简易硬币识别器的设计

基于金属多特征联合的硬币识别器设计鲁彦玉;刘振兴【摘要】随着公共场合投币收费服务方式的流行,需要自动识别硬币设备的应用越来越多.为了提高硬币识别准确性、假币的拒识率以及增强识币设备对温度等外界因素影响的鲁棒性,基于金属的多种特征识别,设计了一种硬币识别器.方案首先通过大量的实验采集硬币的三种主要特性数据(电导率、磁导率和面积大小),然后通过实验数据分析建立硬币的联合概率空间,最后通过检测样本的特征,并计算特征参数是否处于硬币的联合概率空间内来判断样本的真伪和面值.对样本的判定算法进行优化,使之更适用于单片机处理.实验结果表明,所设计的识币器准确率较高,鲁棒性较强.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(032)011【总页数】4页(P222-225)【关键词】硬币识别;联合概率空间;准确度与鲁棒性【作者】鲁彦玉;刘振兴【作者单位】武汉科技大学湖北武汉430081;武汉科技大学湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TP212.9硬币在日常生活中扮演着重要角色。

银行要对大量的硬币进行高效处理，如计数、分类、包装等以使其再流通；自动售货机、无人售票公交车、投币电话等需要对硬币进行实时识别。

随着假币的频繁出现，硬币真假判别也成为一个亟待解决的问题，因此硬币识别器的研究具有十分重要的现实意义。

文献［1］采用多个光电开关放置在硬币进入的通道内，通过硬币挡住光电开关程度判断硬币的大小，进而判断硬币的面值。

此种方法简单可行，但是不能检测假币。

国内外对硬币识别的研究普遍采用电涡流法测量原理。

文献［2－4］采用涡流传感器测量硬币的电磁特征，此种方法通过金属本身的特性来辨别金属的材质，可以较为准确地识别硬币的面值和假币，但是对传感器信号判别时，分别独立的处理高频涡流传感器和低频传感器信号，忽略了二者之间的相关性。

在实际使用过程中，由于涡流传感器热稳定性造成的检测信号和安装位置的变动［5］，器件的老化等原因，会导致高、低频模式下的结果会相互影响，导致识币的准确度下降。

简易硬币识别器的设计硬币识别器的设计是一项复杂而关键的任务，它的目标是将输入的硬币映射到相应的类别，并提供准确的识别结果。

在设计硬币识别器时，需要考虑硬币的外观特征、图像处理技术和机器学习算法等因素。

下面是一个简易硬币识别器的设计概述，其中包括图像采集、图像预处理、特征提取和分类器训练等步骤。

首先，硬币识别器需要采集硬币的图像。

可以使用数字相机或者智能手机等设备进行硬币的图像采集。

在图像采集时，需要确保硬币摆放在一个清晰的背景下，并采集多张不同角度和光照条件下的硬币图像，以获得更全面的训练数据。

接下来，对采集到的硬币图像进行预处理。

预处理步骤主要包括图像去噪、灰度化和边缘检测等操作。

去噪可以使用滤波算法（如中值滤波或高斯滤波）来消除图像中的噪声，使得后续的处理更加准确。

灰度化是将彩色图像转换成灰度图像，可以使用常见的方法如RGB平均、加权平均和分量法等。

边缘检测可以使用Sobel算子、Canny算子或者拉普拉斯算子等常用边缘检测算法。

在预处理完成后，需要对硬币图像进行特征提取。

特征提取是硬币识别器的关键步骤，它需要从图像中提取出与硬币类别相关的特征。

常见的特征包括尺寸、形状、纹理、颜色等。

可以使用不同的特征提取方法来获取这些特征信息。

例如，可以使用形状描述子（如傅里叶描述子、Zernike描述子）来提取硬币的形状特征；可以使用纹理特征提取算法（如灰度共生矩阵、小波纹理特征）来提取硬币的纹理特征；还可以使用颜色特征提取算法（如颜色矩、颜色直方图）来提取硬币的颜色特征。

最后，使用机器学习算法对提取到的硬币特征进行分类器的训练。

机器学习算法可以根据硬币的特征值将其分类为不同的类别。

常见的机器学习算法包括支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）、卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）等。

在分类器训练时，需要选择合适的特征表示方法和机器学习算法，并使用训练集和测试集来验证分类器的性能。

电子硬币识别装置一、任务设计电子式称重装置 可以实现人民币硬币识别和计算功能。

要求装置具有键盘设置和数字显示等功能。

二、要求1.基本部分：能分别识别和显示1角、五角和一元币值的硬币。

2 能准确识别并显示多个单个币值品种的数量和总额。

3 逐个放入各种不同币值的硬币能准确计算出货币总额。

4 可以随意设定币值总额 当逐个放入硬币币值到达所设的币值装置发出一提示信号可以声光如添加硬币总额超出设定值时 能够显示超出金额数目并显示应退还币值的种类和数量。

