基于AVR单片机和光电传感器的点钞机软硬件设计

1、第6卷第2期漯河职业技术学院学报Vol .6No 122007年4月Journal of Luohe Vocati onal Technol ogy CollegeAp r 12007 收稿日期:2006-12-13作者简介:朱琥(1977-,男,湖北武汉人,武汉工程大学讲师。基于AVR 单片机和光电传感器的点钞机软硬件设计朱琥,苏文静(武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉430071摘要:从光电传感器的应用角度介绍一种点钞机的设计。该设计通过光电传感器将钞票计数转换成脉冲信号,经处理后送至AVR 单片机,由单片机驱动设备工作。该设计经检验表明,具有操作方便、钞票计数准确、运行可靠、价格低廉、体

2、积小、功耗小等特点。关键词:光电传感器;AVR 单片机;点钞机中图分类号:T N702文献标识码:A 文章编号:1671-7864(200702-0010-02目前点钞机的使用越来越广泛,不但是银行常用的设备,而且也逐渐成为现金流量较大的各企事业单位必备的办公设备。下面介绍一种基于AVR 单片机和光电传感器的点钞机设计。1硬件设计根据点钞机点数的功能以及结构微型化、操作简便、经久耐用的要求,设计了以AVR 单片机为核心、辅以光电传感器等相关功能电路的硬件结构。1.1钞票计数信号采集系统准确采集钞票数目是检测器计数的关键,必须保证钞票数目不能遗漏,为此点钞机的计数器采用非接触式红外光电检测技术,

3、具有结构简单、精度高和响应速度快等优点。如图1所示,点钞机的计数传感器采用两组红外光电传感器。每一个传感器由一个红外发光二极管和一个接收红外光的光敏三极管组成,两者之间留有适当距离,当无钞票通过时,接收管受光照而导通,输出为0。当有钞票通过瞬间,挡住红外光,接收管光通量不足,输出为1。钞票通过后,接收管又接收到红外光导通。这样就在该部分电路输出端产生一个脉冲信号,这些信号经后续电路整形放大后输入单片机,单片机驱动执行电机,并相应完成计数和显示。点钞机之所以采用两组光电传感器,是为了检测纸币的完整性,避免残币被计入。图1红外光电传感器1.2信号处理电路从光电传感器得到的信号需要经过处理传输到单片

4、机,来驱动设备。该电路主要分为三部分。1.2.1放大部分信号放大主要利用运放的高放大倍数来实现,但放大的同时又十分容易产生自激振荡,所以应采取措施来抑制电路噪声。首先在运放输入端采用差动输入以及加接二阶带通滤波,以便滤除信号干扰和电源纹波;其次采用一点接地,尽量避免公共地线流过大的冲击电流或激变电流;最后合理选择电源的旁路电容,抑制电机电源电压的波动和瞬时变化带来的干扰。1.2.2整形部分利用带施密特触发器的反相器在状态转换过程第2期朱琥等:基于AVR 单片机和光电传感器的点钞机软硬件设计11中的正反馈作用,可以得到比较理想的矩形脉冲波形,取得满意的整形效果。具体电路如图2所示。 图2整形及放

5、大电路1.2.3比较环节在点钞过程中,为了检测残币,设计了比较环节,该环节采用两组收发光管。根据我国银行残币规定办法,设置好两组收发光管的间距,当不符合要求的残币通过时,只能遮住一组收发光管,这样两组收发光管的输出信号将出现差值,通过比较器检测出此差异,送入AVR 单片机,并作出判断,以保证计钞准确。1.3AVR 单片机 单片机是点钞机控制的核心,本系统选用了AT ME L 公司的AVR 单片机AT mega128。其特点是性能可靠、低功耗、简洁实用、功能齐全、处理功能强大(先进的R I SC 结构。整个系统由单片机、执行电机、液晶显示、按键、信号采集以及故障指示、报警等功能单元。由AVR 单

6、片机为核心的整体框图如图3所示。 图3整机电路框图2软件设计本软件的主要任务是点钞机的自动点钞,采集钞票信号,将钞票数予以计数显示。由于钞票信号是一个随机量,单片机要实时准确地捕捉到此信号应选择外部中断方式,为确保定时精度,采用0.5m s 定时中断,主程序在清屏后即开始循环调显示子程序,一旦发现有钞票计数信号,则进入外部中断,然后对信号进行相应处理,得到欲显示的数据。本软件为保证机器计数的准确性,避免在计数信号采集中可能出现连张和夹心等现象,采取了一些相应措施。当钞票连张通过光电传感器时,容易漏判钞票,产生偏差,但是连张钞票遮挡红外光的时间比正常时间长,这样输出的计数脉冲信号脉宽大于正常值,所以在软件设计中加入比较脉宽判断,发出信号驱动蜂鸣器,给出警告信号。当出现夹心时,由于双张钞票的透光性小于单张钞票,这时三极管发射极输出暗电流小于正常值,所以脉冲的低电平值会降低,通过比较判断,发出警告。主程序框图如图4所示。图4主程序框图3结论本设计以AVR 单片机为核心,通过光电传感器来检测钞票的计数情况进而实现钞票数目的累计,最后用液晶及外部显示部分直观地将钞票数显示给用户,并且在出现异常时可自动向用户报警。随着商业经济的发展及财务自动化的要求,该设计具有良好的市场前景。参考文献:1米伟哲,曾薄文.点钞机自动控制设计中信