公交车上硬币检测系统
基于光电开关的硬币面值识别系统设计分析
基于光电开关的硬币面值识别系统设计分析【摘要】传统的硬币识别系统具有复杂的结构，而且需要投入较多的资金，本文结合我国硬币币种的差异性，结合光电开关的特征设计硬币面值识别系统，通过光电开关输出电平状态，因此完成硬币识别工作。
通过检验可以发现基于光电开关的硬币面值识别系统可以对各种硬币信息进行识别，同时可以统计硬币的面值，还可以利用语音报出真实的数据，因此在今后工作中可以加大推广力度。
关键词：光电开关；硬币面值；识别系统；设计工作由于钱币在社会上的使用十分普遍，所以钱币的鉴别工作显得尤为重要。
钱币的鉴定工作，主要是对钱币的面额进行鉴定，对钱币的真实性进行鉴定。
硬币面值识别技术是硬币清分机、自动贩卖机等设备的主要功能。
当前常用的硬币面值识别法包括图像发和电涡流传感器法，可以保障硬币的识别率，而且有效鉴别硬币真假，但是推广利用这一系统需要投入较多的资金，而且系统操作过程非常复杂，同时提出一些特殊要求，降低了系统的实用性。
因此需要基于光电开关设计硬币面值识别系统，弥补传统系统使用的不足。
一、硬币识别装置现状当今社会，为了方便起见，钱币的流转实现了自动化。
钱币自动识别设备的出现，无疑满足了人们对它的需求，为人们提供了很大的便利。
比如方便的自动售票系统，有冷热饮品的自助售票机，有方便的自助售票机，有方便的自助售票机，不用进店就能直接买到自己想要的饮品和食物，这不仅为人们们节省了大量的时间，还让人们感受到了一种现代的气息。
当前，我国在投币业中，钱币辨识系统的使用情况不尽如人意。
除了在管理方面的缺陷之外，在技术的实施上也有一定的困难，它的关键问题在于是否能够实时、精确地实现对真伪的自动识别。
这种问题也同时出现在了自动售货机、投币式电话、无人售票的公交车上，近年来，经常有无人售票的公交车遭遇到了假币的困扰，所以，在公交车上安装货币识别检测设备，已成为了一种趋势。
二、概述基于光电开关的硬币面值识别系统设计硬币面值识别系统可以自动化识别硬币的面值，并且可以将总金额进行显示和统计。
硬币鉴别系统
HIJ 构 成 微 机 控 制 系 统 。 HIJ 带 有 *KL 片 内 EIMN? 、
具有适 应 新 币 种 、 剔除老币种的学习功 #!FL 片 内 MO? ，
《 微型机与应用》 !""! 年第 ## 期
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序、 频率测量服务程序、 硬币识别子程序、 显示子程序、 语 音子程序、 电磁铁驱动子程序等。通过对中断服务程序、 各种功能子程序的修改，可以使系统完成各种需要的功 能， 方 便 地对 系 统 进 行 升 级 。图 8 、 图 7 给出了主程序与学 习中断服务程序的流程图。
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总
结
本文介绍了采 用 电 涡 流 式 传 感 器 ， 结 合 互 补 型 的 算 法， 通 过 单 片 机 控 制 研 制 开发的硬 币 鉴 别 系 统 。该系统配 以抗电磁干扰结构处理， 试 用 于 无 人 售 票 公 交 车 。实 践 证 明 硬 币 鉴 别 系 统 的 鉴 别 速 度 小 于 2%%;< = 次 ， 在静态条件 识 别 伪 币 准 确 率可 达 下>公 交 车 发 动 机 不 工 作?鉴 别 硬 币 、 在 动 态 条 件 下>发 动 机 开 启 的 待 车 状 态 ?， 准确率 @@A@9B ； 因此具有较高的实用推广价值。 达 @9A’:B ， 参考文献
!
电 涡 流 式 传 感 器 原 理 "!#
通常可 以 通过传 感 器 对 硬 币 的 材 质 、 厚 度 、 直 径 、 质
量、 图形图案等特征进行检测， 从而识别硬币的真伪。电 涡 流式传感器是建立在电磁场理论基础上工作的， 其原理 如 图 ! 所示。 为 了 分 析 方 便 ， 可将 硬 币 中 形 成 的 电 涡 流 等 效 为 一 个短路环中的电流，这样线圈与硬币可以等效为相互耦 合的 " 个线圈， 如图 " 所示。
AVR单片机在硬币识别系统中的应用研究
A VR单片机在硬币识别系统中的应用研究摘要在无人售票公交车运营和自动售货装置中常遇到各类假冒硬币，对此本文提出一种对金属硬币识别的系统，采用A VR单片机作为主控核心，使用电涡流传感器检测金属硬币的种类，准确率高，使用方便。
关键词硬币辨识；电涡流传感器；A VR单片机0引言硬币辨识的技术性问题，是如何快速、准确的检测出硬币的币种和面值，本设计中采用的传感器是利用电涡流传感器，早在上个世纪70年代，电涡流传感器就开始迅速发展，它实质上是一种电感式传感器，检测硬币的时候利用其电涡流效应输出相应的电信号。
它构造简单、灵敏度高、工作可靠、频率相应范围宽、不受油污等介质影响等优点。
在工作过程中可非接触测量，适用范围广。
目前在我国，已经应用在各类金属探测、金属无损探伤等，本设计主要是利用该传感器对硬币辨识，自动检测硬币的面值、真假，可以设置总额和余额显示等。
1系统硬件设计本系统主要是利用电涡流传感器将非电量信号转换为电信号，通过放大电路将电信号放大，送入A/D转换器将电信号模拟量转换成数字量由单片机处理。
通过上面的设计思路，制约检测精度的地方有三个，一个是传感器的输出特性，另一个是放大电路的工作参数是否合适，最后就是ADC的位数是否能够将模拟量细分至足够分辨差别很小的币种。
所以，设计时候要兼顾设计精度、灵敏度、可靠性还有成本等因素，主要利用A VR单片机的内部10位ADC作为A/D转换器，应用低温漂、精度高的集成运算放大器构成放大整形电路。
