毕业设计（论文）题目:硬币识别器
摘要
科技的发展带动了社会的发展，城市的公交系统也是社会发展夫人一种体现于是公交系统的更新换代也是在所难免，车载的投币系统经历了多次的发展过程，而假币的出现将投币器上升到了一个新的高度，投币器必须加入货币识别系统，硬币识别器是一种与投币器结合使用的仪器。使用方便、检测精度高并且有广大的发展前景。
硬币识别器只要识别现在国家发行的一元、五角、一角的硬币。我国目前发行的1元,5角和1角硬币的金属原材料是为造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组成的特定传感器,金属材质和体积的差异对电容量和电感量的影响大小也出现微弱差异,电容量、电感量的变化引起电压的变化;再通过检测电路将信号放大,与设定值进行比较,确定某种硬币种类后,通过数字信号传输到单片机控制电路完成对金属硬币的识别。
关键词：电容传感器、电感传感器、检测电路、单片机控制电路。
2007年06月
Abstract
The development of technology led to the development of our society. The city bus system is a social development embodied his wife then transit system upgrades are inevitable. Vehicle coin system has experienced a number of the development process, and the emergence of counterfeit money for coin rose to a new height, coin device must join the monetary identification system for identification of coins is a coin with the combined use of the equipment. Easy to use, high precision and broad development prospects. Clifton coins now identify as long as a national issue, 2.50, 3.10 coins. China currently issued by the dollar to 50 cents and 10 cents coins metal materials for the exclusive use of mints and the special alloy, So it through the entrance into the coin by the inductance and capacitance of specific sensors, The metal material and size differences of capacity and inductance of the size differences have emerged weak, capacity, inductance voltage changes caused the change; through the detection of the signal amplification circuit, and setting values, identify certain types of coins, digital signal transmission to the MCU control circuit completion of the identification of metal coins.
Keywords: Capacitance sensor Inductance Sensor Detection Circuit SCM control circuit
2007.06
目录
摘要 ................................................................................................................... I
ABSTRACT............................................................................................................. II 目录 ............................................................................................................... III
第1章绪论 (1)
1.1硬币与识别器的发展 (1)
1.1.1硬币的发展 (1)
1.1.2 硬币识别器的发展与分类 (4)
第2章总体设计方案 (6)
2.1总体设计思路 (6)
2.2总体方案的确定 (6)
第3章电路与程序设计 (9)
3.1电路设计 (9)
3.2各组成电路原理与应用 (10)
3.2.1电桥电路 (10)
3.2.2测量放大电路 (11)
3.2.3整流电路 (13)
3.2.4滤波电路 (17)
3.2.5电压比较器 (19)
3.2.6 AD转换器 (22)
3.2.7单片机介绍： (23)
3.2.8 AD574 和8051 单片机接口电路设计： (28)
3.2.9光电耦合器 (31)
3.3机械部分设计 (32)
结论 (33)
谢辞 (34)
参考文献 (35)
附录 (36)
第1章绪论
1.1硬币与识别器的发展
1.1.1硬币的发展
中国是世界上最早使用货币的国家之一，使用货币的历史长达五千年之久。中国古代货币在形成和发展的过程中，先后经历了六次重大的演变：
1、由自然货币向人工货币的演变
在中国的汉字中，凡与价值有关的字，大都从“贝”。由此可见，贝是我国最早的货币。
随着商品交换的迅速发展，货币需求量越来越大，海贝已无法满足人们的需求，人们开始用铜仿制海贝。铜贝的出现，是我国古代货币史上由自然货币向人工货币的一次重大演变。
随着人工铸币的大量使用，海贝这种自然货币便慢慢退出了中国的货币舞台。2、由杂乱形状向规范形状的演变
从商朝铜贝出现后到战国时期，我国的货币逐渐形成了以诸侯称雄割据为特色的四大体系，即：铲币、刀币、环钱、楚币（爰金、蚁鼻钱）。
秦统一中国后，秦始皇于公元前二一○年颁布了中国最早的货币法“以秦币同天下之币”，规定在全国范围内通行秦国圆形方孔的半两钱。
圆形方孔的秦半两钱在全国的通行，结束了我国古代货币形状各异、重量悬殊的杂乱状态，是我国古代货币史上由杂乱形状向规范形状的一次重大演变。秦半两钱确定下来的这种圆形方孔的形制，一直沿续到民国初期。
3、由地方铸币向中央铸币的演变
据《汉书食货志》记载，刘邦建汉后，允民私铸钱币。豪绅富商和地方势力乘机大铸恶钱而牟利。文帝时“邓通大夫也，以铸钱财过王者。”
元鼎四年（前一一五年），汉武帝收回了郡国铸币权，由中央统一铸造五铢钱。从此确定了由中央政府对钱币铸造、发行的统一管理，这是中国古代货币史上由地方铸币向中央铸币的一次重大演变。
此后，历代铸币皆由中央直接经管。铸币权收归中央，对稳定各朝的政局和经济
发展起了重要的作用。四、由文书重量向通宝、元宝的演变
秦汉以来所铸的钱币，通常在钱文中都明确标明钱的重量，如“半两”、“五铢”、“四铢”等等（二十四铢为一两）。
唐高祖武德四年（六二一年），李渊决心改革币制，废轻重不一的历代古钱，取“开辟新纪元”之意，统一铸造“开元通宝”钱。开元通宝一反秦汉旧制，钱文不书重量，是我国古代货币由文书重量向通宝、元宝的演变。
开元通宝钱是我国最早的通宝钱。此后我国铜钱不再用钱文标重量，都以通宝、元宝相称，它一直沿用到辛亥革命后的“民国通宝”。
4、由金属货币向纸币交子的演变
北宋时，由于铸钱的铜料紧缺，政府为弥补铜钱的不足，在一些地区大量地铸造铁钱。据《宋史》记载，当时四川所铸铁钱一贯就重达二十五斤八两。在四川买一匹罗（丝织品），要付一百三十斤重的铁钱。铁钱如此笨重不便，纸币交子就在四川地区应运而生。交子的出现，是我国古代货币史上由金属货币向纸币的一次重要演变。
交子不但是我国最早的纸币，也是世界上最早的纸币。
5、由手工铸币向机制纸币的演变
清朝后期，随着国外先进科学技术的逐渐传入，光绪年间已开始在国外购买造币机器，用于制造银元、铜元。后来，广东开始用机器制造无孔当十铜元。因制造者获利丰厚，各省纷纷仿效。
清末机制货币的出现，是我国古代货币史上由手工铸币向机制货币的重林演变。从此，不但铸造货币的工艺发生了重大变化，而且使流通了二千多年的圆形方孔钱寿终正寝
人类铸造和使用金属硬币已有相当悠久的历史了。在没有发明和使用金属硬币以前，人们曾经用形形式式的自然物来充当商品交换的等价物－－货币，如贝壳、龟板、兽皮、禽畜、粟米、珠玉、兵器（大刀）、农具、布帛等等。后来，人们在长期的商品交换中发现金属作为货币具有无与伦比优越性，随着商品经济的不断发展，金属货币诞生了，并迅速取代了自然物货币和商品货币。最早充当货币的金属是金和银，最初的金属币是没有固定的形状和重量的，中国是使用金属货币最早的国家之一。在相当长的时间里，金银作为货币使用时，每块金、银的形状和重量没有一定的规定，一般都被铸成饼状或锭状，严格地讲，它们还没有完全脱离商品货币的形态，一方面它被作为货币使用，另一方面它仍然还是一种商品，当人们把它们作为货币使用时，还需要用秤来衡量它们的重量和鉴别它们的成份。我国古代，很长时期以来主要是用金属铜（锡青铜）来铸造钱币，其它还有用铁或铅来铸钱（如王莽时期所铸的铁钱），金银一般是在进行大宗交易时才
