硬币清分机计数部分设计.doc
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1、毕 业 设 计 题 目 硬币清分机计数部分设计 英文题目 Design on Counting Part of Coin Sorter 院 系 机械与材料工程学院 专 业 测控技术与仪器 姓 名 年 级 指导教师 二零零九年六月摘 要硬币在人们的生活中扮演着重要角色,随着人口的增加和科技的不断进步,硬币的需求量会日益增加。对硬币的处理工作也不断的加大。在硬币清分计数机诞生之前,人们是通过人工方法对硬币进行计数的,其工作量巨大,需要花费很多人力和财力,硬币清分机的出现解决了这一困难问题。硬币清分再也不是大问题了,取而代之的是清分机的制造成本和功能。便携式、全能式的硬币分检器不断地被研制出来。针对
2、当前国内外硬币清分的现状,本次设计采用红外光电传感器与单片机构成的系统,实现对硬币高速的计数。主要方法:红外光电传感器检测到硬币落入时会产生信号输出,再将信号传到单片机的外部中断上,外部中断产生变化,外部中断的变化次数就是硬币落下的个数,再由程序将外部中断变化次数显示到LED中,实现对硬币的计数。【关键词】红外光电传感器;单片机;计数;外部中断 AbstractCoin play a very important role in peoples life, and with the increase of the population and the progress needed will
3、increased greatly. the processing of coins have been increasing. Before the birth of the the coin counting machine, people counting coins only by hands, and its enormous workload, need to spend a lot of human and financial resources. The emergence of coin counting machine have solved this problem.Co
4、in counting is not a big problem no longer, replaced by sorter and function of the manufacturing costs. Pertable and versatile type of coin sorting device has been developed continuously. Ching of coins at home and abroad for the current status, this design uses infrared photoelectric sensor system
5、with the MCU, to achieve high-speed counting coins. Main methods: When coin fall into the infrated photoelectric sensor, the sensor output signal, and then spread the signal on MCU external interrupt, and external interrupt changes, the number of external interrupt changing is the number of coins, a
6、nd then the number of external interrupt changing display to the LED by the procedure, realizing the counting of coins.【key words】 Infrated Phptoelctric Sensor; Single Chip Microprocessor; Counting; External Interrupt目 录摘 要IAbstractII目 录III前 言1第一章 绪论21.1 硬币的流通状况21.2 我国的硬币与硬币清分系统21.2.1 硬币体系21.2.2 硬币材
7、质31.2.3 硬币清分系统31.3 硬币机现在的研究方向41.4 小结5第二章 硬币清分机清分部分设计62.1 硬币清分设计工作流程62.2 硬币清分的方案设计72.3 小结9第三章 硬币清分机计数部分设计方案确定113.1 本系统的设计要求和原则113.2 方案论证113.3 小结13第四章 系统硬件设计144.1 单片机的选择144.2光电传感器的设计154.2.1光电传感器的计数原理154.2.2 光电传感器的选择164.3 电路模块设计174.3.1 复位电路174.3.2 时钟电路184.3.3 电源电路184.3.4 显示电路194.4 硬币计数的总电原理设计214.5 小结21
