音频识别智能锁设计(附件)
智能锁是指区别于传统机械锁，在用户识别、管理性、安全性方面更加智能化的锁具，智能锁的流行，使得锁具行业有了新的风向标。尤其是随着大规模集成电路技术的兴起，在原有电子锁的基础上带有了微处理器，除了有电子锁的功能，还包纳了智能化和语音识别等功能，本文将设计一款成本低廉的、依靠音频实现开锁的智能锁具，将阐述单片机技术概念、并分析利用单片机技术，结合传统的机械式智能锁，达到音频识别开启智能锁的效果。本次设计采用Arduino UNO单片机作为控制核心，将对不同频率的声音进行采集和匹配，通过Goertzel算法实现对DTMF信号检测。其中软件系统采用Arduino IDE集成开发环境，本次设计的电路结构简单，容易实现、价格便宜。关键词 Arduino，音频识别，Goertzel算法，DTMF信号 目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 研究目的和意义 1
1.3 智能锁发展现状 1
1.4 研究的内容 3
2 元器件介绍 4
2.1 Arduino UNO 4
2.2 电源 4
2.3 Arduino sensor shield v5.0 扩展板 6
2.4 Sound Sensor声音传感器 7
3 整体方案的设计 7
3.1 确定设计方案 7
4 DTMF信号的基本原理 9
4.1 DTMF信号 9
4.2 DTMF信号的产生 10
4.3 DTMF信号的检测 10
5 系统硬件设计 12
5.1 中断 12
5.2 sound sensor声音传感器 12
5.3 连线与电路图设计 13
6 系统软件设计 13
6.1 Arduino 集成开发环境的软件 13
6.2 函数库的使用 15
7 软件总体调试 16
7.1 软件运行初步调试 16
7.2 主程序精确度调试 18
结论 23
致谢 24
参
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
r /> 5.3 连线与电路图设计 13
6 系统软件设计 13
6.1 Arduino 集成开发环境的软件 13
6.2 函数库的使用 15
7 软件总体调试 16
7.1 软件运行初步调试 16
7.2 主程序精确度调试 18
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录一： 26
1 绪论
1.1 选题背景
随着电子技术的快速发展，人们普遍开始追求轻便、快捷、智能化的生活方式，电子锁逐渐开始流行，市面上开始流行一些新型的电子锁，采用指纹识别、射频识别方式。这些新型电子锁的材料、使用安全便捷性优于传统机械锁。目前，更随着国内外大规模集成电路技术的兴起，尤其在使用了单片机后，在原有电子锁的基础上带有了微处理器，除了有电子锁的功能，还包纳了智能化和语音识别等功能，这就是智能锁，安全性与智能性兼具。基于上述状况，大力加强研究和分析智能锁，具有一定积极意义。
1.2 研究目的和意义
对比传统类的射频或者密码识别的电子锁，如果锁具采用音频识别，那么在安全性和使用性方面就更具有优势，这已然会成为电子锁行业发展的必然趋势。一方面是由于智能锁自带超大的密码量，可以与机械锁一起配合使用，避免单纯使用机械锁，因为机械锁钥匙极易被仿制；另一方面是因为智能锁不需要钥匙就能达到开锁的目的，方便大众使用[2]。目前，国内很多场所像酒店、公寓、高档写字楼等都使用了智能锁，但是由于市面上的智能锁价格昂贵，没有真正走进所有普通人们的家庭。所以设计一款成本低廉的、依靠音频实现开锁的智能锁具，满足人们生活方式安全便捷化显得尤为重要。
1.3 智能锁发展现状
1.3.1 国内发展情况
智能锁很早就开始被研究，可以追溯到上世纪30年代，第一个使用的国家是韩国，在我国，智能锁使用所占市场比例份额也比较高，大约50%以上。此外，目前市面上智能家居的快速兴起，又将会引起智能锁产业发生空前绝后的变化。
我国深圳市天防科技有限公司生产了第一个指纹锁，它能够适配很多品牌的机械锁，例如德国锁、苏伯蒂洛等等，于是，该公司成为在智能锁行业发展的领军企业。
