調(diào)用系統(tǒng)中斷功能，并通過系統(tǒng)中斷實(shí)現(xiàn)對聲音密碼的識別，由于每次聲音密碼產(chǎn)生將會產(chǎn)生一定的抖動，信號上升沿不穩(wěn)定，因此，需先對信號進(jìn)行消抖，再對信號進(jìn)行識別，密碼識別程序如下。intn=0;longm,m1;inta,c,q;intb=4;intd=1;intstarts;intf[8];inti;intj;intst;interr;intspe=0;voidsetup(){pinMode(4,INPUT);pinMode(3,OUTPUT);pinMode(5,OUTPUT);pinMode(6,OUTPUT);pinMode(13,OUTPUT);Serial.begin(9600);attachInterrupt(0,blinkA,CHANGE);f[0]=1;digitalWrite(3,LOW);delay(20);lcd.begin(16,2);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Welcome!");}voidblinkA(){if(starts){if(b>0&&b<4){f[d]=1;d++;b=4;}else{}m1=millis();c=m1-m;if(c<1000){b=4;}elseif(c>1000&&c<2000){f[d+1]=0;d=d+1;b=1;}elseif(c>2000&&c<3000){f[d+1]=0;f[d+2]=0;d=d+2;b=2;}elseif(c>3000&&c<4000){f[d+1]=0;f[d+2]=0;f[d+3]=0;d=d+3;b=3;}elseif(b==4){}elseif(c>4000){b=4;err=1;d=1;lcd.clear();lcd.setCursor(0,0);lcd.print("ERROR!");spe++;delay(1000);err=0;}m=millis();Serial.println(c);Serial.println(d);Serial.println(err);Serial.println(spe);Serial.println("f=");for(i=0;i<8;i++){Serial.print(f[i]);}Serial.println("");}else{lcd.clear();lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Welcome!");}}voidloop(){st=digitalRead(4);if(st)starts=~starts;delay(80);if(starts){lcd.clear();delay(20);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("PleaseInput");if(d>1){for(j=0;j<d+1;j++){lcd.setCursor(j,1);lcd.print('*');delay(10);}}}if(spe<5){if(f[1]==0&&f[2]==0&&f[3]==1&&f[4]==0&&f[5]==0&&f[6]==1){digitalWrite(13,HIGH);lcd.clear();delay(20);lcd.setCursor(0,0);lcd.print("TheKeyRight!");delay(10000);digitalWrite(13,LOW);for(i=0;i<8;i++)f[i]=0;starts=0;spe=0;b=4;err=0;d=1;}elseif(d>8){digitalWrite(13,LOW);lcd.clear();lcd.setCursor(0,0);lcd.print("ERROR!");delay(1000);err=1;spe++;if(spe==3){spe++;while(1){d=1;spe=7;lcd.clear();lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Warring!");digitalWrite(6,HIGH);digitalWrite(5,HIGH);}}err=0;d=1;for(i=2;i<8;i++){f[i]=0;}}}}聲音識別程序調(diào)用了系統(tǒng)中斷，當(dāng)有聲音超過設(shè)定閾值時，聲音信號的高電平將觸發(fā)系統(tǒng)中斷，中斷子程序?yàn)槊艽a識別程序，密碼識別程序同時調(diào)用了系統(tǒng)的定時器中斷，定時器將對聲音信號進(jìn)行計時，計時時長為1s，即每個聲音脈沖持續(xù)時間約1s，系統(tǒng)預(yù)設(shè)密碼為響、響、空、空、響，每個聲音持續(xù)1s時間，若密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次，系統(tǒng)將強(qiáng)行關(guān)閉聲控開鎖功能，此時，用戶只能通過鑰匙將門鎖打開。整個聲音識別程序通過聲音開啟，系統(tǒng)開機(jī)時，將向顯示屏發(fā)送數(shù)據(jù)，顯示屏顯示“welcome”字符。當(dāng)系統(tǒng)檢測到聲音輸入后，聲控系統(tǒng)將開啟，而開啟聲音不算作系統(tǒng)密碼。聲控系統(tǒng)開啟后，將向現(xiàn)實(shí)屏發(fā)送數(shù)據(jù)，顯示屏將顯示“PleaseInput”，提示用戶輸入聲音密碼，用戶可向系統(tǒng)輸入聲音密碼，用戶輸入密碼時，每輸入一個密碼，顯示屏將顯示一個“*”作為提示，用戶可根據(jù)顯示的“*”的多少判斷輸入的密碼個數(shù)。當(dāng)用戶輸入的密碼數(shù)據(jù)正確時，系統(tǒng)將顯示“KeyTheKeyRight!”同時開啟門鎖，門鎖開啟時間為10s，若用于于10s內(nèi)未打開房門，則門鎖自動關(guān)閉，需要用戶重新輸入密碼。若用戶輸入的聲音密碼錯誤，系統(tǒng)將顯示“ERROR！”提醒用戶再次輸入，用戶連續(xù)輸錯3次密碼后，該門鎖將鎖死，用戶只能通過鑰匙開啟門鎖，無法再通過聲控密碼開啟門鎖。用戶進(jìn)屋后，可按下系統(tǒng)復(fù)位按鈕為系統(tǒng)復(fù)位，系統(tǒng)復(fù)位后，聲控密碼將重新開啟。由此完成聲控開鎖的控制。4.3系統(tǒng)總程序設(shè)計系統(tǒng)總程序主要由顯示程序，聲音傳感器響應(yīng)程序，門鎖控制程序等幾個部分組成，系統(tǒng)將首先對聲音進(jìn)行響應(yīng)，判斷啟動開鎖信號，之后對聲音密碼進(jìn)行響應(yīng)，處理聲音密碼，密碼輸入成功后，將啟動開鎖程序打開門鎖。在整個程序執(zhí)行過程中，始終配合顯示程序共同執(zhí)行，完成系統(tǒng)的所有功能，系統(tǒng)工作流程如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)啟動后，首先運(yùn)行LCD1602初始化程序，等待系統(tǒng)初始化完成后，中央控制器向LCD寫入顯示數(shù)據(jù)，LCD1602顯示welcome！之后，系統(tǒng)將循環(huán)運(yùn)行聲音判斷程序，判斷是否有聲音信號啟動開鎖，若無，則持續(xù)顯示welcome！若有，則啟動密碼判斷程序。密碼判斷程序?qū)⑼瑫r啟動外部輸入中斷以及定時器中斷，定時器中斷用于設(shè)定密碼輸入頻率，外部中斷用于控制聲音密碼輸入，在密碼輸入完成之后，系統(tǒng)將對輸入密碼的正確性進(jìn)行判斷，若系統(tǒng)密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次，則啟動門鎖抱死系統(tǒng)，將門鎖鎖死，此時聲音解鎖程序失效，無法通過聲音控制程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行解鎖，只能通過鑰匙打開門鎖。若輸入密碼錯誤此時不超過3次，系統(tǒng)則會重置，用戶可再次輸入聲音密碼。若用戶密碼輸入正確，則門鎖自動打開，并保持開啟狀態(tài)10s，等待用戶進(jìn)入室內(nèi)，用戶進(jìn)入室內(nèi)后，門鎖會自動關(guān)閉，由此完成一次開鎖。系統(tǒng)的運(yùn)行依賴與各個模塊的相互配合，依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計，對相關(guān)程序進(jìn)行設(shè)計，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，完成聲控電子鎖的軟件程序設(shè)計。