声控电子锁设计预案

声控电子锁设计
摘要
随着科技的进展与进步，人们的生活适应也逐渐受到新的科技技术的阻碍，而逐渐发生改变。

锁具作为生活中最常用的设备之一，通过了几百年的进展，其功能未发生重大变化，但其结构设计随着科技的进步而进步。

本设计提出了一种声控电子锁的设计，该设计利用声音作为操纵锁具开关的钥匙，实现了免钥匙开锁功能，方便人们的出行。

本次设计使用声音传感器模块与单片机设计，声音传感器使用驻极体话筒与相关放大电路的设计，
单片机采纳速度较快的Atmel的AVR系列单片机，实现了对整个锁具的操纵功能。

本次设计将对整个系统的硬件单元与软件程序进行设计，硬件包括中央操纵电路的设计，显示单元设计，声音识不与传感系统的设计以及相关执行单元的设计。

而对软件程序的设计包括对显示程序的设计，对声音识不操纵程序的设计等。

系统的软件程序与硬件系统相互配合共同完成系统地工作，实现声音操纵的功能。

该声控电子锁设计能够实现声音操纵开启，替代目前的机械锁设计，为以后的锁具实现形式之一。

关键字：声控；电子锁；AVR；传感器
Abstract
With the development and progress of science and technology, people's living habits are gradually affected by new technology and technology, and gradually change. As one of the most commonly used devices in daily life, the lock has not changed significantly in function after hundreds of years of development, but its structural design has improved with the progress of science and technology. This design puts forward a design of sound control electronic lock, which USES sound as the key to control the lock switch and realizes the function of keyless opening and locking, so as to facilitate people's travel. This design USES sound sensor module and microcontroller design, sound sensor using the electret microphone and the related the design of the amplifying circuit, single chip
microcomputer using fast Atmel AVR series MCU, realizes the control function of the lock. Unit, the design will be for the whole system hardware and software design, hardware including the design of the central control circuit, the display unit design, voice recognition is associated with the design of the sensor system and the execution unit design. The software program design includes the display program design, the voice recognition control program design and so on. The software program of the system and the hardware system cooperate to complete the work of the system and realize the function of sound control. This sound control electronic lock design can realize sound control opening, replacing the current mechanical lock design, as one of the future lock implementation forms. Key words: voice control; Electronic lock; AVR. The sensor
目录
摘要 (2)
Abstract (4)
第一章绪论 (7)
1.1 本设计研究背景及意义 (7)
1.2 国内外研究现状 (8)
1.3 本论文要紧内容 (9)
第二章系统的结构与功能设计 (11)
2.1 系统的功能设计 (11)
2.2 系统的结构设计 (12)
第三章声控电子锁硬件设计 (13)
3.1 中央操纵器设计 (13)
3.2 显示模块设计 (15)
3.3 声音传感器设计 (19)
第四章软件程序设计 (22)
4.1 显示程序设计 (22)
4.2 密码识不程序设计 (27)
4.3 系统总程序设计 (38)
第五章系统的组装与调试 (41)
5.1 系统的组装 (41)
5.2 系统的调试 (43)
参考文献 (46)
致谢 (49)
第一章绪论
1.1 本设计研究背景及意义
随着科技的进步与社会的进展，人们生活水平越来越高，生活也越来越方便。

我国乃至世界锁具的进展经历了几百年时刻，差不多进化成相对完善的结构。

锁具通过了几百年的变化与进展，其差不多功能未发生全然性的变化，依旧为为人们的生命财产安全保驾护航。

但随着科技的进步与进展，锁具的形式更加多样，结构也更为复杂，更难被破解。

进展至今，人们最常用的锁具依旧为机械结构，随着电子科技的进步与进展，新式的电子锁逐渐
进展起来，最为常用的即为常见的楼宇门电磁锁，其为电子锁的一类代表，其内部采纳电磁结构操纵锁具的开启与关闭，利用射频识不技术或远程开锁功能，能够将锁打开，实现无钥匙开锁。

该锁并非真正意义上的电子锁。

其任然采纳机械式设计，配有钥匙开孔，加密方式以机械式加密为主，但能够实现一定的电子锁性能，能够实现非接触式开锁功能。

随着电子技术的进展与加密技术的进步，新式的智能门锁逐渐涌现出来。

智能门锁采纳电子加密的方式，采纳全电子结构设计，配合智能识不的方式，能够实现人脸识不，指纹识不，虹膜识不等多种识不方式开启电子锁。

此类电子锁的设计大大方便了人们的出行，人们出行不再需要携带大量的钥匙，也不必再担心因钥匙丢失或不记得携带造成无法进门的情况发生。

本次设计提出了一种新式的声控电子锁的设计，该设计使用声音作为识不密码，通过不同的声音组合形式组成一组声控密码，电子锁通过识不该密码，操纵锁的开启与关闭，能够大大方便人们的生活与出行，实现无钥匙开锁的操作。