另外，由于2013年智能手机APP的火爆流行，我国市面上开始存在声锁宝智能锁系统，它是利用了声波传递密钥的原理。究其产生原因，也是为了方便出行。依照惯例，人们通常必备各式各样的钥匙，大大小小，形状不一，而且质量不轻，体积也过庞大，不便携带。于是，为了解决这种现象，就有人设想尝试能否将钥匙“虚拟化”，将“钥匙”装进手机，用手机APP操作，做到极致简洁而安全，而且人们出行只需要一部手机即可。此外，我们日常使用的微信上也有声音锁功能。这个系统是基于声纹识别的原理开发的，普通用户在登录界面上选择声音锁按键，然后按提示进行两次数字录音，微信后台就可提取用户的准确的相关声音参数，等待用户下次登录微信进行声音锁验证时，进行参数匹配。
2016年，一款智能门锁风更是席卷全球。作为百度技术出身的陈彬，顺势瞄准商机，和他的团队研究生产了“丁盯智能门磁”，无需钥匙、无需指纹识别、无需密码，即可远程2秒开锁。他的实物一上架，就可以迅速被抢空。产品采用超B级锁芯，兼容苹果、谷歌等国际厂商的蓝牙技术、Thread传输协议，保证安全。门锁连接手机后，屋主无需密码，自动开锁；也可生成密码，方便他人进屋时使用。
以上这些研究都促进了智能锁在不同形式和领域的更好发展。
1.3.2 国外发展情况
智能锁在国外的发展也很成功，其中，杰出代表的国家有美国、日本和韩国等，具体数据表明，美国智能锁销售比例占到市场总份额到60%，日本70%，韩国90%。此外，国外有很多比较著名的智能锁品牌，如：多灵dorlink、德国KLC、德施曼DESSMANN等等。
智能锁的发展速度非常迅速。美国于去年推出的一款Schlage Sense系列智能门锁，受到了市民的广大追捧。Schlage Sense系列智能门锁采用了人们最喜欢、同时也是最先进的手机APP软件进行开锁和关锁的控制，同时，这个系列门锁可以设置几十个密码个数，这个事件再次阐述和印证了智能锁的安全性和它多密码量的特性。方便使用、安全简单。这款门锁最突出的一点是，这款APP软件，方便到你可以随时新建、删除、更新开锁密码、查看历史记录信息、时刻知道锁具的状态，并且这一系列的操作都是免费。这一项技术的革新出现后，无疑给了智能锁带来了一个质的飞越。
1.3.3 智能锁的发展趋势及存在的问题
未来手机APP将成为智能锁的标配，更极致简洁而安全的开锁方法与智能家居的安全对接开始行动，更新更好的材料运用，更完美的产品设计与知识产权保护，将会受到更多人的青睐。
智能锁发展
1 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 研究目的和意义 1
1.3 智能锁发展现状 1
1.4 研究的内容 3
2 元器件介绍 4
2.1 Arduino UNO 4
2.2 电源 4
2.3 Arduino sensor shield v5.0 扩展板 6
2.4 Sound Sensor声音传感器 7
3 整体方案的设计 7
3.1 确定设计方案 7
4 DTMF信号的基本原理 9
4.1 DTMF信号 9
4.2 DTMF信号的产生 10
4.3 DTMF信号的检测 10
5 系统硬件设计 12
5.1 中断 12
5.2 sound sensor声音传感器 12
5.3 连线与电路图设计 13
6 系统软件设计 13
6.1 Arduino 集成开发环境的软件 13
6.2 函数库的使用 15
7 软件总体调试 16
7.1 软件运行初步调试 16
7.2 主程序精确度调试 18
结论 23
致谢 24
参
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r /> 5.3 连线与电路图设计 13
6 系统软件设计 13
6.1 Arduino 集成开发环境的软件 13
6.2 函数库的使用 15
7 软件总体调试 16
7.1 软件运行初步调试 16
7.2 主程序精确度调试 18
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录一： 26
1 绪论
1.1 选题背景