被使用，其主要功能是作为收藏、赠与和赏赐之用。
到了近代，随着工业革命的兴起和发展，出现了用机器制造金属硬币的技术，用金银来制造硬币也得到了迅速的发展，特别是银币更是得到了广泛的流通和使用。后来，人们感到金银的价格日益昂贵，就出现了用纯镍和铜镍合金来制造硬币，以作为银子的替代物。
现在，世界各国用于制造硬币的金属材料越来越广泛，除了传统的金和金合金、银和银合金、镍和镍合金、铜和铜合金、铝和铝合金以外，还出现了镍铁复合材料、铜铁复合材料、钢芯镀镍材料、钢芯镀铜材料、锌芯镀铜材料等等，这些材料统称为包复材料。此外还有用不锈钢材料制造硬币的。在中国主要用于制造硬币的材料如下表：
硬币的材质：第三套人民币硬币一览表
1元硬币国徽、国名、年号长城、面额铜镍合金 30 1980.4.15
5角硬币国徽、国名齿轮、麦穗、面额、年号铜锌合金 26 1980.4.15
2角硬币国徽、国名齿轮、麦穗、面额、年号铜锌合金 23 1980.4.15
1角硬币国徽、国名齿轮、麦穗、面额、年号铜锌合金 20 1980.4.15
第四套人民币硬币一览表
1元硬币国徽、国名、汉语拼音、年号牡丹花、面额钢芯镀镍 25.0毫米1992.6.1
5角硬币国徽、国名、汉语拼音年号梅花、面额铜锌合金 20.5毫米 1992.6.1 1角硬币国徽、国名、汉语拼音年号菊花、面额铝镁合金 22.5毫米 1992.6.1
第五套人民币硬币一览表
1元硬币行名、面额、拼音、年号菊花钢芯镀镍 25毫米 2000.10.16
5角硬币行名、面额、拼音、年号荷花钢芯镀铜合金 20.5毫米 2002.11.18 1角硬币行名、面额、拼音、年号兰花铝合金 19毫米 2000.10.16 随着社会经济的不断发展城市的经济水平大幅度的提高，人们的收入也提高了不少，生活水平迅速提高。人们的思想也在进步，事物都有两面性，一些人在积极进取，而另外一些人则在投机取巧做着损人利己的勾当，为了获取暴利和满足自己的欲望假币制造变成了他们的职业。所以假币的出现扰乱了市场经济，国家也在严厉地打击中，验钞机的发展也使假钞毕显原型。但是验钞机也不能应用在各种设备上。因此对于某些事业机构需要专业的设备对假币进行鉴别。
日常生活中，一元的假硬币往往不被人们所警觉。在成都市公交集团收银中心的资料显示，仅9月份，公交二公司、三公司和六公司下属的27条无人售票公交路线收到的一元假硬币和部分纸币就达8400元，其中一元的假硬币为7980个，占当月车票总收入的0.13%。27条无人售票线路月收假币8400元。公交公司一份关于
一元假硬币的统计数据了解到，2006年10月份，公交2公司、3公司和6公司下属的27条无人售票公交线路收到的一元假硬币和部分纸币总数量为2058元，最少的一天收了30个，最多的高达100个。仅9月份，公交二公司、三公司和六公司下属的27条无人售票公交路线收到的一元假硬币和部分纸币就达8400元。不少公交司机称，他们难以对每个乘客所投的硬币进行一一鉴别。因此硬币识别器应该尽快应用到成都市的公交系统。
1.1.2 硬币识别器的发展与分类
随着社会的进步人们的生活水平有了很大的提高，人们为了方便出行掀起了买车风暴于是私家车的数量猛增，但是反而是适得其反，就是因为私家车数量太多导致了能源的消耗加速加量，更使得交通拥挤，人们也意识到了这些问题。于是政府大力倡导人们出行选择公交。
政府为了便于人们乘坐公交车，大力发展城市的公交系统，而为了让乘客便于到站下车城市公交车上安装了语音报站系统，刷卡器，由于刷卡并不是人人都能接受于是公交车上也保留了投币箱便于还没有使用公交卡的乘客使用零钱。
这种系统完全可以由驾驶员一人操作，于是通常的一人驾驶一人卖票报站的公交车大都转变为了无人售票车，这也象征着人们素质的提高。但是这也给那些偷奸耍滑的素质低下的乘客有了可乘之机，为了逃票，游戏币、假硬币、假纸币变成了他们的乘车道具。正是由于这些原因公交公司每天、每月、直至每年要损失高达数万元万人民币。为此公交系统急切的需要与公交车配合使用的人民币识别器以用来对付假币！正所谓道高一尺，魔高一丈。只要这一装置配备了整个公交系统那就可以毁灭某些乘客的侥幸心理，不给他们任何的可乘之机。
这一技术普及后不只是应用在公交车投币系统中，也可应用在自动售货机、自动投币饮水机、投币游戏机等等设备中。硬币识别器的种类也是多种多样的，发展也是越来越先进在中国，硬币识别器的技术已经成熟，采用传感器技术与光电子技术和电磁技术对硬币的几何参数和材质进行检测使得识别器达到了很高的精度，即使是硬币的表面有很多污垢也能准确地辨别出真假。
硬币识别器的发展将伴随中国经济的发展一路发展下去。韩国的硬币和纸币识别技术伴随着韩国的经济发展一路发展过来，但可惜还没有达到欧美的水平即将被中国的技术所取代，现在中国进口韩国的咖啡机很多，其原装的投币器识别性能很差，已经被深圳莱恩德公司的投币器所取代。中国本土投币器将是中国市场最终的市场占有者。
在中国与投币器配套使用的仪器和设备数量庞大且种类繁多。投币器需要适应市场的需求因此必须添加硬币识别器。硬币识别器的种类并不多，硬币识别器是以其检测硬币哪方面特性进行分类的：最常见的硬币识别器有：单一式硬币识别器和复合式硬币识别器，而单一式硬币识别器又可分为几何参数识别器、材质识别器。几何参数识别器主要是检测硬币的直径与厚度，在此类硬币识别器的发展过程中直径的检测方法有了新的改进，老式的识别装置用光电管队列来识别直径，如果排列组合得当的话，识别精度也不低于0.5mm。现在改进后的识别器都用偏心或异型线圈来测量，依据是直径小的硬币与线圈的重合部分也少，由此也带来频率变化的不同。
复合式传感器的传统识别原理为：硬币通过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时,金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异,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,与设定值进行比较,确定某种硬币种类后,经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出,完成对金属硬币的识别.由于复合式识别器的价格适中、结构简单、识别精度比较高并且能广泛应用因此许多企业和有关部门都采用此类识别器。但是我在设计复合式硬币识别器时原理有所改进：我设计的硬币识别器的电路结构原理是直接利用硬币对平板电容传感器与电感传感器的电容或电压的参数变化转换为电压信号，再通过对与真硬币对这两类传感器参数的改变设定的电压值作比较完成对金属硬币的识别。
第2章总体设计方案
在确定硬币识别器总体设计方案前，我们还要拟定本设计的基本步骤及其要遵循的一些基本原则，从而使设计方案更合理。
2.1 总体设计思路
设计硬币识别器大体上可分为两个阶段：
1、系统分析阶段
①根据系统的目标，明确所采用硬币识别器的目的和任务。
②分析硬币识别器所在系统的工作环境。
③根据识别器的工作要求，确定其的基本功能和方案。如识别器的材料选择、识别范围、存储量、识别精度的要求以及对温度、震动等环境的适应性。
2、技术设计阶段
①根据系统的要求确定识别器允许的空间工作范围，一般来说硬币识别器的体积比较小，且与投币器结合使用因此并不会占用很大的空间；
②拟订硬币识别器的识别流程图；
③选择具体电路结构，进行识别器总电路图的设计；
④进行硬币识别器的整体和机械部分的设计
⑤绘制硬币识别器的零件图，并确定尺寸。
2.2总体方案的确定
1、我们希望它整体不要太大，可以安置在仪器设备上，即小型化、轻型化。在设计此识别器时我就已经考虑到了其整体外观大小和内部结构相配合。由于在电路设计方面我使用的方案是：“各个电路分开连接”其特点在于各个电路可以依照识别器外壳的形状结构来改变所处的位置，其缺点是各个电路比较分散，占用空间比较广；优点是能灵活改变电路布局。
2、为节约开支，要求成本低。首先对于制造硬币识别器外部与机械部分的材料来言：外壳与投币通道最好是使用塑料，首先投币通道连接有两种传感器，这
样可以防止漏电，防止金属外壳对于传感器的电磁干扰；其次又能使设备的总重量减轻。因为我所设计的分币器是由电磁铁吸引摆动的，所以电磁铁的吸引重量是选用材料的前提。机械部分（既分币器）的设计要依据微型电磁铁的具体参数来定（这在下文机械部分设计中回详细介绍）
3、电路设计有可行性。在设计本设备的电路时，首先我想到的是如何将真假硬币用电子检测的方法区分出来于是我选用了两种应用广泛的传感器：
（公式1）
为空气的介电常数（已知为1）
（公式2）
平板电容变介质电容传感器和电感传感器。通过真假硬币通过两种传感器时电
（公式3）
容和电感参数的改变量不同来辨别。
电容传感器：当未投入硬币时电容中的介质为空气
当真硬币从变介质电容传感器通过时电容发生改变，则通过（公式3）可以算出来。
