硬币自动分拣计数显示装置

硬币自动分拣计数显示装置

作者：林显新

来源：《广西教育·B版》2016年第07期

【摘要】探索设计硬币自动分拣计数显示装置。该装置以光滑轨道为基础，根据不同硬币的直径来分拣，并采用电磁感应开关，用NXP单片机对分拣出来的硬币进行计数、显示。其结构简单、成本低，能实现硬币的分拣、显示计数功能，具有广泛的使用推广价值。

【关键词】硬币自动分拣计数显示便捷式

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）07C-0188-02

硬币，在日常生活中给人们带来许多方便。随着人口的增加和社会文明的进步，硬币应用越来越广泛。硬币在公共场所的流通既给人们带来了方便，但也给硬币收取量大的单位带来了烦恼。本文探索设计硬币自动分拣计数显示装置，该装置以光滑轨道为基础，根据不同硬币的直径来分拣，并采用电磁感应开关，用NXP单片机对分拣出来的硬币进行计数、显示，其结构简单、成本低，能实现硬币的分拣、显示计数功能，具有广泛的使用推广价值。

一、工作原理与工作流程

本项目研究的硬币自动分拣计数显示装置，其工作的基本原理是根据面值不同的硬币具有直径大小不同来区分的。首先要区分硬币直径的大小如表1。

为了能自动区分硬币，我们在设计的时候考虑到不同面值的硬币，它们的直径有所区别来区分。加工材料板的大小直接影响分拣的效率、误差。我们装置分拣的原理是：首先分拣出直径最小的一毛硬币，把分拣出来的硬币做检测技术送到单片机。其次再分拣五毛的硬币，因为五毛硬币的直径比一角的直径大，而比一元的直径小。其次对五角的直径进行检测技术。最后分拣一元的硬币，并且计数。而把不是硬币范畴的其他物品分离到非硬币区。

该装置的总体结构如图1所示，基本工作流程如下：

（一）进给区

进给区就是物料进给，把一角、五角、一元的硬币等混合硬币送入到物料进给区装置，经过物料进给装置，通过一个漏斗和弯管，把混合硬币一个一个送到分拣区1。

（二）分拣区

1.拣区1。通过进给区把混合硬币送到分拣区1，在分拣区1会根据各面值硬币直径大小不同，设置相应的漏口。首先把直径最小的硬币一角分拣出来，并通过光滑轨道进入到收集区1，在轨道处还有一个电磁检测开光，把检测到的脉冲信号输入到单片机，并通过程序在显示器上一角的数量加一。

2.分拣区2。通过分拣区1把五角、一元硬币送到分拣区2，在分拣区2会根据这两种硬币直径大小不同，设置相应的漏口。首先把直径相对较小的五角硬币分拣出来，并通过光滑轨道进入到收集区2，在轨道处还有一个电磁检测开光，把检测到的脉冲信号输入到单片机，并通过程序在显示器上五角的数量加一。

3.分拣区3。通过进给区2把最后剩余的一元硬币送到分拣区3，在分拣区3会根据一元硬币直径大小，设置相应的漏口。把一元分拣出来，并通过光滑轨道进入到收集区3，在轨道处还有一个电磁检测开光，把检测到的脉冲信号输入到单片机，并通过程序在显示器上一角的数量加一。

4.非硬币区。通过前面的分拣后，已经把一角、五角、一元的硬币已经分拣出来了，而剩余非硬币的物料，不能分拣到分拣区去，而是通过废料通道把非硬币的物料直接送到废料区。

二、加工及实验

（一）材料的选择

该装置在硬币分拣区，主要是依靠其开孔直径的大小，而这个孔的直径精度直接决定分拣的正确率。其次导轨的光滑度极其重要，要想保证其顺利分拣而不出现堆积现象，就得确保导轨的光滑，确保硬币能顺利滑下轨道。在分拣的主要材料是高分子耐磨材料，既能符合数控机床的车、铣而不变形，同时在固定的时候能经得起开孔、攻螺纹。

（二）轨道滑坡的确定

实验组首先通过设计轨道的斜度是15°，做成轨道，进行试验。其次取出100个硬币，30个一角的，35个五角的，35个一元的。放置好这个装置，把混合硬币放进料斗。结果试验发现，有一部分五角的硬币堆积在轨道上面，不能顺利地滑到相应的分拣口位置。正是由于轨道斜度不够，导致硬币重力下不能克服摩擦力运到相应的位置，最后导致硬币在某处出现大范围的堆积。

实验组再次把轨道的斜度设计成25°，进行试验，同样取出100个硬币，30个一角的，35个五角的，35个一元的。放置好这个装置，把混合硬币放进料斗。结果试验发现硬币都能比较顺畅地通过轨道进入到相应的区分口。也就说明这个轨道的斜度是适合硬币的分拣的。

实验组把轨道的斜度设计成25°，进行试验，同样取出100个硬币，30个一角的，35个五角的，35个一元的。放置好这个装置，把混合硬币放进料斗。结果试验发现硬币重力势能太大，下滑的速度也比较大，一角的硬币跑到了五角硬币里面，不能很好地区分，误差率比较大。

于是项目组通过加减斜度来测试，最终发现把轨道的斜度设置在24.6左右，分拣硬币的正确率最高，可以达到99.0%。

三、材料加工的方式

（一）打孔和铣轨道

首先画好图纸，用数控铣床把确定好的三个分拣口铣出来，由于要保证精度在0.1mm以内，所有必须多次测量孔的直径，保证铣出来的孔能满足精度要求。

（二）连接方式

首先，由于该装置分为区分区、检测区、储存区等，所以在连接方面，要确保各连接面能光滑对接。其次，涉及钣金件的加工，那么得用到氩弧焊来连接各部件。最后，为了保证能对分拣出来的硬币进行检测计数，得在钣金轨道处开一口，用来安装电磁感应传感器。

四、NXP单片机的计数显示

硬币主要是运用ARM系列的NXP开发板对硬币的存取进行一个计数。这个计数系统结构简单，采用DC24V感应开关对硬币的加减数检测，采用光耦合器把DC24V信号转换成

DC3.3V信号输入到单片机里面，使用方便，实现模块化，单片机可靠性高，可工作几亿个小时无故障，处理功能强，计数速度快，采用的是DC3.3V低电压，低功耗。

（一）计数程序

采用的是ARM系列的NXP开发板进行计数，PI1.4、PI1.5、PI1.6运用于接收1角、5角、1元硬币的脉冲计数，同时在LCD上显示硬币数量。

（二）显示程序

显示程序运用的是LCD液晶触摸显示器，把储蓄罐中1角、5角、1元的硬币数量显示出来。

五、实验小结

把混合硬币倒入料斗，硬币顺着滑道向下运动，依次分拣出1角、5角、1元硬币。该滑道的原理是根据钱币直径的大小进行设计实现分类。该滑道有三个出口，每个出口根据三种钱币直径设计，分类完毕后，通过轨道进入到储存机构。在分拣储蓄的同时，对分拣出来的三种硬币进行检测计数和通过显示屏显示出来，最后可以对不同硬币进行一个取币操作，按一次一种硬币的按钮，就可以取出相应的一枚硬币，同时，显示屏显示出实际的硬币数量。硬币主要是运用ARM系列的NXP开发板对硬币的存取进行一个计数。这个计数系统结构简单，采用DC24V感应开关对硬币的加减数检测，采用光耦合器把DC24V信号转换成DC3.3V信号输入到单片机里面，最后通过显示屏显示出来。

六、应用前景

本文研制的硬币自动分拣计数显示装置由于装备小，质量轻，结构原理简单，便于操作，便于携带，而且成本较低，成本估算大约在200元左右。不仅能进行分类、计数，还可以进行取币，所以在公交公司、超市、自营店、银行、家庭的储蓄罐都能使用。该装置的取币功能，可以在超市和便利店中更好地进行找钱，因此具有很大的市场推广价值。

【参考文献】

[1]张丽娟.基于DSP的高速硬币清分系统[D].南京航空航天大学，2005（2）

[2]毛玺，郭光立.基于神经网络的硬币面额识别[J].光电技术应用，2010（2）

[3]黄敏，朱晓林，沈颖，等.硬币自动分类器的研制[J].机电产品开发与创新，2013（6）