2.发挥部分1 一次性放入各种多个币值的硬币能计算出货币总额及币值种类的数量。

2 能识别出混合新旧版的1角硬币重复计算总额。

3 非标准的硬币投入后装置可报警。

4 可以随意设定币值总额一次性放入各种不同币值的硬币时重复正文内容1 设计思想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，由此可知称重系统才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。

本系统主要有由压力传感器组成的称重部分进行数据采集的A/D转换部分外部控制部分和液晶显示部分。

用AD读取由压力传感器传出的模拟量再由CPU读取经过AD转换后的数字量CPU进行运算和处理就可达到要求。

2 方案比较与论证2.1重量检测方案论证方案一压电效应的重力传感器压力产生----电信号----输入-------A/D转换-----数字显示，显示重量基于压电效应的传感器。

是一种自发电式和机电转换式传感器。

它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放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。

压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。

它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。

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。

方案二电阻应变式与差动变压器式传感器弹性形变----电量输出---检测这个与外加重量成一定比例关系的电量是将电阻应变计电阻应变片粘贴在弹性体上，当弹性体受外力拉力、压力的作用产生形变时，电阻应变计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。

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。

基于应变传感器的硬币识别装置的设计摘要：为了减轻人工硬币分检的劳动强度，提高工作效率，利用金属箔式应变传感器为检测元件，构成直流全桥测量电路，光电传感器为计数元件，128×64液晶显示屏为显示器件，经过差动放大器放大信号，高精度a/d转换电路进行模数转换，将信号送至at89c51进行处理，利用软件和通过显示屏显示被检测的硬币的种类、数量和总额。

关键词：传感器效率硬币中图分类号：tp212 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0124-01我国现流通的货币分为纸币和硬币两种类型，每种硬币的重量不同。

在银行、超市和商场每天都有大量的硬币在使用，需要人工进行分检和统计，对于这样的简单重复性的工作需要智能化的电子设备代替，提高工作效率。

随着传感技术和计算机技术的发展，利用传感器对硬币进行称重检测进行个数的统计，利用单片机进行数据处理，通过显示器显示硬币的种类、数量和总计金额成为现实[1]。

本文基于电子秤的原理设计了硬币识别装置，装置的核心部件是应变传感器，选择电路结构简单使用方便的应变式电阻传感器构成直流全桥电路，直流供电主要考虑电路简单且使用方便的特点，文中将介绍装置的硬件电路设计和软件设计方法，说明装置的使用和功能。

1 装置的硬件构成装置硬件部分由电源电路、测量电桥、放大滤波电路、a/d转换电路、键盘、单片机、显示电路构成。

其中测量电桥电路由4片350ω金属应变传感器组成直流全桥，以便提高测量的灵敏度；放大滤波电路作用是对电桥输出的微弱电压信号进行放大，滤波器主要对放大信号进行滤波，提高转换精度；键盘、单片机、显示电路构成数据的处理和信息显示。

装置的框图如图1所示。

1.1 放大电路由于硬币重量较轻，引起的横梁型变量较小，应变片的阻值变化量也较小，测量电桥输出电压小，需要放大处理，采用差动放大电路和比例放大的两级放大方式，期中差动放大器的放大倍数（增益）可调，且具有调零旋钮进行调零。

硬币检测分类系统现在许多的自动售货机只能识别1元的硬币。

所以我想设计一个硬币识别分类计数系统。

该系统的功能是，可以识别一元和五角的硬币（如有需要一角也可以识别，原理相同）；按照面值分类存放；自动记录硬币的数量（可作为营业额的参考）。

识别不同面值硬币所应用的原理主要是不同面值硬币的材料不同，相应的电阻率也不同，另外体积的大小也会对电阻率产生影响。

当把他接入一个闭合回路中，所输出的电压值也不同，将闭合回路的输出信号经运算放大后得到控制电压，将控制电压经过A/D转换后输入单片机，将该值所设定的参考值相比较（比如相同输入电压下当硬币为一元硬币时其电压为5，当为五角时电压为1），可以识别不同的硬币。

上述方法在一定程度上可以起到签别真伪的程度，在某些不需要高精度的场合，可以通过厚度和直径来识别硬币，这样可以节约成本。

计数的原理：计数可以采用红外传感器。

每当有一个硬币下落时就记一个数。

根据面值将硬币分类：首先要用一个直流电机控制一个圆盘旋转，该圆盘的一圈要抠出一个深度和宽度均略高于一元硬币的尺寸的镂空圆弧装槽并确保已经被识别的的硬币下落后能够落入该槽内。