（真硬币的介电常数与厚度已知）可以计算出电容的改变量。再将电容改变量转换为电压，这样这个参数就可以作为电压比较器的设定电压，可以与其他硬币通过传感器是的变换参数做对比。从以上的公式也可以看出电容传感器可以通过材质和厚度检测硬币的真假；对于电感传感器原理与电容传感器相似。原理分析清晰后需要设计信号的传输、放大、转换、控制等电路，由于拥有这些功能的电路是多种多样的因此需要从功能范围、电子元器件、工作环境的范围、信号的 传输特性等方面做对比然后才能选择合适的电路。
4、电源的设计：在我设计的这个硬币识别器中使用的电源为220V 的交流电，但是对于某些电路来说显然太大因此在电源上我连接了一个双线圈变压器使其变
00A
C d
ε=12120121111()r r a a C C C A εεε=+=+总01
212r r A C a a ε
εε=+总0022
10222r r A A C a a a a a εεεε==+-+总
为12V和15V的电压，这两个变小了的电压分别连接在微型电磁铁和AD574A-AD 转换器上使其能够正常工作。在需要将交流电转换为直流电的时可以直接连接一个整流电路就可以了。信号的改变、放大、以及能否输入单片机控制电路都需要选择正确的电路。因此我查阅了很多资料使得此次设计有充分的可行性。
5、在满足前四点的要求下，尽可能的要造型美观。造型的美观就主要在于外壳的设计由于外壳的材料我选用的是塑料，塑料的一个特性呢就是可塑性高也就是说制造容易。因此完全可以满足表面粗糙度或者是设计精度的要求。
第3章电路与程序设计
3.1电路设计
在设计这部硬币识别器之前借鉴了很多关于这方面的资料经过研究决定设计复合式硬币识别器。这种识别器结构简单，造价低廉，识别精度高且能够广泛应用在各种领域。因此此类识别器将占据较大的市场，并且会有很大的发展空间。
复合式硬币识别器的原理：复合式硬币识别器主要是由平板电容传感器、和电感线圈传感器、检测电路、单片机控制电路组成。变间隙式平板电容传感器是是通过检验硬币的厚度来辨别真伪的，当硬币通过投币口进入平板电容传感器时会引起传感器电容的变化，这个传感器也可以实现对硬币材质的检测但这只是一个附加功能。通过电容传感器配用的交流电桥将电容的变化转换为电压信号，再通过放大电路将信号放大进入整流电路将交流变为直流。再通过有源低通电路滤去干扰信号在通过电压比较器后输入AD转换器将模拟信号转换为数字信号传入单片机控制电路。
而电感线圈传感器是通过不同的金属材质通过线圈时电感改变量不同来检测的。当硬币通过电感线圈时也会是电感量改变，通过电感式传感器配用的交流电桥电路使电感的改变转换为电压信号，由于硬币通过传感器的时间比较短，所以所获得的信号比较微弱，因此需要在信号输出口连接一个放大电路使信号放大。在复合硬币识别器中需要用到单片机，而传入单片机的信号必须是直流信号，所以在放大电路的末端我们需要连接一个整流电路是交流变为支流再传入单片机控制系统。在整个过程中也需要连接有源低通滤波电路和电压比较器在输入单片机。接整个信号的传输、接收流程图如下图
流程图
在信号传输与接收线路中运用到了很多的电路与单片机。以下则是对各环节电路、芯片的介绍。
3．2各组成电路原理与应用
3.2.1电桥电路
当信号从传感器中传出后主要是传感器的信号，需要将其转换为电压信号，因此需要连接电桥电路，此类电路是传感器接口电路中经常使用的，主要用于把传感器的电阻、电容、电感变化转换为电压或电流信号。根据电桥电源的不同，可分为直流电桥和交流电桥。在复合式硬币识别器中使用的电源为交流电并且交流电桥主要用于电容式传感器和电感式传感器。
交流电桥
（1）电容式传感器配用的交流电桥。这种电桥有两种接法：
图⑴为单臂接法的桥路，其中C1、C2、C3、Cⅹ为电桥的4个桥臂，C ⅹ也是电容式传感器的电容输出值。交流电源经变压器T接到桥路的一条对角线上，从桥路的另一对角线输出电压Uo。当电容式传感器输入夫人被测物理量X=0时，输出Cx=C0,交流电桥平衡，此时
C1/C2=C0/C3,Uo=0
图（1）
图（2）
（而当x时）传感器输出为Cx=C0+△C,交流电桥失去平衡，(Uo),则可按电桥输出电压的大小来测定被测物理量X。
（2）电感式传感器配用的交流电桥
图（2）Z1和Z2为螺管式查差动变压器的两个线圈的阻抗。另外两桥臂为变压器次级绕组。因为电桥有两桥臂为传感器的差动阻抗，所以这种桥路又称差动交流电桥，它常用于电感式测微仪传感器的接口电路。当查动式电感传感器在初始状态时，两线圈电感相等，阻抗Z1=Z2，此时电桥处于平衡状态，电桥在这种条件下的输出电压Uo=0。当差动式电感传感器进行测量时，有一个线圈的阻抗增加，另一个线圈的阻抗下，假定Z1=Z0+△Z，Z2=Z0-△Z，则电桥的输出电压为Uo=△Z/2Zo*U
如果假定Z1=Z0-△Z，Z2=Z0+△Z，则电桥的输出电压Uo=-△Z/2Z0*U这样输出的电压就能很快地算出来。
3.2.2测量放大电路
当信号转换为电压信号以后，由于传感器输出的信号一般比较微弱，有的传感器输出电压最小仅有0.1uV。所以需要连接放大电路使其信号放大再输入检测电路。信号放大电路是传感器信号调理最常用的电路。目前的放大电路几乎都采用运算放大器，由于其输入阻值高，增益大，可靠性高，价格低廉，使用方便，得到了广泛应用。常用的放大器有运算放大器、仪表放大器、可编程增益放大器和隔离放大器。各种非电学量的测量，通常由传感器将非电量转换成电压（或电流）信号，此电压（或电流）信号一般情况下属于微弱信号。对一个单纯的微弱
信号，可采用运算放大器进行放大。
但是运算放大器对微弱信号的放大，仅适用与信号回路不受干扰的情况。但是在此类硬币识别器当中使用的两种传感器都会受到相互的干扰，并且在传感器的两个输出端上经常产生较大的干扰信号，有时是完全相同的，即共模干扰。对简单的反相输入或同相输入接法，由于电路结构的不对称，地狱共模干扰的能力很差，故不能用在精密测量场合，因此需要引入另一种形式的放大器，即测量放大器，又称仪用放大器、数据放大器，它广泛用于传感器的信号放大，特别是微弱信号及具有较大共模干扰的场合。因此在此类硬币识别器中我选用的是AD612测量放大电路。
测量放大器除了对低电平信号进行线性放大外，还担负着阻抗匹配和抗共模干扰的任务。它具有高共模抑制比、高速度、高精度、高频带、高稳定性、高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声等特点。
如下图测量放大器由三个运算放大器组成，其中A1、A2两个同相放大器组成前级，为对称结构。输入信号加在A1、A2的同相输入端，从而具有高抑制共模干扰的能力和高输入阻抗。差动放大器A3为后级，它可以切断共模干扰的传输。该测量放大器的放大倍数为
G=Uo/U i=R3/R2(1+R1/R G+R1`/R G)
式中。RG为用于调节放大倍数的外接电阻，通常RG采用多圈电位器，并靠近组件，若距离较远，应将联线绞合在一起，改变RG可使放大倍数在1～1000范围内调节。
AD612是一种高精度、高速度的测量放大器，能在恶劣环境中工作，具有很好的交直流特性。测量放大器内部结构（见电路图）。电路中所有电阻都是采用激光自动修刻工艺制作的高精度薄膜电阻，用这些网络电阻构成的放大器增益精度
高，最大增益误差不超过10*10-6/Oc,用户可以很方便地连接这些网络的引脚，获得1～1024倍二进制关系的增益，这种测量放大器在数据采集系统中应用广泛。当A1反相端（1）和精密电阻网络的各引出端（3）～（12）不连接时，R G=∞。Af=1。当精密电阻网络引出端（3）～（10）分别和（1）端想连时，按二进制关系建立增益，其范围为2的1次方～2的8次方。当要求增益为2的9次方时，需把引出端（10）、（11）和（12）端均与（1）端相连。若要求增益为2的10次方需把（10）、（11）和（12）均与（1）端相连。所以只要在（1）端和（2）～（12）断之间加一个多路转换开关，用数码去控制开关的通与断，就可以方便地进行增益控制。
另一种非二进制增益关系的测量放大器与一般三运放测量放大器一样只要在（1）端和（2）端之间外接一个电阻R G，其增益为：
A f=1+80k/R G
AD612放大电路的用法：
在电路图中可以看出测量放大电路是由三个运算放大器组成的，在使用是应该注意：
（1）差动输入端的连接。由于AD612放大器是三运放结构，它的两输入端都是有偏置电流的，使用时要特别注意为偏置电流提供回路。如果没有回路，则这些电流将对分布电容充电，造成电压不可控制的漂移或处于饱和。因此对于浮置的，例如变压器耦合、热电偶以及交流电容耦合的信号源，必须对测量放大器的每个输入端构成到电源地的直流通路
（2）护卫（GUARD）端的连接。连接护卫端主要是为了对交流共模干扰VCM有效的抑制。
在我设计电路时，我将AD612 的REF端作为了信号的输出端而∑OIUN端接电源地，这样也形成了差动输入端的连接。正是因为AD612的这些特点所以我选用了它做为信号传输的放大器。
3.2.3整流电路
由于硬币识别器所用电源为交流电而当信号要输入单片机时需要变为直流电，所以在电路中我们需要接入一个整流电路，所谓整流电路就是将交流信号转换为直流信号。单相整流电路分为半波整流、全波整流、桥式整流及倍压整流电路等。
单相半波可控整流电路：
