《人民币识别器与自动售货机通信的设计与实现开题报告》

1、人民币识别器与自动售货机通信的设计与实现开题报告一选题背景及意义1.1历史沿革公元1世纪，希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有糖果、饮料、报纸等自动售货机。在日本，70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成

2、。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。11.2发展前景自动售货咖啡机是一种既可以出冷热咖啡也可以同时出奶茶果

3、汁饮料的咖啡饮料自动售货机，省时方便快捷。既可以作投资来使用，也可作为员工福利来使用。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了2。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无

4、人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过 线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约1015%的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化

5、的方向发展。自动化是未来的发展趋势，不论是制造业、服务业还是零售业。我们都将看到更多的设备取代人工。在这样一个大的趋势下，自动售货机行业的前景时光明的。3二研究内容及研究重点2.1自动售货机工作原理售货机的工作原理是：（1） 从投币口送入货币，然后通过传感器采集数据、识别器判断货币的真伪并判别面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已经售完，并等待顾客按键选择商品。（4）顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或者继续买商品；如果

6、款额不够，售货机经过延时予以退币。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。（6）系统复零，完成售货。4自动售货机的硬件原理构成如下图1.2所示综合所述，售货机系统可以分为三部分组成，即自动售货机的控制子系统、通讯子系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。其中控制子系统是本设计研究重点。52.2自动售货过程的控制子系统简述 控制子系统由以下四个部分组成，分别是预设自动售货机系统、金额累计、可售指示和退币系统、售完检测系统、售出累计及自测功能系统。6 1、预设自动售货机系统。自动售货机售出的同类商品可分为若干品种，其售前设定价格须预先寄存在控制系统内。售货机

7、的价格设置由按键和存储器组成。通过按键选择被设价商品的种类及价格，并将价格写入存储器中，该存储器本身具有掉电保护功能，属于软件设置方式。此外，在简易售货机中，由于出售商品的种类少，价格变化下，使用币种单一，也可以用硬件设置价格，才用拨码开关对应方式，结构简单，操作方便。 2、金额累计、可售指示和退币系统。控制系统的核心CPU对识币、退币、无货检验及购货信号进行循环检查，当有识币信号后，将金额数值送入金额累计存储器中进行累计，并通过串行接口使可售指示灯亮，提示购货。此时可以按下购货按钮，由于CPU检测到有购货信号后，如金额累计器中的数值与预设价格相等，则通过并行扩展接口驱动电磁阀或者微电机驱动出

8、商品，并将金额累计存储器清零，完成一次售货过程，如累计金额大于预设价格时，驱动商品后，相减差额由信号驱动退币，实现退币和找钱功能。 3、售完检测系统。在自动售货机商品存储存道下方按照有接触行程开关，当存储存道有商品时，压下行程开关，自动售货机正常工作；当商品出售完毕时，行程开关被释放，向CPU发出无货信号，经过检测通过串行扩展接口向相应的售完指示灯发出信号，使机身“售完”指示灯亮，此种商品自动停售，即使投币金额达到该道商品预设价格数值，可售按钮仍然无法启动信号，金额累计存储器也不清零。4、自动售货机售出累计及自测功能系统。该机CPU在每次售出商品后，向售出累计存储器中累计售出数据，通过自动售货

9、机内部的按键可在金额显示窗口中读到累计结果。此外，在按下自测功能键后，出现自测功能信号，由外部按键操作，可检测各商品存储道的驱动商品功能。7自动售货机的原理框图如图1.2所示三综述3.1单片机的介绍单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片

10、机。8硬件特性：1、 主流单片机包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；3、单片机可靠性高，可工作到106 107小时无故障；4、处理功能强，速度快。5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品6、控制功能强7、环境适应能力强。93.2自动售货机介绍自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。随着当前城市规模的增大，很多公共场合都放置有自动售货机，极大的满足了人们的即时性需求，为人们进行简单物品的采购提供了一种便利