第五章系統(tǒng)的組裝與調(diào)試5.1系統(tǒng)的組裝本設(shè)計依據(jù)系統(tǒng)的硬件原理圖設(shè)計，購買相關(guān)硬件單元模塊，對實(shí)物進(jìn)行組裝，依據(jù)程序中對各個引腳的定義，對各個模塊進(jìn)行連線，連線結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1實(shí)物連接圖完成對實(shí)物連接后，對軟件代碼進(jìn)行編寫，編寫界面如圖5-2所示。圖5-2代碼編寫界面編寫軟件使用ArduinoIDE進(jìn)行，該軟件為Arduino的開發(fā)總成，能夠?qū)崿F(xiàn)對代碼的編寫，編譯，下載，測試于一體的開發(fā)界面。完成對程序的編寫之后，對程序進(jìn)行編譯，編譯結(jié)果如圖5-3所示。圖5-3編譯結(jié)果由編譯結(jié)果顯示，整個軟件程序共占用4962字節(jié)的程序存儲器，系統(tǒng)總程序存儲器為30720字節(jié)，占用16%，芯片程序存儲器共32K字節(jié)，其中的一部分被系統(tǒng)的BootLoader程序占用，因此可供用戶調(diào)用的程序存儲器共30720字節(jié)。在程序設(shè)計中定義的全局變量共占用326字節(jié)內(nèi)存存儲器，系統(tǒng)共2048字節(jié)內(nèi)存存儲器，共占用15%，剩余1722字節(jié)內(nèi)存存儲器可供系統(tǒng)動態(tài)調(diào)用。軟件程序編寫完成后，將程序燒錄入中央控制器中，實(shí)物制作完成。5.2系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)物制作完成后，本設(shè)計將對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，測試系統(tǒng)的所有功能，觀察各個模塊工作是否正常。首先，對系統(tǒng)上電，上電結(jié)果如圖5-4所示。圖5-4系統(tǒng)上電結(jié)果結(jié)果顯示，系統(tǒng)上電后，大約在1s后系統(tǒng)完成初始化，LCD1602啟動顯示，屏幕第一行中央顯示welcome！字符，上電結(jié)果如圖5-5所示。圖5-5系統(tǒng)上電結(jié)果系統(tǒng)上電完成后，對系統(tǒng)聲音密碼錄入的功能進(jìn)行測試，首先通過拍手等動作發(fā)出較大聲音，啟動系統(tǒng)的聲音密碼輸入功能，啟動結(jié)果如圖5-6所示。圖5-6啟動聲音錄入由圖可知，系統(tǒng)能夠啟動錄入功能，顯示屏顯示PleaseInput，提醒用戶輸入聲音密碼，之后，輸入正確的聲音密碼，兩密碼間隔1s左右，輸入時，可觀察到液晶屏幕顯示*字字符，提示密碼的錄入個數(shù)，密碼錄入完成后，系統(tǒng)結(jié)果如圖5-7所示。圖5-7錄入正確密碼由結(jié)果可知，當(dāng)密碼錄入正確時，系統(tǒng)的屏幕顯示THEKEYRIGHT!，提示密碼輸入正確，同時，門鎖指示燈亮起，提示門鎖已打開，經(jīng)過10s延時后，門鎖自動關(guān)閉，門鎖指示燈熄滅同時屏幕顯示welcome！字符。之后，本設(shè)計將對連續(xù)錯誤密碼輸入進(jìn)行測試，首先啟動聲音密碼輸入，并輸入一錯誤的聲音密碼，輸入錯誤后，系統(tǒng)結(jié)果如圖5-8所示。圖5-8密碼輸入錯誤此時，顯示屏顯示ERROR！提示密碼輸入錯誤，并自動返回輸入界面提示重新輸入，再次輸入錯誤密碼后，系統(tǒng)將再次返回重新輸入狀態(tài)，再次輸入錯誤密碼后，系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果如圖5-9所示。圖5-9連續(xù)錯誤密碼輸入由結(jié)果顯示，連續(xù)密碼輸入錯誤后，系統(tǒng)顯示屏顯示W(wǎng)arring!，并且系統(tǒng)啟動了聲光報警，發(fā)出連續(xù)的報警燈光與報警聲音，此時，門鎖未開啟，用戶僅能通過使用鑰匙的方式，打開門鎖，并重啟系統(tǒng)，以關(guān)閉報警，恢復(fù)系統(tǒng)功能。經(jīng)過對系統(tǒng)的調(diào)試，系統(tǒng)的所有功能工作正常，系統(tǒng)全部設(shè)計功能能夠?qū)崿F(xiàn)，本次聲控電子鎖設(shè)