具有电阻性负载的单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的主电路，如图1所示。设图中变压器副边电压为v2，负载 RL为电阻性负载。现将这种可控整流电路的工作原理分析如下：（1）工作原理若晶闸管的控制极上未加正向触发电压，那么根据晶闸管的导通条件，不论正弦交流电压v2 是正半周还是负半周，晶闸管都不会导通。这时，负载端电压V o=0、负载电流i o=0，因而电源的全部电压都由晶闸管承受，即
V T=V2。
当v2 由零进入正半周，设a点电位高于b点电位，晶闸管承受正向电压，如果在时「见图2」，在控制极加上适当的触发脉冲电压，晶闸管将立即导通。电路中电流流向为a→T→RL→b。晶闸管导通后，其管压降约1V左右，若忽略此管压降，则电源电压全部加在负载RL上，即，这样负载电流。此后，尽管触发电压随即消失，晶闸管仍然继续导通，直到电源电压v2 从正半周转入负半周过零的时候，晶闸管才自行关断。当v2 在负半周时，因为晶闸管承受的是反向电压，所以即使控制极上加触发电压，晶闸管也不会导通。这时，负载电压、电流都为零，晶闸管承受v2 的全部电压。在以后各个周期，均重复上述过程。
从整流电路的工作波形图看，v2 、i o 均是一个不完整的半波整流波形（阴影部分）。在晶闸管承受正向电压的半周内，加上触发脉冲电压，使晶闸管开始导通的相位角称为控制角，而晶闸管从开始导通到关断所经历的电角度称为导通角，故。显然，的大小是由加上触发脉冲的时刻来控制的。改变的大小称为移相。的变化范围称为移相范围。因此，改变就可以方便地获得可调节的整流电压和电流。比较图2（a）与（b）可见，控制角越小，则输出电压、电流的平均值越大。
（2）负载电压和电流
单相半波可控整流电路的负载电压和电流的平均值，可以用控制角为变量的函数来表示。由图2 可知，负载电压v o 是正弦半波电压的一部分，一个周期的平均值为
而负载电流的平均值为
在单相半波可控整流电路中，触发脉冲的移相范围为0°～180°。当
.时，则晶闸管在正半周内全导通，输出电压平均值最高，其值为
，当、时，则晶闸管全关断，输出电压、电流都为零。可见，输出电压的可控范围为。
单相桥式整流电路的工作原理：
单相桥式整流电路如图1（a）所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压v I变成整流电路要求的交流电压，R L是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。
单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向R L，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图1（a）中实线箭头表示。在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向R L，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过R L时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图1（a）中虚线箭头所示。
图1 (a)
(b)
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告 题目: 硬币分类分拣机设计 系别机电信息系 专业金属材料工程 班级 B120207 姓名刘志恒 学号 B12021212 导师万宏强 2015年12月20日
得硬币的相关信息，进而辨别硬币的真伪。 现在市场上有少量国产机器，但是此类机器结构简单，功能不够完善，总体性能水平与国外产品有一定的差距，还需要长足的发展。并且在银行等和硬币有密切接触的地方，硬币分类分拣机的普及程度十分低，归根结底是因为国外的机器过于昂贵，国内的机器功能单一不可靠。 2.课题研究 2.1主要内容 国内流通的硬币，包括各类游戏币，分拣速度>100枚/min 吞吐量10000枚 2.2硬币分类分拣机的分选方案 方案一：筛选式 图2.1 筛选式 将硬币由机器上方批量投入机器内部，然后启动机器，电机带动机器内部的筛分盘转动，筛分盘上有孔洞，每层筛分盘的孔洞大小和不同种类的硬币直径相匹配，由上至下每层的孔直径逐渐减小，筛分盘旁边有滑轨，筛选的硬币由滑轨滑入储币盒内，从而达到筛分不同种类硬币的用途。 方案二：斜轨式
图2.2斜轨式 斜轨式原理是由电机带动转盘，转盘边缘有硬币槽，转盘转动时每个硬币槽一次可带动一枚硬币，转盘边缘有略大于转盘的格挡环，当硬币槽转动至上方时候正好格挡环有一缺口，因为转速很快，在离心作用下硬币将脱离转盘滑向一轨道，轨道倾斜放置，轨道一侧有空隙，每隔一定距离有一挡板，挡板的距离根据硬币直径确定，当硬币从左侧进入，较小的硬币在第一个格子就掉出滚道，而较大的硬币要到后面才掉出滚道，轨道外面放着对应的收集盒，硬币掉出来就落进盒子内。 方案三：差孔筛选式 图2.3差孔筛选式 此方案的原理与方案一原理相似，但是不同的是此方案只有两个筛选盘，上面的筛盘与下方电机连接，由电机驱动转动，下方的筛选盘固定，不能转动。上方的盘厚度只有一个硬币厚，盘上有数个孔洞，孔的大小根据硬币直径确定，孔大小按顺序排列，所以每次转动时候孔内只能容纳一枚硬币。下方的筛选盘孔的排列顺序和上方的顺序正好相反，当上方的筛选盘转动时，每次只会有一个孔与下盘相匹配，当上下匹配时候硬币将会掉入下方。 2.3确定最优方案 方案一结构简单，工作效率高，所以整体造价低，但是体积庞大，工作噪音大，并且因为结构原因在加装硬币真伪识别装置时需要加装多套识别装置，并不符合设计原则，而且此方案因为工作噪音的原因不利于银行等单位工作使用。方案二与方案一相比来说，虽然方案二的工作效率不如方案一，但是工作时候声音小，不会有噪音产生，
硬币识别器完整版
毕业设计（论文） 题目:硬币识别器 专业:精密仪器制造与维护成都电子机械高等专科学校 二〇〇七年六月
摘要 科技的发展带动了社会的发展，城市的公交系统也是社会发展夫人一种体现于是公交系统的更新换代也是在所难免，车载的投币系统经历了多次的发展过程，而假币的出现将投币器上升到了一个新的高度，投币器必须加入货币识别系统，硬币识别器是一种与投币器结合使用的仪器。使用方便、检测精度高并且有广大的发展前景。 硬币识别器只要识别现在国家发行的一元、五角、一角的硬币。我国目前发行的1元,5角和1角硬币的金属原材料是为造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组成的特定传感器,金属材质和体积的差异对电容量和电感量的影响大小也出现微弱差异,电容量、电感量的变化引起电压的变化;再通过检测电路将信号放大,与设定值进行比较,确定某种硬币种类后,通过数字信号传输到单片机控制电路完成对金属硬币的识别。 关键词：电容传感器、电感传感器、检测电路、单片机控制电路。 2007年06月
Abstract The development of technology led to the development of our society. The city bus system is a social development embodied his wife then transit system upgrades are inevitable. Vehicle coin system has experienced a number of the development process, and the emergence of counterfeit money for coin rose to a new height, coin device must join the monetary identification system for identification of coins is a coin with the combined use of the equipment. Easy to use, high precision and broad development prospects. Clifton coins now identify as long as a national issue, 2.50, 3.10 coins. China currently issued by the dollar to 50 cents and 10 cents coins metal materials for the exclusive use of mints and the special alloy, So it through the entrance into the coin by the inductance and capacitance of specific sensors, The metal material and size differences of capacity and inductance of the size differences have emerged weak, capacity, inductance voltage changes caused the change; through the detection of the signal amplification circuit, and setting values, identify certain types of coins, digital
