1、 编号 ： 本科毕业论文 电子硬币存钱罐的设计 院 系：电子科学与工程系 姓 名： 学 号： 专 业：电子科学与技术 年 级： 2011 级 指导教师：程磊 职 称：讲师 完成日期： 2015 年 5 月 日 I 摘 要 随着我国经济的发展，硬币也流入了人们的生活，给人们的生活带来了许多的方便，但是硬币的存储也给人们带来了很大的烦恼。传统的硬币存储器械只能简简单单的对硬币进行存储，不具有自动计数和判断硬币真伪的功能。针对这种情况对电子硬币存储系统进行研究。 该设计采用硬币币种识别技术，真伪辨别技术利用单片机 STC89C52 对信息进行处理，并显示存储总金额，以及当前投入的币种金额。该设计包含
2、电源电路、单片机主控电路、硬币识别电路、投币器供电及其驱动电路等四个部分。软件采用 Keil 进行编程，并利用 Protus 软件对硬件和软件进行仿真，仿真结果显示该系统灵敏性高，性能稳定，具有硬币识别，辨别真伪，计数显示等功能。 关键词： 硬币识别 ；电子存钱 ；真伪辨别 ； STC89C52 II Absent As Chinas economic development, the coin has flowed into peoples lives, peoples life has brought many of the convenience, but the coin storag
3、e but also to bring a lot of troubles. The traditional coin storage devices can simply be stored on the coin does not have automatic counting function and determine the authenticity of the coin. In view of this situation for electronic coin storage systems research. Change coin currency design uses
4、recognition technology to identify the authenticity STC89C52 using SCM technology to information processing, and display the total amount of memory, and the amount of current investment currency. The design consists of four parts supply circuit, microcontroller control circuit, coin identification c
5、ircuit coin supply and driving circuits. Keil programming software uses and use Protus software to hardware and software simulation results show that the system of high sensitivity, stable performance, with coin recognition, verify the authenticity, counting display. Keywords: Coin recognition; Elec
6、tronic save money; Authenticity of identification; STC89C52III 目 录 绪论 . 1 1 研究背景及意义 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 研究意义 . 1 1.3 国内外研究现状 . 2 2 总体方案设计及方案论证 . 2 2.1 总体设计方案 . 2 2.2 方案论证 . 2 3 硬件电路设计 . 3 3.2 单片机控制电路 . 3 3.2.1 单片机的选择 . 5 3.2.2 存储器的选择 . 5 3.2.3 电路介绍 . 6 3.3 认币器的选择 . 6 3.4 硬币识别电路 . 9 3.4.1 硬币识别电路元器件选
7、择 . 10 3.4.2 硬币识别电路分析 . 11 3.5 投币器供电及其电机驱动电路 . 11 4 系统软件设计 . 13 4.2 程序流程图 . 15 5 电路调试和系统仿真 . 17 5.1 电路调试 . 17 5.2 系统仿真 . 18 5.2.1 仿真软件的选择 . 18 参考文献 . 25 致 谢 . 26 附录 1 系统电路图 . 27 IV 附录 2 程序 . 29 完 . 35 1绪论 硬币也就是用金属铸造的货币 1。金属币具有耐磨损，使用方便，流通寿命长等优点，在我国已有几千年历史。它具有货币职能，艺术欣赏和收藏保值等诸多功能。新中国发行的硬币，大致可分三类：流通的普通硬