11、。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展，目前已在45个国家得到广泛普及。据业内人士估计，中国的自动售货机拥有量仅有2万台，相对于13亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言，中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。传统的自动售货机多采用单片机控制方案，系统硬件设计复杂，抗干扰能力相对较差，很难保证系统的可靠性和稳定性，维护维修困难。10参考文献1白丽自动售货机:第三次零售业革命J,电子商务，2005，（3）2郑大宇，纪鹏自动售货机结构安全机制的研究J.哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2006,22(1)3郑大宇，刘立晶自动售货机送出机构的设计及优化J.黑龙江商学院学报(自然科学版

12、),2000,6(3)4钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.人民邮电出版社，2007.5刘守义等.单片机技术基础M.西安电子科技大学出版社，2007.6李平等.单片机入门与开发M.机械工业出版社，2008.7王东峰等.单片机C语言应用100例M.电子工业出版社，2009.8陈海宴.51单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社，2010.9李广弟等.单片机基础M.北京航空航天出版社，2001.10裴进灵.一种新型自动售货机的研制J.科技情报开发与经济,2003,13(12)1、 设计自动售货机控制电路，建议使用微控制器作为主控单元，配以外围电路实现； 2、选用合适的纸币识别和收纳装置

13、，控制电路能与之通信和控制，纸币限定5元或10元，硬币使用5角或1元； 3、实时统计在售商品数量，设定缺货报警条件，如果缺货，通过通信模块向管理方发送相关信息。出现找零不足或钱箱存满等问题，及时向管理方汇报； 4、键盘输入设置参数，液晶显示参数设置过程及销售情况； 5、售货机控制电路的供电电源。2、 自动售货机控制系统的设计与实现3、 期刊论文工业仪表与自动化装置4、 期刊论文工业仪表与自动化装置5、 1 自动售货机主控制器及执行机构的设计与实现 (被引用5次) 6、 期刊论文东南大学学报（自然科学版） ISTIC EI PKU 7、 基于GPRS的自动售货机管理系统设计与实现8、 期刊论文计

14、算机测量与控制9、 单片机原理与实践 10、 陈连坤 著 清华大学出版社，北京交通大学出版社11、 单片机原理及接口技术（第3版） 12、 梅丽凤 著 清华大学出版社，北京交通大学出版社13、 梅丽凤 著 清华大学出版社，北京交通大学出版社14、 单片微型计算机原理及应用15、 顾筠，钱琦，林小宁等 著 东南大学出版社16、 检测技术及系统设计17、 周杏鹏，王寿荣，况迎辉等 著 东南大学出版社18、 自动售货机研究现状及展望余世明; 晁岳磊; 缪仁将19、 饮料自动售货机配货管理系统的分析与设计王荣新20、 自动售货机主控制器及执行机构的设计与实现 21、22、 陈萌; 叶桦; 达飞鹏23、

15、 基于单片机的数据串口通信24、 王静25、 PROTEUS的单片机教学与应用仿真周灵彬; 张靖武GPRS无线数据传输终端的设计及其应用26、 杨志超27、 基于GPRS/GSM的低功耗无线远程测控终端设计28、 陈琦; 丁天怀; 李成; 王鹏29、 货币识别器的原理与设计30、 伪造人民币的鉴别31、 高树辉; 王新淮自动售货机是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必

16、须的机器便应运而生了。自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。本课题的主要目的是设计自动售货机的主控电路，本设计使用微控制器作为主控单元，配以外围电路实现。顾客投币后，对5元或10元纸币，5角或1元硬币进行检测识别和收纳，通过通信控制售货机售出对应价格的货品并找零，可通过键盘输入设置参数，在液晶显示参数设置过程及销售情况。相较于传统自动售货机，本设计可以实时统计在售商品数量，设定缺货报警条件，如果缺货，或是出现找零不足或钱箱存满等