摘要 硬币在人们的日常生活中扮演着重要角色，同时随着人口的增加和社会文明程度的提高,硬币的需求量会日益增加。硬币代替小面额纸币流通给人们带来许多方便，同时也带来了一些问题。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。本文从对硬币进行清分的必要性出发，针对当前国内外硬币清分的现状，提出了一种实用可靠的解决方案。本系统采用 DSP 与单片机构成的主从式系统，实现了对硬币高速、准确地清分。 关键词：硬币清分； DSP；单片机；数据采集；数据处理
Abstract Coins play a very important role in people’s life,and with the increase of the population and the improvement of social civilization,the amount of coins needed will increased greatly.As the substitute of papermoney,coins bring our life much convenience,and many problems as well.Some special departments,such as banks, for example,counting the numbers of coins,dividing coins and packaging coins.Automatic ticket cars,public telephones,etc,which need coins,must discern coins in-time,and charging.Furthermore,with the appearing of fake coins,the task of discerning fake coins in-time becomes an urgent problem.And then the coins counting and discerning system comes into existence. The article put forward a practical and reliable project for coins counting and discerning system at the base of essentiality of coins counting and discerning,and aiming at the current situation of coins counting and discerning in the world.The system,arguing in the article,adopts the multi-CPU system composed of DSP and MPU,and realizes coins counting and discerning with high speed and high accuracy. Key Words：Coins Detection and Differentiation;DSP;SingleChip Microprocessor;Data Gathering;Data Processing
目录 目录.................................................................................... I 第1章绪论 (1) 1.1硬币与识别器的发展 (1) 1.1.1硬币的发展 (1) 1.1.2硬币识别器的发展与分类 (3) 第2章总体设计方案 (4) 2.1 总体设计思路 (4) 2.2总体方案的确定 (5) 第3章电路与程序设计 (7) 3.1电路设计 (7) 3．2各组成电路原理与应用 (8) 3.2.1电桥电路 (8) 3.2.2测量放大电路 (9) 3.2.3整流电路 (11) 3.2.4滤波电路 (16) 3.2.5电压比较器 (18) 3.2.6 A D转换器 (20) 3.2.7单片机介绍： (21)
(24) 3.2.8A D574 和8051 单片机接口电路设计： (26) (28) 3.2.9光电耦合器 (29) 3.3机械部分设计 (30) 结束语： (31)
第1章绪论 1.1硬币与识别器的发展 1.1.1硬币的发展 中国是世界上最早使用货币的国家之一，使用货币的历史长达五千年之久。中国古代货币在形成和发展的过程中，先后经历了几次重大的演变： 1、由自然货币向人工货币的演变 在中国的汉字中，凡与价值有关的字，大都从“贝”。由此可见，贝是我国最早的货币。 随着商品交换的迅速发展，货币需求量越来越大，海贝已无法满足人们的需求，人们开始用铜仿制海贝。铜贝的出现，是我国古代货币史上由自然货币向人工货币的一次重大演变。 随着人工铸币的大量使用，海贝这种自然货币便慢慢退出了中国的货币舞台。 2、由杂乱形状向规范形状的演变 从商朝铜贝出现后到战国时期，我国的货币逐渐形成了以诸侯称雄割据为特色的四大体系，即：铲币、刀币、环钱、楚币。 秦统一中国后，秦始皇于公元前二一○年颁布了中国最早的货币法“以秦币同天下之币”，规定在全国范围内通行秦国圆形方孔的半两钱。 圆形方孔的秦半两钱在全国的通行，结束了我国古代货币形状各异、重量悬殊的杂乱状态，是我国古代货币史上由杂乱形状向规范形状的一次重大演变。秦半两钱确定下来的这种圆形方孔的形制，一直沿续到民国初期。 3、由地方铸币向中央铸币的演变 元鼎四年，汉武帝收回了郡国铸币权，由中央统一铸造五铢钱。从此确定了由中央政府对钱币铸造、发行的统一管理，这是中国古代货币史上由地方铸币向中央铸币的一次重大演变。 唐高祖武德四年（六二一年），李渊决心改革币制，废轻重不一的历代古钱，取“开辟新纪元”之意，统一铸造“开元通宝”钱。开元通宝一反秦汉旧制，钱文不书重量，是我国古代货币由文书重量向通宝、元宝的演变。
2015年辽宁省本科大学生机械创新设计大赛作品 硬币分拣计数机 辽宁工业大学 设计者：马赫李正帅张梁刘婧柯韩宁宁 指导教师：李晓丹，王晓磊
目录 一．设计目的 (2) 二．设计方案 (2) 2.1机械系统设计 (2) 2.2 控制系统设计 (4) 三．设计计算 (7) 3.1 进料机构中带传动的计算 (7) 3.2 检验计数机构中带传动的计算 (8) 3.3 联轴器的计算与选择 (9) 3.4 进料机构中轴承的计算 (10) 四．成本核算 (10) 五．功能特点 (11) 六．主要创新点 (11) 七．整体实物展示 (11) 八．参考文献 (13)
硬币分拣计数打包机设计说明书 一．设计目的 随着我国的经济，技术的高速发展，货币流通越来越快速，硬币的使用也越来越频繁。每天都有大量的硬币在市场中流通，但大量硬币的清分工作却是摆在我们面前的难题。特别是公交系统和银行工作人员需要对很多硬币进行清点计数，处理一大堆硬币是非常困难的的，因为硬币杂乱无章需要很多工作人员经过长时间清点才能完成，费时费力，效率还低，长时间接触对眼睛不好。当今国内外硬币清分装置，或者设计原理简单清理分类效果差，要么制造复杂、价格昂贵、缺少实用价值。传统的硬币分拣装置旋转式单一单次币种计数分类，有卡币现象，效率低。 针对上述问题，设计一台高效、准确的钱币整理、分类、计数于一体的机器是很有必要的。操作过程只需工作人员将其倒入漏斗即可实现自动整理出1角、5角、1元的一摞摞硬币，并计算显示出金额，为包装做准备。该样机的研制为银行工作人员整理、计数带了巨大方便，降低了工作人员的工作强度，且操作简单、成本低。 二．设计方案 2.1机械系统设计 本作品硬币分拣计数机所采用的技术方案是：由进料机构、分拣机构、检测计数机构、收集机构组成。 进料机构包括，固定在外箱体上的进币料斗，固定在箱体上的电机、电机通过联轴器与传送带相连。硬币通过进币料斗倒至传送带上，通过调节传送带的速度和出币口处的高度来实现单层硬币进入下一机构。 1.电机 2.联轴器 3.传送带 4.进币料斗 图1 进料机构 分拣机构包括，安装在内箱体的只允许一种硬币留在上面的筛板，末端有成排的限单个硬币孔
人民币纸币硬币自动识别器扩建项目建议书 The document was prepared on January 2, 2021
一、项目概况 1、项目名称及项目内容梗概 项目名称 人民币（纸币、硬币）自动识别器扩产项目 项目内容梗概 （1）项目产品在自动化商业机械中的地位人民币（纸币、硬币）自动识别器是自动化商业机械领域中不可或缺的核心产品。 （2）项目产品的分类及应用领域 人民币（纸币、硬币）自动识别器按应用类型分为投币式和读卡式。投币式按辨认模式划分为硬币识别器和纸币识别器。其中纸币识别器按可辨认币值的大小又划分为5/10/20元识别器和50/100元识别器。 货币（纸币、硬币）自动识别器的应用范围在西方发达国家极为广泛。随着中国的现代化过程，人民币（纸币、硬币）在中国的应用也越来越广泛；如：商业类的自动售饮料、售烟、售票机；公共事业类的停车场和高速公路上的自动收费系统；金融类的现金自动兑换机、自动取款机、硬币自动分检机；服务类的自动洗衣房、自动存物机、投币电话、磁卡电话等。 如果把这些种类繁多的自动化机械做技术鉴定，会发现它们的“灵魂”取决于货币识别器。