8、币、流通用的金属纪念币以及收藏用的贵金属纪念币 2。由于纸币寿命短，不利于流通，人们在日常生活中大量使用硬币。 我国发行的流通硬币，有鲜明的时代特点和浓郁的民族风格，不同的时期发行货币代表着不同的历 史时期文化 3。我们中华民族历史悠久，文化璀灿，成就卓著，为硬币的图案设计提供了丰富的题材，花卉艺术中国有着悠久历史。第三、第四硬币，采用花卉作为设计主题，即庄重大方，又轻松活泼，设计风格突破了呆板沉重格局，突出了民族风格。体现了民族文化和精神面貌的艺术品。 1 研究背景及意义 1.1 研究背景 目前，随着我国经济的发展，一角，五角，一元的纸币逐步退出了流通市场 4，取而代之的是硬币。平时外出购物
9、总少不了收到市场回找的硬币零钱，所以硬币的存储也就成了问题，传统的储钱罐只简单的具有存储的功能，不具有计数以 及真伪的辨别。随着经济的发展人们的思想也提高了许多，但是事物都具有两面性，有些人为了牟取以及私利开始铸造假币，这也扰乱了我国的货币市场的正常秩序。这就要求我们设计一种储钱系统具有自动计数，显示以及真伪辨别的功能。 1.2 研究意义 近几年，电子技术获得飞速发展，现代电子产品渗透了国内外的各个领域。目前市场上主要使用的硬币储钱罐有两种：一种是电子硬币储钱罐，一种是非电子硬币储钱罐。国内市场由于假硬币的泛滥，非电子硬币储钱罐功能单一，且不具体硬币真伪的辨别以及不能像电子硬币储钱罐一样带给孩
10、童们以乐趣而将渐渐淡出 人们的视野。相反，电子硬币储钱罐却由于功能的多种多样，深受孩童们的喜爱，可以从乐趣上培养孩子的储钱习惯。 本设计具有真假辨别，自动辨别币种，自动计数，显示总的存储金额以及本2次所投入的金额。具有灵敏度高，可靠性好等优点。填补了目前的市场空缺。 1.3 国内外研究现状 目前国内外对电子存储硬币这方面的研究也逐步的重视，特别是对币种识别以及真伪辨别 5。在二十世纪中后期国外开始了对硬币识别的研究，相继出现了许许多多的硬币识别器，最早的是机械性的，不能识别硬币的真伪 6。在国外有使用图像处理技术对硬币进行辨别， 这样造价太高，性价比极低，国内有的使用机械性的认币器这样误差太大
11、，有的厂家设计的电子储钱系统太过于花哨，华而不实，蒙蔽了消费者的视线。 目前国内外在电子储钱方面做得还不够完美，基于此本文设计了一种新型的电子储钱系统。 2 总体方案设计及方案论证 2.1 总体设计方案 本设计包含电源电路，硬币识别电路，信息处理电路，显示电路等四部分。投入硬币时自动识别硬币真伪及币值，真币进入设计好的储钱装置，假币通过退币口退出。真币进入时自动对所存金额进行累加，并显示当前投入的金额。采用软硬件结合进行设计。系统硬件框图如图 2-1。 单片机控制单元电 源 模 块硬 币 识 别 电 路显 示 模 块数 码 按 键图 2-1 电子储钱系统硬件框图 2.2 方案论证 3方案一：在
12、本方案中采用机械性的硬币识别器，单片机 STC89C52，以及液晶显示 1602。硬币识别器将信号传送给单片机控制单元，单片机进行信息的处理，并在显示模块显示出总的金额以及本次所投金额。 方案二：在本方案中选用光学以及电磁涡流式的认币器，单片机 STC89C52控制单元以及液晶显示 1602，并设置数码开关，可以设置多种币种识别功能，并可以设置灵敏度。认币器将 信号传送给单片机，单片机通过信号处理在显示模块上显示出总的金额以及本次所投的金额，并自动判断硬币的真伪。 在方案一中选择机械性的认币器，灵敏度低并且不可调不能很好地判断硬币的真伪，方案二中所选的光学及电磁涡流式的认币器灵敏度高，能很好地
13、判断硬币的真伪，并且操作简单，性能稳定。综上所述我们选择方案二进行设计。 3 硬件电路设计 在对硬件设计时采用 Altium公司在 80 年代末推出的 EDA 软件 Protel 99se。对各个单元分别进行设计。包括电源模块，单片机控制模块，显示模块，硬币识别电路，投币器供电及驱动模块 。 3.1 电源模块 在电源单元选择 AC220V 转 AC15V 的变压器经过整流滤波之后接稳压模块，稳压模块选择所需要的 +9V 稳压模块 LM7809 以及 +5V 稳压模块 LM7805，该种稳压芯片是美国国家半导体公司生产的一种稳压芯片，具有高输出电流，稳压性能好，输出线性度高等优点。 电路图如下。
14、 AC1V+2AC3V-4D1T1V i n1GND2V o u t3U17 8 0 9V i n1GND2V o u t3U27 8 0 5C11 0 0 0 u FC34 7 0 u FC51 0 0 u FC21 0 3C41 0 3C61 0 3+ 9 V+ 5 V图 3-1 电源电路模块 3.2 单片机控制电路 电子储 钱系统 的单片 机控 制电路 以及 显示电 路如图 3-2 所示。4 图 3-2 系统控制电路及显示电路 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 /
