声控电子密码锁(2)

方案原理：由原理框图可见，该电子线路以脉冲数字电路为主体，兼有音频放大部分。图中，传声器是将一个声音信号转换成一个负相尖脉冲，经过三级管放大后触发NE555产生一个正脉冲信号，相当于对信号的整形。正脉冲分两路信号分别送到检测电路和NE556。NE556内部由两个NE555构成，一个做10秒单稳态延时电路另一个做脉冲信号产生电路。由放大整形后得到的脉冲信号经过反相送到延时电路，触发单稳态电路延时，延时电路产生的正脉冲冲信号触发脉冲产生电路产生时钟脉冲送到检测电路，为检测电路提供一个时钟脉冲。当输入信号的信号不能使检测电路启动开锁驱动电路时，必须经过声音信号再次触发单稳态延时，延时电路产生的正脉冲送到计数器，通过计数可以知道开锁次数，当开锁次数超过限定次数时，触发报警电路报警，同时信号触发信号送到放大整形电路中，锁定放大电路，从而达到自锁的功能。

设计中的核心部分是检测电路，从1101序列脉冲作为开锁命令，进一步说明电子线路工作原理和开锁过程。第一声掌声是使脉冲检测电路进入一个工作周期的启动信号。它使10秒单稳延时电路输出一个高电平，开启了时钟脉冲产生电路，并输出7个周期为1秒的方波，1101序列脉冲检测电路开始对输入信号进行识别。若在一连串的掌声中出现了“啪!啪!啪!”的节律时，意即输入信号中包含有 1101 序列脉冲，则检测电路有一个高电平输出高电平，此即开锁信号。

时序逻辑电路要求输入信号x脉冲与时钟脉冲同步，即对拍手时机提出要求。由于检测电路所用JK触发器是在时钟脉冲下降沿出现时，发生状态转换，因此，当时钟脉冲高电平快要结束前拍掌，则x为1;拍掌太迟或不拍掌，则输入信号被当作00。为了 满足时序电路这种同步工作的需要，掌握好拍掌时机，电路中设计了时钟脉冲指示电路。它由两个不同颜色的光二极管（黄、红）来指示时钟脉冲高、低电平，当高电平时黄色发光二极管亮，表示时钟脉冲处在高电位，此时拍掌，X输入为1信号不拍掌或在黄光熄灭以;后再拍掌，输入x为0信号。

从以上分析智能声控电子锁的工作原理中可以看出拍掌太慢或太快，开不了锁拍掌节律不符，开不了锁;不掌握开锁电路周期性，亦开不了锁。因此对于不

懂使用方法，不知道拍掌特定节律的不速之客，乱拍手掌是绝对打不开锁的。当开锁次数超过限定次数是报警电路触发同时电路自锁增加了电路电子锁的安全性。

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：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。

方案三：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

通过分析，结合设计电路性能指标、器件的性价比，本设计电路选择方案三。

三、单元电路设计与参数计算（功能部分电路）

1、声音信号放大及整形

驻极体话筒将拍掌信号转换为电信号，此时信号还很微弱杂乱不规则，因此通过三极管将信号放大再送入555整形为脉冲。C5取0.1ufC6取10uf为隔直作用。右边为555单稳态电路76脚连接的RC可调节脉冲宽度。四脚为报警自锁信号输入端，555正常工作时4端输入高电平，报警自锁信号产生时经过异或门输入为低电平从而实现自锁。555单稳态电路请读者自行查阅相关资料。

2、系列脉冲检测电路

①此部分为整个电路的核心部分，设输入脉冲序列为011101100，其午包台了开锁代码1101。并设输入信号用变量X表示，输出开锁信号用变量Y表示，电路状态为S。根据题意列出输入、输出状态表如下

状态图如下

②经分忻发现，上述状态转换图中的状态S1和S4等价，可以进行简化，因而可以以得到经简化后的状态转换图

③ 用两位代码对上述四个状态进行编码，状态编码表和状态图如下；

于是得到编码后的状态表

④列 J, K 端激励表

根据 JK 触发器的特征方程及编码后的状态表，列出各触发器 J, K 端的激励表

由 知 J、K 的触发器状态转换的激励条件

⑤用卡诺图求 Y及各 J, K 的逻辑函数式

组合逻辑电路中用两输入与非门，并希望所用与非门最少，故由卡洛图简化得 下列逻辑函数式:

本实验采用74LS76型双JK触发器，其引脚图和真值表如下。它采用主从型结构，是下降边沿触发的边沿触发器，即在CP脉冲下降沿（“1→0”）触发翻

n?1 n n

转。触发器的次态取决于它的状态方程 Q ??JQ ??KQ ，可见它具有置1置

0保持和翻转四种功能。

通过上面的分析得出的逻辑函数式连接出正确的 JK触发器接线图

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