随着电子技术的快速发展，人们普遍开始追求轻便、快捷、智能化的生活方式，电子锁逐渐开始流行，市面上开始流行一些新型的电子锁，采用指纹识别、射频识别方式。这些新型电子锁的材料、使用安全便捷性优于传统机械锁。目前，更随着国内外大规模集成电路技术的兴起，尤其在使用了单片机后，在原有电子锁的基础上带有了微处理器，除了有电子锁的功能，还包纳了智能化和语音识别等功能，这就是智能锁，安全性与智能性兼具。基于上述状况，大力加强研究和分析智能锁，具有一定积极意义。
1.2 研究目的和意义
对比传统类的射频或者密码识别的电子锁，如果锁具采用音频识别，那么在安全性和使用性方面就更具有优势，这已然会成为电子锁行业发展的必然趋势。一方面是由于智能锁自带超大的密码量，可以与机械锁一起配合使用，避免单纯使用机械锁，因为机械锁钥匙极易被仿制；另一方面是因为智能锁不需要钥匙就能达到开锁的目的，方便大众使用[2]。目前，国内很多场所像酒店、公寓、高档写字楼等都使用了智能锁，但是由于市面上的智能锁价格昂贵，没有真正走进所有普通人们的家庭。所以设计一款成本低廉的、依靠音频实现开锁的智能锁具，满足人们生活方式安全便捷化显得尤为重要。
1.3 智能锁发展现状
1.3.1 国内发展情况
智能锁很早就开始被研究，可以追溯到上世纪30年代，第一个使用的国家是韩国，在我国，智能锁使用所占市场比例份额也比较高，大约50%以上。此外，目前市面上智能家居的快速兴起，又将会引起智能锁产业发生空前绝后的变化。
我国深圳市天防科技有限公司生产了第一个指纹锁，它能够适配很多品牌的机械锁，例如德国锁、苏伯蒂洛等等，于是，该公司成为在智能锁行业发展的领军企业。
另外，由于2013年智能手机APP的火爆流行，我国市面上开始存在声锁宝智能锁系统，它是利用了声波传递密钥的原理。究其产生原因，也是为了方便出行。依照惯例，人们通常必备各式各样的钥匙，大大小小，形状不一，而且质量不轻，体积也过庞大，不便携带。于是，为了解决这种现象，就有人设想尝试能否将钥匙“虚拟化”，将“钥匙”装进手机，用手机APP操作，做到极致简洁而安全，而且人们出行只需要一部手机即可。此外，我们日常使用的微信上也有声音锁功能。这个系统是基于声纹识别的原理开发的，普通用户在登录界面上选择声音锁按键，然后按提示进行两次数字录音，微信后台就可提取用户的准确的相关声音参数，等待用户下次登录微信进行声音锁验证时，进行参数匹配。
2016年，一款智能门锁风更是席卷全球。作为百度技术出身的陈彬，顺势瞄准商机，和他的团队研究生产了“丁盯智能门磁”，无需钥匙、无需指纹识别、无需密码，即可远程2秒开锁。他的实物一上架，就可以迅速被抢空。产品采用超B级锁芯，兼容苹果、谷歌等国际厂商的蓝牙技术、Thread传输协议，保证安全。门锁连接手机后，屋主无需密码，自动开锁；也可生成密码，方便他人进屋时使用。
以上这些研究都促进了智能锁在不同形式和领域的更好发展。
1.3.2 国外发展情况
智能锁在国外的发展也很成功，其中，杰出代表的国家有美国、日本和韩国等，具体数据表明，美国智能锁销售比例占到市场总份额到60%，日本70%，韩国90%。此外，国外有很多比较著名的智能锁品牌，如：多灵dorlink、德国KLC、德施曼DESSMANN等等。
智能锁的发展速度非常迅速。美国于去年推出的一款Schlage Sense系列智能门锁，受到了市民的广大追捧。Schlage Sense系列智能门锁采用了人们最喜欢、同时也是最先进的手机APP软件进行开锁和关锁的控制，同时，这个系列门锁可以设置几十个密码个数，这个事件再次阐述和印证了智能锁的安全性和它多密码量的特性。方便使用、安全简单。这款门锁最突出的一点是，这款APP软件，方便到你可以随时新建、删除、更新开锁密码、查看历史记录信息、时刻知道锁具的状态，并且这一系列的操作都是免费。这一项技术的革新出现后，无疑给了智能锁带来了一个质的飞越。
1.3.3 智能锁的发展趋势及存在的问题
未来手机APP将成为智能锁的标配，更极致简洁而安全的开锁方法与智能家居的安全对接开始行动，更新更好的材料运用，更完美的产品设计与知识产权保护，将会受到更多人的青睐。
智能锁发展
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