声控电子锁设计
一、 设计原理
智能声控电子锁的工作原理框图，如图 1 所示。
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，第
1,2,3,4 框的功能是把每一个掌声转换成相应的矩形脉冲。第 5,-6 框则适时地产生周期为一
秒左右的方波，作为时序逻辑电路(序列脉冲检测器)的同步时钟脉冲。每拍一次手掌，施
密特整形电路(第 4 框)输出两路脉冲信号，一路作为序列脉冲检测器的输入信号 x;另一路作
为 10 秒单稳延时电路(第 5 框)的启动信号 Q，在单稳电路处于暂稳态时，信号 Q 触发无效。
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(第 6 框)，并输出 7 个周期为 1 秒的方波，第 9 框中的 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!义!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(Y=T 的脉
冲)。此即开锁信号，牵引磁铁拉锁栓，门被打开。
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上升沿出现时，发生状态转换(见波形图)，因此，当
时钟脉冲低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，电路中设计了第 7 框—
时钟脉冲指示电路。它由一个黄色发光二极管来指示时钟脉冲高、低电平的时间:黄光亮时，
表示时钟脉冲处在低电位，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。
为了克服掌声短促给上述同步工作造成的困难，电路中设有信号延时单稳(第 3 框);延
时时间 T
W
，设计在时钟脉冲周期 Top 的一半左右，即为:
T
Wi
≈0.5Top
应该指出的是，1101 四位脉冲序列检测器的一个工作周期的长短，取决于 10 秒单稳
延时电路的暂稳时间 1: W2。设计调整时取
检 波
电 路
2
信 号
单 稳
延 时
电路 3
施 密
特 整
形 电
路 4
1101 检
测 电路
9
开 锁
模 拟
指 示
电 路
10
10 秒
单 稳
延 时
电路 5
时 钟
脉 冲
产 生
电路 6
时 钟
脉 冲
指 示
电路 7
复 位
信 号
微 分
电路 8
开锁
驱动
11
Q
R
图 1 智能声控电子锁原理框图
高 输
入 阻
抗 放
大器 1
X