（3）现有生产情况简介 公司现有生产规模1900台/年，其中硬币识别器1000台/年，纸币识别器900台/年（5/10元识别器500台/年，50/100元识别器400台/年）。 （4）项目扩规前后对比分析 （5）项目扩产目标 目前由于公司受到生产规模的影响，项目产品主要应用于普通商业零售领域，项目扩产后，公司将依托新技术产品的不断开发，将产品应用领域扩大到洗衣、普通票据销售、高档商品的销售领域。本项目完全达产后硬币识别
硬币分拣机 1 硬币分拣机的组成 1.1 简述 本次设计题目为硬币分拣机设计，本项目属于应用于现代化的创新性设计。该设备主要用于多种硬币的分选、计数、包装，该设备实现了自动化操作，达到高效、可靠、生产率高、减轻劳动成本的目的。在目前国内的小面值货币流通的领域，硬币分拣大多为人工操作，生产率低，浪费劳动成本。所以，此设备的研制可以改善这一状况，节约劳动力成本，提高劳动生产率。 表1-1我国目前流通币种及其基本信息 币种材质直径 （mm）重量 （g） 厚度 （mm） 边形形状发行年 份 中国第三套普通流通硬币菊花1 角 铝镁合 金 22.5 2.2. 2.4 平边外圆内 九边形 1991-19 99 梅花5 角 铜锌合 金 20.5 3.8 1.65 间断丝 齿 圆形1991-20 01 牡丹1 元 钢芯镀 镍 25 6.05 1.85 平边圆形1991-19 99 中国第四套普通流通硬币兰花1 角 铝镁合 金 19 1.15 1.67 平边圆形1999-20 03 不锈钢19 3.2 1.67 平边圆形2005-20 11 荷花5 角 钢芯镀 铜 20.5 3.8 1.65 间断丝 齿 圆形2002-20 11 菊花1 元 钢芯镀 镍 25 6.05 1.85 平边圆形1999-20 11 1.2 硬币分拣机的系统组成 由机械系统和控制系统两部分组成。 机械系统可分为7个主要功能单元，各个功能单元具有一定的独立性。（1）硬币的堆放和首次分选功能。 （2）硬币的二次分选功能。 （3）硬币的分选计数功能。 （4）硬币的堆码、整理功能。 （5）顶杆顶硬币堆码功能。 （6）薄膜输送、包装功能。 （7）机械手夹断、封边功能。
电子硬币识别装置 二零一二年九月七号 目录 （一）1.竞赛题目 (1) 2.摘要 (1)
(二)系统方案选择与论证 (1) 1、系统基本方案 (1) 2、各模块方案选择和论证 (1) 2.2.1 电源模块电路设计 (2) 2.2.2 显示模块电路设计 (2) 2.2.3 应变式传感器模块电路设计 (3) 2.2.4 ad转换模块电路设计 (3) （三）总体设计方案 (2) 1系统的硬件设计与实现 (3) 1.1整体结构 (4) 1.2 主要模块的电路设计 (4) 1.3 整体电路设计 (6) 1.4 软件主体--算法部分说明 (6) （四）测试结果 (6) （五）设计总结 (7) （六）参考文献 (7) （一）题目和摘要 1、题目:电子硬币识别装置 2、摘要: 本设计采用单片机（STC89C51）作为检测和控制的核心，分为5个模块:电源模块﹑AD转换模块、液晶屏显示模块、传感器模块。系统供电用自己设计的正负稳压电源;用变片式传感器为中心加工制作电子称装置；AD7705芯片用于信号转换，将传感器的模拟信号转化为数字信号；LCD1602液晶显示屏及语音播放模块用于显示和播报硬币的种类，个数及总金额等。整个系统购成一个硬币识别装置，并通过调节硬件电路与调试软件算法程序来提高装置准确度。
根据测试结果，所涉及的系统精度完全能够满足要求，性能指标能够达成基本功能要求。 关键字：AT89C51 电子称机械结构数模转换 （二）.系统方案设计、比较和选择 1.系统基本方案:本设计硬件部分分为电源模块﹑显示模块、传感器模块，AD转换模块四部分,以51单片机为整体系统模块主体构成硬件电路，软件部分通过设计算法程序实现硬币识别并通过显示屏和语音模块输出币值、总额等信息。 2.各模块方案选择和论证 2.1 电源部分方案 方案一：正负直流稳压电源（电压+-5v~~+-12v可调）.电路图见图1. 正负可调的直流稳压电源输入电压为220v/50HZ,输出电压为+-5v到 +-12v,最大输出电流为0.5mA。 优点：设计和调整均比较容易，故障率低，并且有内部保护，电压灵活可调。 缺点：效率低。 方案二：正负直流稳压电源（+-5v,+-9v,+-12v,+-15v,不可调）。电路图见2 该方案的原理图和方案一很类似，都比较简单易懂，设计焊接均比较 容易，故障比较低，而且有2A的保险丝进行电路保护，所以比较安 全，但是电压是固定的。 方案敲定：我们实际应用中，用电源给天平装置的应变式传感器供电，电压值只需要5v，而且电压越稳定越好。不需要可调。整个系统均用5v供电 综上所述，我们选择方案二 2.2 显示部分模块 方案一：采用1602液晶显示器,通过1602接收单片机发出的数据,并通过4*4 按键控制显示屏显示; 优点：本方案由于1602引脚较少,故其电路较简单,编写其程序代码也较容易。 缺点：其可显示的字符较少且很难显示汉字 方案二: 采用12864液晶显示器。 优点：能显示较多的字节，能较好的显示汉字。 缺点：价格较1602较昂贵且电路设计及程序均较麻烦。 方案敲定：我们使用液晶显示屏对硬币的种类、个数、币值总额进行显示，1602即能满足要求。所以选择方案二。见图三。 2.3传感器模块方案 方案一：采用应变式传感器, ， 电阻应变式传感器是以应变片为转换元件的传感器。 优点：结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠等。 方案二：采用金属应变式压力传感。
绪论 1.1硬币清分机背景 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，还要提供找零功能等。而且在目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。鉴于此需要，我们研制用于处理上述问题的机具。 硬币清分机是金融行业设备中的用于清点硬币的技术产品，它的主要功能是硬币的计数和硬币币种的清分。目前主要适用于超市、公交、自动售货行业，零售业等行业。硬币清分机外型简单大方，设备原理清晰。操作简单易懂，价格适中，在超市，零售等行业颇受欢迎。 硬币清分机的最大优点在于它不仅可以清点硬币的数目，更能将各币种清分开来，并且面对不同的国家的硬币不需要调整软件，只需要调整机器的硬件设备就可以满足不同的国家的硬币清点需求。因此不仅占据了很大的市场份额，而且对于生产成本也有所降低。 1.2国内外硬币清分机发展现状 1.2.1国外硬币清分发展现状 硬币清分机至今已有30年的历史，发展到今天，硬币清分机已具有可靠的传动系统和先进的计数清分功能，其智能化的设计为解决硬币清点的困难提供了完美的选择。国外著名厂家有日本的荣光瑞典的SCANCOIN AB。 由于国外硬币清分机发展比较早，其技术也较为成熟。硬币清分机的传动系统技术具有低噪声、传动平稳、、性能可靠等优点；计数功能采用光敏传感器，有功能齐全，操作更简便等优点；采用数字显示屏，进行可视化设计，全面显示硬币的数量等信息。 1.2.2国内硬币清分机发展现状 1、硬币清分机在我国的市场前景：随着我国国民经济持续稳定地增长，2008年北京申奥成功和WTO的加入。从本世纪开始，我国进入了全面建设小康社会的
14 届毕业设计 硬币分拣器 学生姓名 学号 所属学院机械电气化工程学院专业 班级 指导老师 日期 机械电气化工程学院制
绪论 1.1硬币清分机背景 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，还要提供找零功能等。而且在目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。鉴于此需要，我们研制用于处理上述问题的机具。 硬币清分机是金融行业设备中的用于清点硬币的技术产品，它的主要功能是硬币的计数和硬币币种的清分。目前主要适用于超市、公交、自动售货行业，零售业等行业。硬币清分机外型简单大方，设备原理清晰。操作简单易懂，价格适中，在超市，零售等行业颇受欢迎。 硬币清分机的最大优点在于它不仅可以清点硬币的数目，更能将各币种清分开来，并且面对不同的国家的硬币不需要调整软件，只需要调整机器的硬件设备就可以满足不同的国家的硬币清点需求。因此不仅占据了很大的市场份额，而且对于生产成本也有所降低。 1.2国内外硬币清分机发展现状 1.2.1国外硬币清分发展现状 硬币清分机至今已有30年的历史，发展到今天，硬币清分机已具有可靠的传动系统和先进的计数清分功能，其智能化的设计为解决硬币清点的困难提供了完美的选择。国外著名厂家有日本的荣光瑞典的SCANCOIN AB。 由于国外硬币清分机发展比较早，其技术也较为成熟。硬币清分机的传动系统技术具有低噪声、传动平稳、、性能可靠等优点；计数功能采用光敏传感器，有功能齐全，操作更简便等优点；采用数字显示屏，进行可视化设计，全面显示硬币的数量等信息。 1.2.2国内硬币清分机发展现状 1、硬币清分机在我国的市场前景：随着我国国民经济持续稳定地增长，2008年北京申奥成功和WTO的加入。从本世纪开始，我国进入了全面建设小康社会的