1.2 国内外研究现状
家庭防盗措施伴随着家庭概念的产生而产生。

最初的防盗措施仅仅为一扇门通过了几十上百年的进展。

才产生了锁具，锁具通过了几千年的进展。

到今天照旧为家庭防盗最要紧的措施。

从
第一只锁具诞生到今天本所的进展差不多通过了成百上千年的时刻。

锁具的全然功能并未发生变化，其要紧作用依旧为爱护居民财产安全。

第一次锁具由中国人发明。

但随着时代的进展，外国技术的不断进化使得国外防盗措施水平远远超过了我国，尤其在近些年现在电子技术的进展以及人们创新能力的提高。

使得国外的防盗措施的防盗水平也越来越高。

随着时代的进展与科技的进步。

国外科技依旧在不断进展之中，国外的防盗水平也将越来越高。

目前已出现了各种各样的新式防盗设施，例如指纹锁，密码锁，人脸识不等身份识不模式，使用红外探测等方式设计的防盗系统也越来越多。

随着外国技术的涌入中国的防盗系统也在跟随世界的变化而更新。

中国防盗技术的进展整体落后于世界的平均进展水平。

大部分家庭依旧使用传统的机械防盗锁作为自家的防盗系统而国外的电子系统尚未普及。

随着中国科学技术的进步，国民素养的提高创新能力的增强我国在防盗系统的研究上。

将逐步追赶世界水平并不断进步达到跟世界水平相同的层次。

1.3 本论文要紧内容
本论文旨在设计一款基于单片机的声控电子锁，该电子锁能够实现声音操纵的功能，能够通过输入一系列声音数据操纵锁的
开启与关闭，该声控电子锁的要紧功能依旧为实现锁具的差不多功能，爱护人民的生命财产安全，但本设计改变了以往的锁具的机械操纵结构，改用电子操纵结构，实现了电子锁的设计。

本论文将对该声控电子锁的功能与实现结构进行分析，分析实现声控电子锁应具有的结构。

并依据结构与功能设计，对系统的硬件单元进行设计。

系统的硬件单元包含中央操纵器，本设计将对中央操纵器的操纵电路，电源电路，接口电路等电路进行设计。

之后，本设计将对声音传感电路进行设计，声音传感电路包含驻极体话筒，声音放大电路等电路设计，同时，本设计将对显示模块进行设计，对显示器件进行选型与设计，将完成整个系统地硬件电路设计。

完成硬件电路设计之后，本设计将对系统地软件程序进行设计，软件程序包含声音传感程序，显示程序，密码推断程序，系统加密程序等诸多程序组成，本设计将在完成系统的硬件电路设计与软件程序设计后，购买相关实际电子元器件等，对实际电路进行组装，并对实物进行调试，完成本设计的所有设计功能。

第二章系统的结构与功能设计
2.1 系统的功能设计
本设计旨在设计一款声控电子锁，替代传统的机械锁设计，系统使用声音密码作为系统密码，系统具有声音密码操纵，液晶显示，密码错误报警等功能，要紧功能如下所示。

（1）声音密码操纵功能：系统通过一定的声音密码对整个系统进行操纵，系统能够识不声音数据，并对声音密码进行记录，通过有声与无声两种方式，对密码进行录入，当录入的密码正确时，系统可将门锁打开，错误时，不打开门锁，以此来替代传统的机械结构。

（2）液晶显示功能：能够通过液晶显示对系统的状态进行实时显示，并对用户的操作给与一定的指导，例如，无密码输入时显示欢迎界面，输入密码时提示用户输入密码，密码输入正确显示输入正确，输入错误时显示输入错误信息，关心用户完成整个操作，提供友好的人机交互功能。

（3）报警功能：当用户输入密码错误次数过多时，系统能够提供报警功能，报警功能包括声音报警与光报警，报警存在的意义为若为外人闯入，报警声能够震慑罪犯，阻止其闯入，同时能够吸引其他住户的注意，阻止罪犯犯罪。

2.2 系统的结构设计
系统要紧包含输入设备，中央操纵器，输出设备几部分组成，其组成结构如图2-1所示。

图2-1 系统结构框图
其中输入设备为拾音器与功率放大器，拾音器作用为感知外界声音，并转换为电信号，由于拾音器的转换功率较小，输出功率不足以被中央操纵器感知，因此需要与功率放大器配合使用，功率放大器负责对电信号进行放大，放大至单片机能够识不的状态，之后将声音数据传送至中央操纵器，中央操纵器为系统的核心，负责整个系统的运行。

输出设备包括显示器件，门锁操纵器以及声光报警器组成，显示器件能够对相关信息进行显示，辅助用户开锁，门锁操纵器负责对门锁进行操纵，能够操纵门锁的开启与关闭，而声光报警单元作用是发出声光报警，在用户输入密
码错误次数过多时，发出声光报警，提醒用户或起到震慑犯罪的功能，系统的各个模块共同组建成该系统，各个模块缺一不可，相互配合，实现系统功能。

第三章声控电子锁硬件设计
3.1 中央操纵器设计
中央操纵电路是整个系统的核心，为保证系统的稳定运行，本设计选用Arduino操纵器作为我们系统的核心，该操纵器有众多分支，我们使用最常用的Arduino Uno作为我们的操纵器设计，其引脚多，技术成熟，适合长时刻运行。

Arduino Uno操纵器如
下图所示：
图3-1 Arduino Uno操纵器
其操纵芯片为Atmel328p，为8位单片机设计，内置32K程序存储器与2K内存存储器，最大时钟频率40MHz，带有1K容量的EEPROM，该芯片共32枚引脚，含有6通道的10位ADC,6枚PWM输出引脚，其运行速度能够满足我们的要求，也可满足本论文的设计要求，因此，我们选择该操纵器作为我们的操纵器设计。

该操纵器共有14位数字引脚，6位模拟引脚，模拟引脚也具备数字信号输入输出功能，同时具备3.3V与5V电压输出功能，带有一个串口，一个电源输入引脚，其采纳的操纵芯片速度是一般51单片机的几倍，拥有更加强大的操纵能力。

其各个引脚作用如表3.1所示：
表3.1 Arduino Uno操纵器引脚功能
在编写程序对引脚进行操作时，需先定义引脚功能，之后对引脚进行操作。

3.2 显示模块设计
显示模块的作用是显示设置的结果，显示数据较少，因此，我们选择双行显示模块LCD1602负责对测量结果进行显示。

LCD1602是特不常用的显示器件，支持双行显示，每行16个字符，共计32个字符，常见的1602模块如图3-2所示：。