圆弧形槽的下端相应的有一个圆盘，该圆盘略大于电机拖动的圆盘。

在该圆盘的平面均匀的打出若干个小洞，洞的尺寸均略大于一元硬币和五角硬币的尺寸，这样有助于硬币落入不同的收集箱内。

同时自动售货机的硬币的吞噬窗口与圆盘之间应该有一个导流管，以确保硬币能够平稳的落在槽内，并且硬币与槽水平。

当有硬币投入的时候电机带动圆盘旋转（为了省电可以再硬币的吞噬口加一个传感器，当有硬币进入时触发继电器开关，但这样会增加成本），当硬币落入槽内时被带着旋转，依次通过略大于五角硬币直径的小孔和略大于一元硬币直径的小孔，由于重力作用这些硬币会在相应的孔的位置下落，起到了分类的作用。

后续电路还需要加一些硬件抗干扰的设计，比如光电耦合器，整流电路，滤波电路等。

备注：同样的原理还可以做一个硬币计数器，可以应用于超市等硬币流动量大的地方。

硬币清分机毕业设计硬币清分机毕业设计硬币清分机是一种能够自动识别和分拣硬币的设备，广泛应用于银行、商场、超市等场所。

本文将探讨硬币清分机的设计原理、功能特点以及未来的发展前景。

一、设计原理硬币清分机的设计原理基于光电传感技术和图像识别算法。

当硬币通过清分机时，光电传感器会感知硬币的直径、厚度和材质，并将这些信息传送给图像识别系统。

图像识别系统会根据预先设定的参数，对硬币进行识别和分类。

清分机还可以通过计数器功能，对硬币的数量进行统计。

二、功能特点1. 高效快速：硬币清分机具有高速识别和分拣能力，能够在短时间内处理大量硬币。

这大大提高了工作效率，减少了人力成本。

2. 精准准确：清分机采用先进的图像识别算法，能够准确判断硬币的面额和真伪。

这对于防止假币流通和减少人为错误非常重要。

3. 多功能操作：清分机不仅可以对硬币进行分类和计数，还可以自动打包硬币、统计硬币的面额比例等。

这些功能的实现，使得清分机在商业运营中具有更广泛的应用价值。

4. 人性化设计：清分机的操作界面简洁明了，易于操作和维护。

同时，清分机还具备自动故障检测和报警功能，能够及时发现并解决问题。

三、发展前景随着现金支付的逐渐减少，电子支付的普及，硬币的使用量在逐渐减少。

然而，硬币在一些特定场合仍然具有重要的作用，如公交车、自动售货机等。

因此，硬币清分机在未来仍然有一定的市场需求。

随着科技的不断进步，硬币清分机也在不断发展。

未来的硬币清分机将更加智能化，能够实现更多的功能。

例如，清分机可以与人脸识别技术结合，实现硬币的个人化管理。

同时，清分机还可以通过云计算和大数据分析，为商家提供更详细的数据报告和经营建议。

此外，硬币清分机还有望在国际市场上得到更广泛的应用。

随着全球经济一体化的推进，国际贸易的增加，不同国家之间的硬币混合使用成为一个常见问题。

硬币清分机可以通过识别和分类不同国家的硬币，为国际商业交易提供便利。

总之，硬币清分机作为一种自动化设备，具有高效快速、精准准确、多功能操作和人性化设计等特点。

人民币硬币智能识别系统的研制摘要：本文对研制一套智能人民币硬币币值与假币识别系统进行了讨论。

首先，分析了各型硬币、假币的材质组成和识别机理。

其次，应用磁芯互感技术,设计了识别系统所需各部分的硬件电路和相应的软件。

最后，通过整体电路的设计与调试，测试了研制的实际系统，准确地识别了各型币值和相关的假币。

关键词：硬币，智能识别，假币0. 引言在我国，小面额的现钞逐步实现了硬币化，硬币的流通越来越普遍，硬币检伪与分拣、统计币值工作量大且效率低下。

国内现有的各类硬币鉴别装置，普遍存在原理简单、检测手段单一、鉴别伪币能力差，且只能鉴别一二种硬币的弊端。

而国外的鉴币装置则采用多种检测手段、鉴别可靠、动作迅速、且能自动找零、重新设置币值等多种功能，但设计制造复杂、价格昂贵。

为此，本文探讨并研制了一种新的硬币鉴别装置，其主要的技术要求为:能正确鉴别目前国内流通的四种面值的硬币，并有较强的防伪的能力。

对于目前国内流通的四种硬币,要区别它们,主要依靠硬币的以下特征:材质、直径、厚度、重量、图形图案等。

本文将采用一种单通道双回路磁芯材质互感技术，分析统计出各型真假硬币的特征参数，应用单片机技术，采用互感幅值检测的方法，设计出硬币智能识别系统的软硬件电路以及相应的装置。