15、T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U 1 38 0 C 5 2C7 1 0 2C6 1 0 2C5 1 0 2C4 1 0 2C8 1 0 2C 1 0 4C 1 0 1 0 5C 7 41 0 u FR 8 51KR91 0 K12348765S3S W D I
16、P - 4S4S W - P BV C C1234567J2C O N 7P 1 0P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4C o i lV C C1 2 3 4 5 6 7 8 9J?电排阻V c cP00P01P02P03P04P05P06P07投币器红外光电接口C R 4 0I N T 0C R 3 0L i n e 1C 7 7 3 0 pC 7 8 3 0 pCY2 4 M12348765V C CA0A1A2V S SV C CWPS C LS D AP 0 5P 3 6P 3 7S1S W - P BS2S W - P BV C
17、CP R O GP E S NC R 1 5C R 3 2R34 7 KR44 7 KR12KR 1 84 7 KR 1 94 7 KR21 0 0 KC R 3C R 4R E L A YB A T T E RR 2 03 3 KR 2 13 3 K1 2 3 4 5J 1 4液晶显示屏R?R E S 2R 5 71kR 2 23.9kR 2 31.5KC1 1 0 4P 3 0P 3 1P 3 3P 3 2P 3 4P 3 5P 3 7P 3 653.2.1 单片机的选择 单片机选择 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器STC89C527。 AT89C52 是 AT
18、MEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机片内含 8K byte 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 256 byte 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MCS-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 FLASH 由存储单元，功能强大 AT89C52 单片适用于许多较为复杂控制应用场合。 与 Mcs-51 产品指令和引脚完全兼容。 8 字节可重擦写 FLASH 闪速存储器，1000 次擦写周期全静态操作， 0Hz-24MHz 三级加密程序存储器， 256*8
19、 字节内部 RAM， 32 个可编程 I/0 口线， 3 个 16 位定时计数器， 8 个中断源，可编程串行 UART 通道低功耗空闲和掉电模式。 单片机时钟方式通常有两种形式：内部振荡方式和外部振荡方式。 1、 内部振荡方式： STC89C52 内部带有时钟电路，因此只需要在片外 XTAL1和 XTAL2 引脚接入定时控制元件（晶振和电容），就可以构成一个稳定的 自激振荡器。 2、 外部振荡方式：把外部已有的时钟信号接入单片机内。这种方式适宜用来使单片 机的时钟与外部信号保持同步。 复位是单片机的初始化操作 8。其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行
20、程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。复位电路采用了上电自动复位和按钮复位两种方式，上电复位工作过程是在加电时，通过 10uF 的电解电容给 RST 端一个短暂的高电平信号；按键电路工作过程是当按键按下时，通过电阻 R85、 R9把 RST 锁定到高电平，由于人的动作再快也会 使 按钮保持接通达数十毫秒，因此完全能够 满足复位的时间要求 。 3.2.2 存储器的选择 存储器选择 ATMEL 公司生产的 AT24C04。 AT24C04 是 ATMEL 公司生产的 4K bit（ 512Bytes） E2PROM 芯片，该芯片采用 I2C 总线设计，主要性能指标与 AT24C02 类似，不同点为：容量为 AT24C02 的两倍，分为两部分存储空间，每部分 256bytes。有 2 个器件地址选择脚，一个 I2C 总线最多能够挂接 4 个