17、问题通过通信模块向管理方发送相关信息，极大地方便了对货品销量的管理。1.查阅论文、期刊、书籍、上网查阅关于无线步态信号采集的相关资料，了解国内外发展状况，进一步验证本设计的可行性和可行性方案。2.掌握无线步态信号采集电路的设计原理，并进行原理图设计与软件仿真。 3.总结设计过程中的问题，及时与老师交流。4.根据电路原理图设计印刷电路板，并完成实物电路的焊接。5.编写初始化、数据存储、接受与发送等程序，进行整体调试。公元1世纪，希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。自动售货机是一种全新的

18、商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有糖果、饮料、报纸等自动售货机。在日本，70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过 线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货

19、机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约1015%的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。自动化是未来的发展趋势，不论是制造业、服务业还是零售业。我们都将看到更多的设备取代人工。在这样一个大的趋势下，自动售货机行业的前景时光明的。自动售货机是集光、机、电一体化的独立机构，它只需要顾客投币和按购物键选择即可自动售货及退找零钱（1） 从投币口送入货币，然后通过传感器采集数据、识别器判断货币的真伪并判别面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示

20、出哪个货道有货，哪个货道已经售完，并等待顾客按键选择商品。（4）顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或者继续买商品；如果款 额不够，售货机经过延时予以退币。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。（6）系统复零，完成售货。1、预设自动售货机系统。自动售货机售出的同类商品可分为若干品种，其售前设定价格须预先寄存在控制系统内。售货机的价格设置由按键和存储器组成。通过按键选择被设价商品的种类及价格，并将价格写入存储器中，该存储器本身具有掉电保护功能，属于软件设置方式。此外，在简易售货机中，由于

21、出售商品的种类少，价格变化下，使用币种单一，也可以用硬件设置价格，才用拨码开关对应方式，结构简单，操作方便。 2、金额累计、可售指示和退币系统。经过对参考资料自动售货机结构安全机制的研究一种新型自动售货机的研制的查阅，可以通过控制系统的核心CPU对识币、退币、无货检验及购货信号进行循环检查，当有识币信号后，将金额数值送入金额累计存储器中进行累计，并通过串行接口使可售指示灯亮，提示购货。此时可以按下购货按钮，由于CPU检测到有购货信号后，如金额累计器中的数值与预设价格相等，则通过并行扩展接口驱动电磁阀或者微电机驱动出商品，并将金额累计存储器清零，完成一次售货过程，如累计金额大于预设价格时，驱动商

22、品后，相减差额由信号驱动退币，实现退币和找钱功能。 3、售完检测系统。在自动售货机商品存储存道下方按照有接触行程开关，当存储存道有商品时，压下行程开关，自动售货机正常工作；当商品出售完毕时，行程开关被释放，向CPU发出无货信号，经过检测通过串行扩展接口向相应的售完指示灯发出信号，使机身“售完”指示灯亮，此种商品自动停售，即使投币金额达到该道商品预设价格数值，可售按钮仍然无法启动信号，金额累计存储器也不清零。4、自动售货机售出累计及自测功能系统。该机CPU在每次售出商品后，向售出累计存储器中累计售出数据，当统计出的数据达到预设的缺货条件，售货机通过GPRS向管理方发送相关数据经过文献的查看，提出

23、自己的设想论文提纲如下：第一章 绪论 本章主要介绍课题的来源及研究的目的和意义、无线步态采集的研究动态及发展现状以及课题的主要研究内容。第二章 系统整体设计 本章主要介绍步态采集的原理、系统设计原则及系统整体结构。第三章 系统的硬件设计与实现本章主要介绍电源部分、模拟部分及数字部分电路的设计。第四章 系统的软件设计与实现 公元1世纪，希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。现代自动

24、售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有糖果、饮料、报纸等自动售货机。在日本，70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过 线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约1015%的电力。进

25、入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。自动化是未来的发展趋势，不论是制造业、服务业还是零售业。我们都将看到更多的设备取代人工。在这样一个大的趋势下，自动售货机行业的前景时光明的。自动售货机是集光、机、电一体化的独立机构，它只需要顾客投币和按购物键选择即可自动售货及退找零钱（1） 从投币口送入货币，然后通过传感器采集数据、识别器判断货币的真伪并判别面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已经售完，并等待顾客按键选择商品。（4）顾客选择商品后，售货机自动把商