1设计原理我国人民币现有的硬币币值共四种，分别为一元，材质为镍钢；五角，材质为铜；一角有两种，材质都为铝，只是大小和厚度不同。

一般的假币由于制造成本的缘故，市场上常见的为一元普通钢质假硬币。

由磁路的基本性质知道，为了使较小的激励电流产生足够大的磁通，在铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的磁芯。

铁心的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高的多，因此磁通的绝大部分经过铁心而形成一个闭合通路。

这种人为造成的磁通的路径，称为磁路。

对于磁路，如果一个给定的线圈，其磁通量由磁阻的大小决定，而磁阻将由固定线圈的磁导率μ决定。

因此，通过线圈的电流一定时，变化的磁导率μ决定线圈的磁通量。

第三十五届全国青少年科技创新大赛
科学研究报告
研究问题
在生活中的很多时候，如超市结账、日常收纳，我们会遇到有不同规格的硬币混合在一起，需要清点的情况，那么在清点时，硬币会相互干扰，导致效率低下，不仅难度大，而且难以快速完成区分。

市场上也有专门的电子硬币区分器，但成本高、代价大，不适用于生活用途。

因此，我们需要发明一种简单快捷、制作方便且成本低廉的区分器，使硬币区分变得高效方便。

针对上述问题，我制作出了一种结构简单的硬币分类器。

材料准备一块废弃的硬纸板，一根笔，一把美工刀，一卷透明胶带。

制作过程第一步：准备材料：
一块废弃的硬纸板，一根笔，一把美工刀，一卷透明胶带。

第二步：制作硬币下落洞口
切一块长20cm的纸板，宽度要比一元硬币宽0.4cm。

第四步：在纸板上画线
在纸板上沿着硬币画出圆形，然后在值班左侧，圆的边线内侧0.2cm处画一条直线，沿着直线切出一个长方形的洞，大小要将圆形包在内，但不能全包，两侧留出0.1cm距离。

第五步：继续切割
按照上一步继续切割其余的两个洞，要求一致。

第六步：安装机盒
把切好的纸板倾斜粘在盒子里，并对盒子进行组装即可。

第七步：测试
实验结果
我们准备了一元、五角、一角三种硬币，依次放入硬币区分器中后，硬币在不同的位置落下，只有个别硬币有误差，因此区分很成功。

硬币分类机制作方法硬币分类机是一种可以将不同种类的硬币分开的机器，是许多商场、银行、自动售货机和游戏机的必备设备之一。

本文将探讨如何制作一个硬币分类机。

设备和工具制作硬币分类机需要以下设备和工具：1. Arduino控制板2. 电机3. 电源4. 红外线传感器5. 杜邦线6. 木板7. 麻花钻8. 激光雕刻机（可选）步骤1. 为了实现分类硬币的目的，我们需要选择用于分类的硬币规格。

在本例中，我们将选择一种硬币类型，如1元硬币。

2. 制作分类器和收集器。

在一个平面上，我们需要建造几个区域来容纳硬币。

它们可以是硬币收集器、分类器和发送器。

我们用木板来制作这些区域。

使用麻花钻或激光雕刻机，将需要的区域割开或雕刻出来。

3. 安装红外线传感器。

红外线传感器可以通过检测硬币从分类器进入收集器来进行硬币分类。

将红外线传感器安装在收集器入口处。

使用杜邦线将Arduino控制板和红外线传感器连接。

4. 安装电机。

电动马达可以通过旋转分类器盘子将硬币推向收集器。

在分类器内部安装电机，然后将其与Arduino控制板连接。

5. 使用电源为系统供电。

将电源和Arduino控制板相连。

6. 编写程序。

编写程序，以便操纵系统，以便在一个特定的硬币尺寸中自动分类硬币。

在程序中使用红外线传感器来检测硬币转移，在电机上添加关节以便轮换盘来分类硬币。

7. 测试机器。

测试机器启动程序，观察硬币是如何被捕获、分类和储存的。

如果出现问题，可以对程序进行调试或对硬币分类机进行进一步的修理。

结论制作一个硬币分类机可能需要花费一些时间和精力，但这项技能并不复杂。

创建自己的硬币分类器可以代替购买成品的成本，而且可以更好地理解硬币分类器的功能，并为进一步的学习和开发思路打下基础。