目录 第1章绪论 (1) 硬币与识别器的发展 (1) 硬币的发展 (1) 硬币识别器的发展与分类 (4) 第2章总体设计方案 (6) 总体设计思路 (6) 总体方案的确定 (6) 第3章电路与程序设计 (9) 电路设计 (9) 各组成电路原理与应用 (10) 电桥电路 (10) 测量放大电路 (11) 整流电路 (13) 滤波电路 (17) 电压比较器 (19) AD转换器 (22) 单片机介绍： (23) AD574 和8051 单片机接口电路设计： (28) 光电耦合器 (31) 机械部分设计 (32) 结束语 (33) 参考文献 (33)
第1章绪论 硬币与识别器的发展 1.1.1硬币的发展 中国是世界上最早使用货币的国家之一，使用货币的历史长达五千年之久。中国古代货币在形成和发展的过程中，先后经历了几次重大的演变： 1、由自然货币向人工货币的演变 在中国的汉字中，凡与价值有关的字，大都从“贝”。由此可见，贝是我国最早的货币。 随着商品交换的迅速发展，货币需求量越来越大，海贝已无法满足人们的需求，人们开始用铜仿制海贝。铜贝的出现，是我国古代货币史上由自然货币向人工货币的一次重大演变。 随着人工铸币的大量使用，海贝这种自然货币便慢慢退出了中国的货币舞台。 2、由杂乱形状向规范形状的演变 从商朝铜贝出现后到战国时期，我国的货币逐渐形成了以诸侯称雄割据为特色的四大体系，即：铲币、刀币、环钱、楚币。 秦统一中国后，秦始皇于公元前二一○年颁布了中国最早的货币法“以秦币同天下之币”，规定在全国范围内通行秦国圆形方孔的半两钱。 圆形方孔的秦半两钱在全国的通行，结束了我国古代货币形状各异、重量悬殊的杂乱状态，是我国古代货币史上由杂乱形状向规范形状的一次重大演变。秦半两钱确定下来的这种圆形方孔的形制，一直沿续到民国初期。 3、由地方铸币向中央铸币的演变 元鼎四年，汉武帝收回了郡国铸币权，由中央统一铸造五铢钱。从此确定了由中央政府对钱币铸造、发行的统一管理，这是中国古代货币史上由地方铸币向中央铸币的一次重大演变。 唐高祖武德四年（六二一年），李渊决心改革币制，废轻重不一的历代古钱，取“开辟新纪元”之意，统一铸造“开元通宝”钱。开元通宝一反秦汉旧制，钱文不书重量，是我国古代货币由文书重量向通宝、元宝的演变。
自动售货机识别一元硬币的原理 1.目前投入试用的“硬币识别机”设置有感应线圈，通过对硬币的材料、大小尺寸等各个要素进行感应并探明真伪。据技术人员介绍，不同的材质具有不同的磁场变化，可以通过电子技术进行分析、探查和识别，更高级的检测还可以运用频谱分析。 2.一堆真假硬币，通过徐州市发明人周永谦发明的机器，倾刻间可分出真伪。该机器是由外壳、语音提示监控、记忆探头三部分组成，其中记忆探头是其核心。据介绍，探头中的记忆可在瞬间识别所接触的硬币的重量、体积、金属成分等，由于真假币之间在这些方面存有差距，因而面对该机器时，结果自然也会不同。 3.我国目前发行的1元,5角和1角硬币的金属原材料是为造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组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时,金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异,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,与设定值进行比较,确定某种硬币种类后,经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出,完成对金属硬币的识别. 金属硬币识别器种类繁多,但贮币退币机构基本上分为两类:一类是平面式贮币,电磁阀退币;另一类是圆筒式贮币,步进电机退币.当硬币投入后经过识别识出电信号后,伪币和异物被排出,真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔体内备用.当收到退币找零电信号后,通过退币电磁阀或退币电机拉杆,将贮币腔内下部硬币依电信号程序推出,完成自动售货机的退币找零功能. 4.一、识别原理 主要识别指标：直径、材质、厚度。 材质是用电磁的方式测的，使用空心线圈或磁芯线圈，线圈组数少的只有一组，多的常见的是六组。工作状态下，线圈及其外围电路会以一个特殊的频率振荡（多个线圈的话频率各不相同），当硬币以垂直或平行于线圈平面的方式穿过时（不同产品方式不同），会引起振荡频率的变化。材质不同所引起的频率变化幅度和方向（增加、减少）也不同，对某种硬币的变化特征进行记录后，就成为使用中识别该种硬币的依据。 厚度是没有东西专门测的，实际上这个指标是和材质一起测。因为即使相同材质的硬币，如果厚薄不同，导致的频率变化差异也较大。 直径——老式的识别装置用光电管队列来识别直径，排列组合得当的话，识别精度也不低（可答0.5mm）。新一点的都用偏心或异形线圈来测量，依据是直径小的硬币与线圈的重合部分也少，由此也带来频率变化的不同。 二、常见防假原理 主要依靠前面说的频率变化特征，对于可接受的真币，将其变化限制在一个范围之内，而假币往往在某个指标上和真的有差异，被辨认出来被踢掉。 投币入口应有一个检测元件（一般是光电管），检测到硬币进入后才会让后面的线圈振荡并开始记录频率值，同时计算变化量。 一个硬币正常的情况下是被塞进入口，然后沿结构设计好的槽滚动进入，会有一定的速度，通过前述的线圈的时间很有限（500ms以内），而且速度比较均匀。所以，这作为一个判断的指标，一枚缓慢放进的硬币是不会被接受的。 三、常见防盗原理
简易电子硬币识别装置 摘要：本设计为简易电子硬币设别装置，采用不同种类的硬币重量不同进行识别。采用电阻应变式传感器进行硬币的测量，并用HX711高精度放大器兼A/D功能的称重专用集成芯片读取传感器测量值送至具备64KROM的STC12A60S12的单片机，利用查表法寻找最接近的重量来识别硬币的数量和金额。 关键词：称重 A/D转换器单片机
一、系统方案 总体方案 由于各种硬币的重量不同，因此，本系统采用称重的方法进行硬币识别，由此可知称重系统以及A/D转换器是本次课题的主要核心，只有达到足够准确的精度才能正确实现人民币硬币识别和计算功能。本系统主要由电源供电部分、电阻应变式传感器组成的称重部分、进行数据采集的A/D转换部分、外部按键控制部分、单片机以及LCD液晶显示部分组成。用A/D转换器读取由电阻应变式传感器传出的模拟量，再由单片机读取经过A/D转换后的数字量，CPU进行运算和处理就可达到要求。总体结构框图如下图1-1所示。 图 1- 1系统总体结构框图 重量检测方案选择与论证 方案一：压电效应的重力传感器 基于压电效应的传感器的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路的放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差。 方案二：电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是将电阻应变片粘贴在弹性体上，当弹性体受外力（拉力或压力）作用产生形变时，传感器将该形变转化成电量输出，通过相应的测量仪表检测出这个与外加重量成一定比例关系的电量，从而测出质量。电阻应变式传感器的优点是精度
机械原理课程设计 硬币分拣包装机 目录 1 机器的功能和设计要求 (2) 1.1 简述 (2) 1.2 硬币分拣机的系统组成 (2) 1.3 硬币分拣包装机的设计要求和主要参数 (3) 2 工作原理和工艺动作分解 (4) 3 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (5) 4 机构选型及机械运动方案的选择和评定 (5) 5 所选定机构的设计计算过程及各阶段的结果 (6) 6 主要参考文献 (13) 7 设计心得 (13)
1 机器的功能和设计要求 1.1 简述 本次设计题目为硬币分拣机设计，本项目属于应用于现代化的创新性设计。该设备主要 用于多种硬币的分选、计数、包装，该设备实现了自动化操作，达到高效、可靠、生产率高、减轻劳动成本的目的。在目前国内的小面值货币流通的领域，硬币分拣大多为人工操作，生产率低，浪费劳动成本。所以，此设备的研制可以改善这一状况，节约劳动力成本，提高劳动生产率。 1.2 硬币分拣机的系统组成 由机械系统和控制系统两部分组成。 机械系统可分为7个主要功能单元，各个功能单元具有一定的独立性。 图1-1 硬币分拣包装机功能示意图 1、 硬币堆放、输送功能单元 2、 硬币排列、分选功能单元 3、 硬币分选计数功能单元 4、 硬币堆码、整理功能单元 5、 送纸、撕纸功能单元 6、 硬币包装功能单元 7、 卷边功能单元 图1-2
