【文章內容簡介】 3. 3/ I N T 115P 3. 4/ T 016P 3. 5/ T 117P3.618P3.7/RD19XTAL220XTAL121Vss22NC23P2.024P2.125P2.226P2.327P2.428P 2. 529P 2. 630P 2. 731P S E N32A L E33NC34EA35P 0. 736P 0. 637P 0. 538P 0. 439P0.340P0.241P0.142P0.043Vcc44U16S T C8 9 C5 1 RC+ 5V+ 5VC2 110uFR7 06 . 8 K+ 5VC3 722PC3 822PY21 2 M H zS P 2T M B 1 2 C0 5R8 42K+ 5VA0 V C CA1 WPA2 S C LGND S D AU18 A T 2 4 C0 1R7 110KR7 210K+ 5V+ 5VQ 189012R7 3100M O TU V _S EU V _R EMGMCA S 1A S 2D B 16 4C L K 16 4ALMEKEYB138E138A138 C138A L MRDCLDCQD_REQD_SE 圖 主控制及其部分周邊電路 STC89C52RC 的最小應用系統(tǒng)構 [9]成非常方便，只需要在 XATLXATL2 端接石英晶體振蕩器接諧振電容，在復位端接復位電路即可工作，它的寬工作電壓： —(5V 型單片機 )/—(3V 型單片機 )無疑使它在應用于便攜系統(tǒng)方面勝過許多芯片。圖 是它應用于點鈔機的山東科技大學學士學位論文 系統(tǒng)硬件電路設計 14 主控制電路圖。 STC89C52RC 芯片內部集成了 2K 字節(jié)的 EEPROM，可用來存儲點鈔機的參數(shù)設置及已點過鈔票的信息 ，方便客戶及維修人員查詢。由于此電路考慮到了兼容于普通 8051，所以加上了掉電存儲芯片 2401?？紤]到了系統(tǒng)模塊的協(xié)調性，我們把報警電路也畫在了本模塊。值得一提的是：本系統(tǒng)只需單片機的串行通信口（ ）與 PC 串口相連即可完成系統(tǒng)的程序的在線下載，大大方便了程序的調試和修改。 在這一模塊的蜂鳴器報警電路設計中，我們用到了的是一款比較通用的有源蜂鳴器 TMB12C05，它的額定工作電壓是直流 5V，最大工作電流為 40mA，阻抗為 50Ω，用 PNP 型三極管 9012 來驅動，要保證三極管通后流經(jīng)蜂鳴器的電流 小于 40 mA，由于三極管飽和導通后管壓小于約為，限流電阻的選取可由式 ()來求出 iRIVV CCR ??????? ?? m a xm i n （ ） 根據(jù)已知電流電阻可以將最小限流電阻求出來： ? ? ???????????? ?? m a xm i n mAVVRIVV C CR i 因此我們取限流電阻阻值為 100Ω。 落鈔檢測模塊 落鈔檢測模塊包括兩部分，紅外傳感部分和紅外信號調理部分，紅外傳感部分的核心是紅外傳感器及其驅動電路。當有電流通過集紅外發(fā)射和接受功能為一體的紅外傳感器時，傳感器發(fā)射部分會有紅外 線發(fā)出，檢測部分同時檢測收到的紅外信號。當有鈔票放下時，發(fā)射出去的射線被鈔票反射回來，當檢測到紅外信號后傳感器輸出一個跳變的模擬電壓，經(jīng)信號山東科技大學學士學位論文 系統(tǒng)硬件電路設計 15 調理部分濾波后送入比較器，從而能使比較器發(fā)生跳變就會把落鈔信號反映給 CPU，如圖 。 R3 5100R3 410KR3 7330KR4 010KR3 8100KR3 94 . 