8、第五章 系统软件设计235.1 系统程序设计思路235.2 主程序流程图设计235.3 系统程序清单255.4 小结28结 论29参考文献30谢 辞31前 言自从出现货币以来,人类有大部分的时间都花在了计数上。古代的铜钱就是一个很好的例子。用绳子把钱穿起来称作一吊钱,也是为了交易计算的方便。时代在进步,不允许我们把宝贵的时间浪费在不必要的地方。所以,人类在硬币的计数问题上花了相当大的工夫,不同种类的硬币清分计数器也慢慢出现在我们的生活中。如银行等一些特殊部门要对大量的硬币进行高效的处理如计数、分类、包装等以使其再流通,无人售票车,投币电话等需要对硬币进行识别,自动售货机除了识别之外,还要提供找
9、零功能等。因此,硬币清分系统应运而生。目前,市场上硬币清分机的种类很多。在国内,硬币清分机普遍采用电涡流法。国际上很多银行器具公司在这方面也做了大量工作,并取得很好的成果,但其产品价格昂贵,且技术垄断。从发展趋势上来讲,一味依靠国外企业,不利于我国国民经济的发展。所以,从现实以及长远来说,都有必要掌握硬币识别的核心技术,拥有自主知识产权,打破垄断,提高在该领域的国际竞争力。随着硬币清分速度的提高,遇到的技术困难也会相应增加。采用光电传感器对硬币的计数,由于传感器与硬币之间是非接触型的,所以速度可以达到很高的要求,但是在硬币的识别方面还存在着缺陷。不断提高硬币计数速度和识别能力是将来硬币发展的主
10、要方向。第一章 绪论1.1 硬币的流通状况货币是人类经济发展与贸易过程的伴生物,是社会生产力进步阶段的见证。硬币在漫长的货币史中占据着重要地位,且与其它形式的货币相伴流通、发展,至今没有终点。辅币硬币化及其流通推广是一种国际潮流,也是世界上许多发达国家的现行做法,在当代中国,硬币的流通程度还远远不够。但随着人口的增加和社会文明程度的提高,硬币的需求量自然会日益增加。随着经济的不断发展,特别是20世纪80年代以来,在我国经济高速增长的同时,国民收入不断提高,物价水平也不断提升,10元以下的货币在流通中主要行使的是找零功能,10元的货币,在流通中,其功能也介于行使购买和找零功能的临界点。小面额货币
11、硬币化,是当今世界上200多种货币,特别是经济较为发达的国家和地区的通行做法。随着我国加入世界贸易组织,经济金融对外开放的力度不断加大,纳入世界经济金融的进程日益加快,人民币最终要成为自由兑换货币。为适应我国经济金融发展的需要,人民币小面额货币硬币化已是当前我国货币发行的重点工作之一。1.2 我国的硬币与硬币清分系统我国小面额货币硬币化开端较早,也取得了很好的效果。但硬币的发展受多因素的影响,中国硬币呈现出多态性。1.2.1 硬币体系 我国先后发行了五套人民币,在发行第二套人民币时,已将分币的硬币化纳入了计划。在1957年12月1日正式发行了1、2、5分硬币,以后又陆续发行了多种年别的硬分币。
12、到第三套人民币时发行了1、2、5角和1元硬币。此后的第四套和第五套人民币又相继发行了1角、5角和1元硬币。目前,我国硬币分为1元、5角、1角、5分、2分、1分共6种面值,依据其形式不同共有9类即新版1元、旧版1元、铁5角、铜5角、大1角、小1角、5分、2分、1分(新版1元与旧版1元的特性基本相同,所以认为共有八种硬币)。每一类可能都有不同的制造年代,处于各套硬币混合流通的局面。可以说,中国硬币体系庞大。1.2.2 硬币材质各国政府在发行硬币时,其材料的选择原则大致是:(1)铸造成本低并保证硬币的实际价值低于面值,符合劣币驱逐良币的定律;(2)资源丰富,才能满足大量生产和流通;(3)耐磨耐蚀、手
13、感良好、美观,冲击性能良好;(4)有防伪特性。中国硬币的材料经历了多次改进:起初,中国的硬币材料采用Al-Mg合金,这种材料适合制造低面值硬币,1980年改用Cu-Ni合金(即白铜),但因Cu-Ni资源不多,经过专家反复论证,于1992年的1元硬币改用钢芯镀Ni,因大量采用低碳钢而降低成本;5角硬币则用Cu-Zn合金板材冲压滚边光饰等处理技术,使表面明亮光洁,典雅清新。1.2.3 硬币清分系统 硬币的高效检测是一项非常有意义的工作。银行等一些特殊部门要对大量的硬币进行高效的处理如计数、分类、包装等以使其再流通,无人售票车、投币电话等需要对硬币进行实时识别,自动售货机除了识别之外,还要提供找零功
14、能等。随着假币的出现,在线识伪也成为了一个急需解决的问题。硬币清分系统应运而生。硬币清分系统是对高速通过的硬币进行识别、计数,同时对伪币、残币进行剔除的系统。它是分类机、计数机、包装机、销毁机等众多硬币处理器具的基础。由于国情和货币体系不同,研制各国统一的硬币清分系统不现实,因此,需要针对不同的货币体系研制相应的清分系统。在这个领域,国际上已做了大量工作。比较有代表性的是著名的瑞典SCANCOIN AB公司,它是一家专业生产各种银行器具的公司,成系列地研制了针对不同货币体制下的清分系统,SCAN COIN AB公司有专业的产品在国内使用,误判率0.5%。但其价格昂贵且进行技术垄断,同时针对材质
15、相近甚至一致的伪币,其检测显得无能为力。VCCS-XC是日本TACY公司研制的适用中国的硬币清分机。该机器执行速度快,易于操作。可以清分中国现有的1元、5角、新1角、旧1角四种硬币。具有硬币识别功能,单一硬币计数计费,异种硬币分拣,硬币混合计数计费,按照预先设定的硬币数量点出计数(可预设数量范围:11000枚)。而中国也在此方面有了很不错的成就。例如简单便携的Coin Counter860型能精确地把(1.00、0.50、0.10、0.05、0.02、0.01)混合在一起的硬币,一次性自动计数、自动清分,并有序的将硬币自动放入盒中;储存硬币,计数清分,快速、方便; 显示所投硬币的总值;显示所投