26、品送出，等待顾客取走。（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或者继续买商品；如果款 额不够，售货机经过延时予以退币。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。（6）系统复零，完成售货。1、货币检测与识别系统。在陈涛的货币识别器的原理与设计中提供了纸币与硬币的识别方法。我国发行的1元和5角硬币的金属原材料是为铸币而专门使用的特殊合金。因此在它通过投币入口进入由电感和电容产生的磁场时，金属材质和体积的差异，电感量的变化引起振荡频率的变化，再通过检测频率的变化，与设定值比较，完成对金属硬币的识别。对于纸币的识别与辨别真伪给出了三种不同的方法。第一种

27、是荧光检测，人民币采用专用纸张制造（含85%以上的优质棉花），假币通常使用漂白后的普通纸张，经漂白处理的纸张在紫外线的照射下出现荧光反应，而人民币则不会。第二种方式是磁性检测，原理是真钞的某些部位是用磁性油墨印刷，通过一组磁头对钞票的磁性进行分析，可辨别纸币的真伪。第三种方法是红外穿透检测，原理是利用人民币的纸张比较坚固，密度较高以及用凹印技术印刷的油墨比较厚，因而对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真伪。2、东南大学学报(自然科学版)的自动售货机主控制器及执行机构的设计与实现中介绍了金额累计、可售指示和退币系统。通过控制系统的核心CPU对识币、退币、无货检验及购货信号进行循环检查，当有识币信

28、号后，将金额数值送入金额累计存储器中进行累计。此时可以按下购货按钮，由于CPU检测到有购货信号后，如金额累计器中的数值与预设价格相等，则通过并行扩展接口驱动电磁阀或者微电机驱动出商品，并将金额累计存储器清零，完成一次售货过程，如累计金额大于预设价格时，驱动商品后，相减差额由信号驱动退币，实现退币和找钱功能。3、自动售货机对主控电路有着很高的要求来控制复杂的外围设备，因此需要采用设计简化且稳定的内部通讯协议。通过对陈安宝的文献基于MDB/ICP协议的纸币识别器与自动售货机通讯的研究的查阅，发现市售售货机大多采用欧洲售货机制造协会（MVMMA）制定的MDB/ICP总线协议，该协议简介明了，功能强大

29、，可扩展性强并且对外挂设备数目没有限制，是理想的自动售货机系统内部总线协议。4、自动售货机GPRS通信及报警功能。在李盛昌和金瓯的基于GPRS网络的自动售货机监控系统的设计实现中介绍了基于GPRS的自动售货机监控管理系统。根据内部网对网络的特殊要求，采用GPRS网络专用的APN形式入网每台售货机的SIM卡绑定固定内部IP，拥有独立上网的APN名。远程终端单元分散的分布在自动售货机的遥测点上，主要由GPRS智能模块+TCP/IP模块等组成。自动售货机利用GPRS通讯模块把缺货数据（自动售货机中的传感器自动的对商品数量进行检测，当商品数量达到一个阈值时发送数据到监控中心），故障报警等信息传送给监控中心。通过以上的参考，售货机控制器一般包括投币及货币识别系统，实时货品的数量统计，通过GPRS的无线告知等功能，这些参考文献给了我很大的启发，作为我进一步研究的基础。重点讨论内容：1.投币检测，市售成熟模块的通信访问方式的研究2.在售货品数量的实时统计3.售货机工作的基本流程4通过GPRS模块的联网通信与信息的发送论文提纲如下：投币检测系统与币值选择，纸币识别与数量统计；系统的供电，控制器供电，驱动器控制（磁力保持装置）；单片机作为主控系统的软硬件控制；GPRS模块；货满，统计数量，零钱不足的报警；防盗报警7詹昌平，金瓯基于移动支付的自动售货机J现代电