7 KR4 21KC5103542312U8A339Q59012+ 5VQ7R3 6510+ 5VD 19ST106RGBX+ 5VQ D _S EQ D _R EC6105 圖 落鈔檢測電路 值得一提的是我們的發(fā)射驅動部分和信號接受調理部分 [10]，我們知道，自然界中的白光頻譜非常豐富，而紅外信號只是其中的小一段，從而導致機器受到了照射后引起誤動作，另外如果傳感器一直工作在發(fā)射狀態(tài)，還會縮短傳感器壽命。我們通過綜合考慮，決定再采引出來單片機的一 個管腳來控制驅動，這樣做了以后，不僅有效地解決了以上問題，而且還降低了待機功耗。 為了防止系統(tǒng)誤動作，我們選用的紅外發(fā)射接收對管都是只對 850nm的光敏器件， ST106RGBX 紅外發(fā)射接收對管的額定工作電流為 30mA，所以其限流電阻可以通過式 ()求出限流電阻，取 100Ω。需要注意的是此電路硬件接受部分對接受到的信號進行了一次解調，如果單純地給下鈔驅動端送高低電平信號，即使是接受管被擋住比較器也不會翻轉。因此我們在驅動紅外發(fā)射管時必須用一定頻率的脈沖進行驅動。由于時間常數(shù)mSFCR 0 0 0 05 1 0 ????? ?? ,所以發(fā)射驅動脈沖的頻率為 山東科技大學學士學位論文 系統(tǒng)硬件電路設計 16 ?? ?1f 196 Hz。 熒光檢測模塊 熒光檢測模塊主要負責錢幣的熒光效應檢測， 點鈔時票幣面經(jīng)紫外光源掃描照射 ， 真幣一般沒有紙質熒光效應信號或者熒光效應 [11]信號很弱 ，而假幣受紫外光激發(fā)產(chǎn)生較強的熒光效應信號。該模塊的原理是：熒光傳感器（主要由硅藍光電池和濾色片組合成）會將接收到的熒光信號轉換成相應的微電流，然后將此信號經(jīng)信號處理電路送至單片機進行真?zhèn)吴n的判別。具體電路如圖 。 R 5 7220R 5 84 . 7 M R 6 15 . 1 KR 5 95 . 1 KR 6 05 . 1 KR 6 25 . 1 KR 6 33 . 9 KR 6 43 . 6 KR 6 55 . 1 KC 1 01011110131D L M 3 2 4542312U14AL M 3 2 49814U8C339+ 5 V+ 5 V+ 5 VP5100KQ12UV10T2E10FR 5 6220R 5 5100D20T54WBLBQ119012R 5 42K+ 5 VU V _ S EU V _ R E 圖 熒光檢測電路 T54WBLB 型熒光管的主峰波長為 365nm，是一款驗鈔機專用型紫光燈管，通過錢幣對 365nm 波長的反射情況可以檢測出錢幣的紙質，與之配套使用的 UV10T2E10 型紫外線探測器可探測波長在 210380nm范圍內的紫外線，并將其轉換成相應的微電流。注： UV10T2E10 UV 型 標準紫外線傳感器，只對紫外線敏感 ,其 輸出信號是同紫外線強度相對應的光電流， 在檢測范圍內（檢測波長范圍： 210380nm） 峰值響應 為約為 120mA/W，典型值： 140mA/W@280nm 山東科技大學學士學位論文 系統(tǒng)硬件電路設計 17 模塊電路部分主要是信號轉換與放大比較，為了延長熒光管的壽命，我們加了一路熒光驅動，這樣只有當有鈔票通過時才啟動熒光發(fā)射。由于傳感器出來的是電流信號，所以在信號調理電路中首先進行 I/V 轉換（其原理是一個積分電路），由于經(jīng)過 I/V 轉換所得到的電電壓的幅值非常小，所以在和基準電壓比較前加了一級同相比例放大，這時出來的電壓再和基準相比較便可確定熒光信號的大小。 計數(shù)及光譜檢測模塊 光譜信號 [12]主要是用來檢測有沒有重張（即兩張鈔票同時通過）現(xiàn)象發(fā)生的，計數(shù)及光譜檢測模塊的傳感部件是同為紅外透射傳感器，雖然在軟件部分處理是分開處理的，但是信號來自于同一傳感部件，因而 在這里一并介紹。 Q1Q3R7510R6510R9 4 . 