图1-3 1.3 硬币分拣包装机的设计要求和主要参数 （1）包装能力：10/min 次； （2）驱动电机：Y160M-8P=4kW 720/min n r ，，； （3）机械运动方案力求简单； （4）图1-2表示功能单元1和2，希望能准确分离不同大小的硬币。图1-3表示功能单元3~7，希望能实现各部分协调工作。 （5）顶杆运动有冲击力，希望顶住硬币时冲击力较小。 （6）机械手既要包装又有定位，所以滚轮能加热，且具有一定的摩擦以带动硬币旋转。 2 工作原理和工艺动作分解 根据上述分析，硬币分拣包装机要求完成的工艺动作有以下五个动作： （1）漏斗将硬币送到传输带上，再送到加速分拣单元上。 （2）加速分拣单元的运动方式是做扭转运动。料斗分三层，上两层开有分选孔，第一层孔 大小比五角、一角硬币稍大，比一元硬币小；第二层孔大小比一角大，比五角小。这样在旋转时达到分离三种硬币的效果。另外，硬币在料斗中随着惯性向前运动，在料斗的侧面开出滑道口，符合规格的硬币通过小孔直接落入滑道，滑道口大小由上至下依次为一元、五角、一角。 （3）滑道底面是传送带，侧面装有计数器，两端口装有电磁挡板，以达到准确计数的效果。 计数器每计完一百个硬币，电磁挡板自动挡住滑道口，以便下一步工作。 （4）硬币经过送料机分选后经过滑道直接滑入币筒中，每个币筒容量为一百个，完成码堆。利用间歇运动机构完成币筒的间歇装动，利用顶杆将硬币送到包装单元。 （5）利用间歇机构完成送纸及包装。机械手又三个带有加热装置的偏心摩擦轮，通过摩擦轮的转动带动包装塑料纸及硬币转动，以达到包装侧面的效果。硬币堆两端各有加热片，硬
目录 第1章绪论 (1) 1.1硬币与识别器的发展 (1) 1.1.1硬币的发展 (1) 1.1.2 硬币识别器的发展与分类 (3) 第2章总体设计方案 (4) 2.1 总体设计思路 (4) 2.2总体方案的确定 (5) 第3章电路与程序设计 (7) 3.1电路设计 (7) 3.2各组成电路原理与应用 (8) 3.2.1电桥电路 (8) 3.2.2测量放大电路 (9) 3.2.3整流电路 (11) 3.2.4 滤波电路 (16) 3.2.5电压比较器 (18) 3.2.6 AD转换器 (20) 3.2.7单片机介绍： (21) 3.2.8 AD574 和8051 单片机接口电路设计： (26) 3.2.9光电耦合器 (29) 3.3机械部分设计 (30) 结束语................................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 .. (33)
第1章绪论 1.1硬币与识别器的发展 1.1.1硬币的发展 中国是世界上最早使用货币的国家之一，使用货币的历史长达五千年之久。中国古代货币在形成和发展的过程中，先后经历了几次重大的演变： 1、由自然货币向人工货币的演变 在中国的汉字中，凡与价值有关的字，大都从“贝”。由此可见，贝是我国最早的货币。 随着商品交换的迅速发展，货币需求量越来越大，海贝已无法满足人们的需求，人们开始用铜仿制海贝。铜贝的出现，是我国古代货币史上由自然货币向人工货币的一次重大演变。 随着人工铸币的大量使用，海贝这种自然货币便慢慢退出了中国的货币舞台。 2、由杂乱形状向规范形状的演变 从商朝铜贝出现后到战国时期，我国的货币逐渐形成了以诸侯称雄割据为特色的四大体系，即：铲币、刀币、环钱、楚币。 秦统一中国后，秦始皇于公元前二一○年颁布了中国最早的货币法“以秦币同天下之币”，规定在全国范围内通行秦国圆形方孔的半两钱。 圆形方孔的秦半两钱在全国的通行，结束了我国古代货币形状各异、重量悬殊的杂乱状态，是我国古代货币史上由杂乱形状向规范形状的一次重大演变。秦半两钱确定下来的这种圆形方孔的形制，一直沿续到民国初期。 3、由地方铸币向中央铸币的演变 元鼎四年，汉武帝收回了郡国铸币权，由中央统一铸造五铢钱。从此确定了由中央政府对钱币铸造、发行的统一管理，这是中国古代货币史上由地方铸币向中央铸币的一次重大演变。 唐高祖武德四年（六二一年），李渊决心改革币制，废轻重不一的历代古钱，取“开辟新纪元”之意，统一铸造“开元通宝”钱。开元通宝一反秦汉旧制，钱文
硬币分拣机 1硬币分拣机的组成 简述 本次设计题目为硬币分拣机设计，本项目属于应用于现代化的创新性设计。该设备主要用于多种硬币的分选、计数、包装，该设备实现了自动化操作，达到高效、可靠、生产率高、减轻劳动成本的目的。在目前国内的小面值货币流通的领域，硬币分拣大多为人工操作，生产率低，浪费劳动成本。所以，此设备的研制可以改善这一状况，节约劳动力成本，提高劳动生产率。 硬币分拣机的系统组成 由机械系统和控制系统两部分组成。 机械系统可分为7个主要功能单元，各个功能单元具有一定的独立性。 （1）硬币的堆放和首次分选功能。 （2）硬币的二次分选功能。 （3）硬币的分选计数功能。 （4）硬币的堆码、整理功能。 （5）顶杆顶硬币堆码功能。 （6）薄膜输送、包装功能。 （7）机械手夹断、封边功能。 图1-1硬币自动分选计量机械设计的原理图
5 、包装机构、包装切断机械 2 硬币自动分选机构 硬币自动分选机构的工作原理 电磁振动送料机工作时，将交流电经半波整流后，接通电磁铁的线圈，则在Ta 瞬间吸力最大，衔铁被吸向下，使料斗压着片簧向下振动，而在Tb 瞬间吸力减小为零，片簧向上弹推，迫使料斗向上振动，这样，一吸一推，使料斗产生伴随着扭动的上下振动。 图2— 2 电磁振动送料机工作原理图 1- 物料2- 送料槽体3- 弹簧4- 衔铁5- 线圈 上图2 —2 (a)中物料放在由主振弹簧3支撑的供料槽体2上，衔铁4与主振弹簧联成一体，绕于铁心上的线圈5 中流过的是经过半波整流后的单向脉动电流，电磁铁就产生了相应的脉冲电磁力。图2 —2( b)表示在正半周期内线圈中有电流流过，铁心便产生一次脉冲电磁力吸引衔铁，使槽体向后运动，主振弹簧因此而变形，贮存了一定的势能；在负半周内线圈中无电流通过，电磁力消失，弹簧就恢复变形，带着槽体向前运动，在达到振幅位置之后又返回向后运动。由于电磁力是一个周期变化的强迫作用力，因此电振机是一个以电磁力为周期干扰力的强迫振动系统。 斗式硬币自动分选机构 在斗式电磁振动送料机中，它的运动方式是做扭转运动，硬币在料斗中随着惯性向前运动，在料斗 的侧面开出四个滑道，在料槽中有不同大小的椭圆形小孔，符合规格的硬币通过小孔直接落入滑道，滑道由上至下依次分选1元硬币、菊花1角硬币、5角硬币、兰花1角硬币。斗式电磁振动送料机起到的是首次分选1元硬币、菊花1角硬币、5角硬币、兰花1角硬币的作用。 槽式硬币自动分选机构 和斗式电磁振动送料机的分选过程不同的地方就是他的工作表面是直线槽形的，并且槽式电磁 振动送料机做的是直线往复运动，物料在里面的运动是水平的。物料经过滑道进入到槽式电磁振动送料机，在槽式振动送料机上有四层滑道，每一层有三个滑道。第一层分选的是1元硬币，第二层 是分选5 毛的硬币，第三层是分选1 毛的硬币。在每一层槽的底部开有椭圆行的槽，使不符合规格的硬币直接落入下面的滑道中，从而达到硬币的二次分选。 图2— 4 槽式电磁振动送料机 1、振动料斗 2 、滑道3、衔铁 4 、电磁铁 5 、线圈6、隔振座 7、橡胶垫8、底座 3 自动计量机构自动计量机构的概述自动计量机构采用光电检测技术。光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新兴检测技术，是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示等。 光电检测系统的基本组成： 作为一个完整的检测系统，应包括信息的获得、变换、处理和显示等几个部分。因此，具体来说，光电检测系统由光电传感器、处理电路和显示控制等三个基本部分组成，如图3—1 所示。 图3— 1 光电检测系统的基本组成显然，框图中的光电传感器是检测系统的核心部分。它以
公交车硬币真伪识别器原理 1.目前投入试用的“硬币识别机”设置有感应线圈，通过对硬币的材料、大小尺寸等各个要素进行感应并探明真伪。据技术人员介绍，不同的材质具有不同的磁场变化，可以通过电子技术进行分析、探查和识别，更高级的检测还可以运用频谱分析。 2.一堆真假硬币，通过徐州市发明人周永谦发明的机器，倾刻间可分出真伪。该机器是由外壳、语音提示监控、记忆探头三部分组成，其中记忆探头是其核心。据介绍，探头中的记忆可在瞬间识别所接触的硬币的重量、体积、金属成分等，由于真假币之间在这些方面存有差距，因而面对该机器时，结果自然也会不同。 3.我国目前发行的1元,5角和1角硬币的金属原材料是为造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组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时,金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异,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,与设定值进行比较,确定 某种硬币种类后,经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出,完成对金属硬币的识别. 金属硬币识别器种类繁多,但贮币退币机构基本上分为两类:一类是平面式贮币,电磁阀退币;另一类是圆筒式贮币,步进电机退币.当硬币投入后经过识别识出电信号后,伪币和异物被排出,真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔体内备用.当收到退币找零电信号后,通过退币电磁阀或退币电机拉杆,将贮币腔内 下部硬币依电信号程序推出,完成自动售货机的退币找零功能. 4. 一、识别原理 主要识别指标：直径、材质、厚度。 材质是用电磁的方式测的，使用空心线圈或磁芯线圈，线圈组数少的只有一组，多的常见的是六组。工作状态下，线圈及其外围电路会以一个特殊的频率振荡（多