16、硬币的总数;显示每一种硬币的单个总值;显示每一种硬币的单个总数;设计精致、轻巧,不用时移动方便。我国银行等硬币流通量较大的单位,其硬币的清分、清点、计数和包装一直靠手工进行。效率低、劳动强度大、差错率也较高。研制的YBJ-2型硬币清点包装机可对混合起来的的5分、2分和1分硬币依次清分、清点、计数和包装。单种硬币清点、包装效果更佳。它具有体积小、重量轻、结构紧减、功能多、效率较高、包装整齐、工作可靠、操作简单等特点。经长期试验和有关部门专家鉴定,认为该机填补了我国空白。其清点计数准确率为每万卷中有差错卷不超过三卷;差错卷每卷误差不大于1枚;清点包装速度30000枚小时;包装失效率1。与手工操作比
17、,工作效率提高510倍。适用于银行、邮局、商业和交通等硬币流通量较大的部门。在国内,清华大学、北京科技大学、上海交通大学、杭州电子科技大学、苏州大学、福州大学等多家单位均对如何进行正确的硬币识别做过深入研究,在机理上普遍采用涡流法。这些单位的研究在可能涉及的硬币范围内取得了较好的效果,但对硬币的鉴别都局限于项目本身,存在不系统、不完整,对伪币效果识别不好等问题。1994年清华大学精密仪器系的结果建立在当时的硬币系统下(无小角和铁5角硬币)取得了分辨率为3%的效果。2004年上海交通大学在新的币制下对面值1角以上的硬币做区分,分辨率为0.5%。1.3 硬币机现在的研究方向 现今,硬币清分再也不是
18、大问题了,取而代之的是清分机的制造成本和功能。便携式、全能式的硬币分检器不断地被研制出来。以下就是一个很好的例子:CN-800型电脑控制硬币清分机是光、机、电一体化的产品,它可将现行流通的七种硬币及各种园形外币(欧元、美元等)一次清分出来,并统计清分结果,速度快、准确率高,大大提高了工作效率及办公自动化程度,真正适合金融系统桌面办公的需要。其功能特点为(1)自动清分:准确地将现流通的七种硬币清分于各自的储币盒内;(2)汇总计数:采用光电技术自动计数,将总金额及各单一币种数量分别进行统计,准确率高;(3)微电打印:快速、准确地将清分计数结果打印输出;(4)汉字输出:用户可自行设定15个汉字用于打
19、印输出,且断电保持;(5)大屏幕显示:液晶中文大屏幕显示,一屏显示所有七种硬币个数,并能显示日期、时间及计数结果,显示清晰;(6)智能检伪:清分时可动态识别假币;(7)分批功能:可预置清点每组50枚或100枚硬币;(8)包装计数:可将清分好的单一币种通过右侧出口直接落入接币筒中,然后把接币筒移至包装机即可完成硬币的成卷包装;(9)币满提示:若所分硬币已放满储币盒,机器自动停机,同时大屏幕右下角出现闪烁的图标,等待倒币处理;(10)故障报警:出现异常现象,机器自动停机,同时屏幕显示故障点,等待处理;(11)外型美观:本机采用电脑辅助优化设计,内部结构紧凑,外型小巧美观,是目前国内外现有硬币清分机
20、中体积最小的光、机、电一体化设备,真正适金融系统桌面办公。1.4 小结 本章主要讲述了硬币的流通状况、我国硬币的材质和目前国内外对硬币清分计数的发展状况,反映出了我国对硬币的清分计数与发达国家相比还存在很大的差距。根据我国目前的状况,对硬币清分的的研究确定了方向。第二章 硬币清分机清分部分设计硬币是一种世界范围内最常用的流通货币之一, 它以坚固耐用、不易磨损 制作摘美、规格统一、 易于识别、方便使用等诸多优点而广泛的用在商业交涵 、通讯娱乐以及各种自动售货支付费系统中。在全世界几乎所有的国家每天都有难以记数的不同面值的硬币在市场上流通,同时由于各种新型的自动支付系统的不断出现,硬币支付的领域还
21、在进一步的扩大,这也使得硬币的使用与日递增。在这么一个庞大的背景下,不同行业的许多部门都面临着一个非常棘手的难题,那就是如何将回收的巨大硬币在短时间内快速有效的清理分拣和计数。这工作如果靠手分拣无疑要付出高额的代价且效率低下。因此研制硬币自动分拣设备来取代手工分拣将成为世界各国关注的问题。2.1 硬币清分设计工作流程全自动硬币计数包卷机的主要功能是实现硬币的自动分拣、计数和包卷。它主要由机械系统和控制系统两部分组成。从 空间构成上来看,硬币机机械系统可分成三层:上层为输币、计数系统,主要实现硬币输送、排列、分选、计数功能;中层为堆币系统,主要实现硬币堆码功能;下层为包卷系统,主要实现送纸、撕纸
22、、硬币包卷及钩边功能。系统还有一些辅助功能单元,如计数包卷切换功能单元、币种选择功能、导纸板位置调节功能单元、卷边钩边位置调节功能单元等。下面对清分部分进行介绍。目前世界各国所研制的各种硬币清分设备其原理大同小异,核心就是利用不同面值硬币的直径差异实现自动清分。基本结构形式可分为立式和卧式2种。立式硬币清分机具有次储币大,分币速度快,每分钟分拣以千枚以上,误差率低 共、噪音小、易操作和维护等优点,广泛应用于清分数较大的银行、公交、地铁等部门,其缺点是机身较大不易移动。卧式硬币清分机具有体积小、结构紧凑、便于携带等优点,缺点是一次储币少、分币速度慢、误差率高、噪音大,只适合小批的硬币分拣场所使用
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