基于AVR單片機和光電傳感器的點鈔機軟硬件設(shè)計

1、第6卷第2期漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報Vol .6No 122007年4月Journal of Luohe Vocati onal Technol ogy CollegeAp r 12007 收稿日期:2006-12-13作者簡介:朱琥(1977-,男,湖北武漢人,武漢工程大學(xué)講師。基于AVR 單片機和光電傳感器的點鈔機軟硬件設(shè)計朱琥,蘇文靜(武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院,湖北武漢430071摘要:從光電傳感器的應(yīng)用角度介紹一種點鈔機的設(shè)計。該設(shè)計通過光電傳感器將鈔票計數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號,經(jīng)處理后送至AVR 單片機,由單片機驅(qū)動設(shè)備工作。該設(shè)計經(jīng)檢驗表明,具有操作方便、鈔票計數(shù)準確、運行可靠、價格低廉、體

2、積小、功耗小等特點。關(guān)鍵詞:光電傳感器;AVR 單片機;點鈔機中圖分類號:T N702文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7864(200702-0010-02目前點鈔機的使用越來越廣泛,不但是銀行常用的設(shè)備,而且也逐漸成為現(xiàn)金流量較大的各企事業(yè)單位必備的辦公設(shè)備。下面介紹一種基于AVR 單片機和光電傳感器的點鈔機設(shè)計。1硬件設(shè)計根據(jù)點鈔機點數(shù)的功能以及結(jié)構(gòu)微型化、操作簡便、經(jīng)久耐用的要求,設(shè)計了以AVR 單片機為核心、輔以光電傳感器等相關(guān)功能電路的硬件結(jié)構(gòu)。1.1鈔票計數(shù)信號采集系統(tǒng)準確采集鈔票數(shù)目是檢測器計數(shù)的關(guān)鍵,必須保證鈔票數(shù)目不能遺漏,為此點鈔機的計數(shù)器采用非接觸式紅外光電檢測技術(shù),

3、具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高和響應(yīng)速度快等優(yōu)點。如圖1所示,點鈔機的計數(shù)傳感器采用兩組紅外光電傳感器。每一個傳感器由一個紅外發(fā)光二極管和一個接收紅外光的光敏三極管組成,兩者之間留有適當(dāng)距離,當(dāng)無鈔票通過時,接收管受光照而導(dǎo)通,輸出為0。當(dāng)有鈔票通過瞬間,擋住紅外光,接收管光通量不足,輸出為1。鈔票通過后,接收管又接收到紅外光導(dǎo)通。這樣就在該部分電路輸出端產(chǎn)生一個脈沖信號,這些信號經(jīng)后續(xù)電路整形放大后輸入單片機,單片機驅(qū)動執(zhí)行電機,并相應(yīng)完成計數(shù)和顯示。點鈔機之所以采用兩組光電傳感器,是為了檢測紙幣的完整性,避免殘幣被計入。圖1紅外光電傳感器1.2信號處理電路從光電傳感器得到的信號需要經(jīng)過處理傳輸?shù)絾纹?/p>

4、機,來驅(qū)動設(shè)備。該電路主要分為三部分。1.2.1放大部分信號放大主要利用運放的高放大倍數(shù)來實現(xiàn),但放大的同時又十分容易產(chǎn)生自激振蕩,所以應(yīng)采取措施來抑制電路噪聲。首先在運放輸入端采用差動輸入以及加接二階帶通濾波,以便濾除信號干擾和電源紋波;其次采用一點接地,盡量避免公共地線流過大的沖擊電流或激變電流;最后合理選擇電源的旁路電容,抑制電機電源電壓的波動和瞬時變化帶來的干擾。1.2.2整形部分利用帶施密特觸發(fā)器的反相器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程第2期朱琥等:基于AVR 單片機和光電傳感器的點鈔機軟硬件設(shè)計11中的正反饋作用,可以得到比較理想的矩形脈沖波形,取得滿意的整形效果。具體電路如圖2所示。 圖2整形及放

5、大電路1.2.3比較環(huán)節(jié)在點鈔過程中,為了檢測殘幣,設(shè)計了比較環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)采用兩組收發(fā)光管。根據(jù)我國銀行殘幣規(guī)定辦法,設(shè)置好兩組收發(fā)光管的間距,當(dāng)不符合要求的殘幣通過時,只能遮住一組收發(fā)光管,這樣兩組收發(fā)光管的輸出信號將出現(xiàn)差值,通過比較器檢測出此差異,送入AVR 單片機,并作出判斷,以保證計鈔準確。1.3AVR 單片機 單片機是點鈔機控制的核心,本系統(tǒng)選用了AT ME L 公司的AVR 單片機AT mega128。其特點是性能可靠、低功耗、簡潔實用、功能齊全、處理功能強大(先進的R I SC 結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)由單片機、執(zhí)行電機、液晶顯示、按鍵、信號采集以及故障指示、報警等功能單元。由AVR 單

6、片機為核心的整體框圖如圖3所示。 圖3整機電路框圖2軟件設(shè)計本軟件的主要任務(wù)是點鈔機的自動點鈔,采集鈔票信號,將鈔票數(shù)予以計數(shù)顯示。由于鈔票信號是一個隨機量,單片機要實時準確地捕捉到此信號應(yīng)選擇外部中斷方式,為確保定時精度,采用0.5m s 定時中斷,主程序在清屏后即開始循環(huán)調(diào)顯示子程序,一旦發(fā)現(xiàn)有鈔票計數(shù)信號,則進入外部中斷,然后對信號進行相應(yīng)處理,得到欲顯示的數(shù)據(jù)。本軟件為保證機器計數(shù)的準確性,避免在計數(shù)信號采集中可能出現(xiàn)連張和夾心等現(xiàn)象,采取了一些相應(yīng)措施。當(dāng)鈔票連張通過光電傳感器時,容易漏判鈔票,產(chǎn)生偏差,但是連張鈔票遮擋紅外光的時間比正常時間長,這樣輸出的計數(shù)脈沖信號脈寬大于正常值,所以在軟件設(shè)計中加入比較脈寬判斷,發(fā)出信號驅(qū)動蜂鳴器,給出警告信號。當(dāng)出現(xiàn)夾心時,由于雙張鈔票的透光性小于單張鈔票,這時三極管發(fā)射極輸出暗電流小于正常值,所以脈沖的低電平值會降低,通過比較判斷,發(fā)出警告。主程序框圖如圖4所示。圖4主程序框圖3結(jié)論本設(shè)計以AVR 單片機為核心,通過光電傳感器來檢測鈔票的計數(shù)情況進而實現(xiàn)鈔票數(shù)目的累計,最后用液晶及外部顯示部分直觀地將鈔票數(shù)顯示給用戶,并且在出現(xiàn)異常時可自動向用戶報警。隨著商業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展及財務(wù)自動化的要求,該設(shè)計具有良好的市場前景。參考文獻:1米偉哲,曾薄文.點鈔機自動控制設(shè)計中信