7 KR8 4 . 7 KR1 35109814U1CL M 3 2 4761U7B339+ 5VR1 615KR2 42KR2 32KL G PR G PP3 100KC3103R1 2 4 . 7 K+ 5VR1 0 4 . 7 KR1 1 4 . 7 K761U1BL M 3 2 4P4100KC4103R4 14 . 7 KR1 4510542312U7A339R1 512KR2 62KR2 12K+ 5VD2ST106RGBXD1ST106RGBXR4220R5220+ 5V+ 5VL D CR D C 圖 計數(shù)及光譜信號整形電路 該模塊信號調理部分大體分為兩塊：一塊是比較計數(shù)，一塊是光譜處理電路，此部分電路如圖 。其中，兩塊共同點是信號同是出于紅外接收器，并且最終都和一個基準電壓進行了比較，但是由于我們對信號要求的精確度不一樣：計數(shù)模塊是把從紅外接收傳感器出來的電流信號經(jīng)一電阻轉換成電壓后直接與基準電壓相比較，而光譜模塊則是將出來的電流信山東科技大學學士學位論文 系統(tǒng)硬件電路設計 18 號經(jīng)過一個可調增益的積分器轉換成電壓后再與基準電壓相比較。這樣做的好處是顯而易見的：通過積分器后大大提高了信號的抗干擾能力 [12]，降低了 隨機干擾引起的誤動作。 與熒光檢測部分不同的是，熒光檢測利用的是熒光反射效應，而光譜信號利用的則是紅外透射效應。當沒有鈔票通過時，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線會被安放在下方的紅外接受管所接收，接收管導通并有一定的電流通過。當有鈔票通過時，紅外發(fā)射管的光線被部分遮擋住，所以流經(jīng)接收管的電流會變小，此時計數(shù)部分感知電流變化引起比較器輸入電壓變化而導致比較器翻轉，從而告訴 CPU 鈔票已經(jīng)到了；同時這路電流信號會經(jīng)過可調增益的積分電路進行 I/V 轉換，轉換出來的電壓能很好地反映出鈔票的透光率，根據(jù)此電壓就可以確定走鈔有沒有重 張。下面的就是經(jīng)過轉換的光譜信號與一基準電壓進行比較的電路，此兩路比較器的輸出 ASAS2 會告知控制器光譜有沒有異常。 R2 710KR2 94 . 7 KR3 02KR3 12KR3 21KR3 31KL G PR G P+ 5V111013U7D3399814U7C339A S 1A S 2 圖 光譜信號比較電路 碼盤檢測模塊 山東科技大學學士學位論文 系統(tǒng)硬件電路設計 19 碼盤的提出 在點鈔機中，碼盤也叫光盤，是點鈔機中用來將旋轉角度轉化成脈沖信號以用來測量長度的器件，其的結構與機械鼠標的光輪類似。我們知道，由于機械結構的原因，鈔票在從入鈔口進入點鈔機到從出鈔口出來這一過程中所受的阻力會很不均勻，新舊不同的鈔票所受的阻力也不相同，由此導致了鈔票在運行過程中的速度不是均勻的，因而我們不能用鈔票 在里面行走的時間作為分度來確定信號采集的頻率或衡量鈔票的寬度。碼盤的出現(xiàn)正好解決了這個問題：當鈔票行走到計數(shù)光譜傳感部分時，與碼盤同軸的橡膠輪將鈔票加住，這樣不論鈔票行走速度是快還是慢，由于橡膠輪的直徑是一定的，所以每一個碼盤脈沖所對應的鈔票寬度也是一定的。這樣我們就可以用碼盤脈沖作為分度來確定信號采集的頻率或衡量鈔票的寬度。 碼盤信號的處理及倍頻 R 7 4220R 7 6330KR 7 7100KR 7 84 .7 K111013U 8 DC A 3 3 9Q 1 5R 7 5510+ 5 VD 2 4ST106RGBX+ 5 VR 7 95KR 8 0220R 8 13KR 8 21 .6 KR 8 31 .2 KC 3 3103C 3 4104C 3 5203C 3 6104Q