使用按键、蜂鸣器和显示设备作为输入输出设备。
1.1 电涡流传感器电涡流传感器是根据法拉第电磁感应原理，堆积放置在一个变化的磁场或在磁场中的金属导体的切割运动的磁力线，所述引导体将产生涡旋状的感应电流，该电流被称为电涡流，上述现象被称为涡流效应。
1.2 A VR单片机A VR单片机ATmega8是ATMEL公司设计生产的MEGA系列增强型单片机，内部自带10位ADC，16位定时器，具有高性能、低功耗的微处理器，由于采用RSIC架构，工作时，最高可以达到16MIPS，是传统的8位单片机的10倍，这在8位单片机中很少见，另外该单片机原生eeprom，可以保存用户设置的参数和数据等。
防伪投币机在公交车上的应用
3
结语
(1) 我们改装的防伪投币机在假残币控制方面
取得的良 好效果见表20
表2
票款 ( 万元)
12 路 13 路
25 路
3 八2 J
:
应该说是成功的。防伪投币机需要纸币硬币分开投 9 条线路票款统计报表
2006 年 2 月份
票款 ( 万元 ) 损失 (元)
路，加上已经运行的 32 路，总计 9 条线路 200 部
2006 年上半年
0 .8 3
根据以上数据， 2006 年与 2005 年同期相比每 月损失减少2.5 万元， 预计在现有情况下 2006 年的
损失可控制在 巧万元以内。
车。这几条线路分布各个营运公司， 都是客流大， 影响大， 票款高， 损失最高的。 2006 年 1 月这 9 条
币，纸币要展开， 这种投币方式的变化以
!一一 一20 h ** A ‘ 、 0 5*下一
损失 (元)
994
弓 . ｝
及乘客起初的适应过程， 导致在营运高峰
时会影响到上客的速度， 但这些情况是在
损失千分率 (9/- )
3 .0 0
损失千分率 (0". ) 1
0 . 19
5
3 0 .3
预料之中的。就像无人售票模式下乘客要 自 备零钞一样， 随着使用范围的扩大和司 乘人员的 解释， 乘客会逐步适应新的投币
绝硬币从纸币口 进人。这样纸币硬币分口投币，纸
石家庄公交从 2003 年开始研究公交车防伪投币
的措施并成立课题研究小组， 立足公交实际应用角 度研究公交车防伪投币的方案。
币口实现的功能是强制展开投币、统计张数， 不作 鉴伪处理; 硬币口 实现鉴伪、 计数、 识面额的功能，
公交车投币箱硬币鉴伪及币值识别系统设计
·44·
0
－1
－2
－3
－4
2
4
8 6
11 13 15
－5 1
3
5
7
10 9
12
14 16
－6
图 6 温度显示曲线
3 结论
该测试系统的特点主要有： 单点与多点自动切 换功能，提高了系统的测试范围，便于检测车厢内各 点温度的一致性； 采用集成温度传感器并设计抗干 扰保护电路提高了测试的精度； 采用串行通讯技术 提高了系统的灵敏性和同步性； 本系统具有打印测 试结果的功能，做到直观、清晰；基本实现自动化控 制，提高生产效能。本系统适应不同类型的冷藏车制 冷系统性能检测，生产自动化的程度高，不但省时、 省力而且还可以大大节约成本， 具有广阔的发展前 景和市场潜力。
口输出的 4kHz 的交流励磁电压， 经激励信号放大
电路放大后，激励 7 个串联的初级线圈。
＋V R1
R2
8
V
C1
7
－6
GND
＋5
Vin
4
－V 图 2 激励信号放大电路
＋V
4
3
＋ 2－
C2
1
11
－V
R3
R4
GND
GND
图 3 检测信号放大电路
R5 R6
GND
＋V
4
3
＋ 2－
1 R7
D1
11
－V
GND
号检测程序。 执行机构包括蜂鸣器和电磁执行机构，当
投币不足或为假币时蜂鸣器鸣叫，当为假币时，电磁执
基于单片机的公交车硬币分拣计数器的设计
10.16638/ki.1671-7988.2019.05.036基于单片机的公交车硬币分拣计数器的设计苏依顺（浙江交通职业技术学院，浙江杭州311112）摘要：随着无人售票、自动售货机的推广，硬币的流通大大增加，尤其是公交公司和金融部门每天需要对大量的硬币进行分类、清点，工作量巨大。
文章设计的公交车硬币分拣机采用单片机为核心控制单元，结合传感器技术和相应机械结构完成硬币的分拣和包装工作，并完成对硬币种类和数量的实时监控和显示功能。
文章详细介绍了系统的硬件和软件设计，经测试表明，该系统能够实现硬币的分离和分类功能，并能对硬币的种类和数量进行实时监控，符合当前公交车的功能和性能需求。
关键词：分拣；监控显示；单片机中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)05-121-03Design of Coin Sorting for Bus Based on Single MCUSu Yishun（Zhejiang Institute Of Communications, Zhejiang Hangzhou 311112）Abstract: With the promotion of unsold tickets and vending machines, the circulation of coins has increased greatly. In particular, bus companies and financial departments need to sort and count a large number of coins every day, and the workload is huge. The bus coin sorting machine designed in this paper adopts single-chip microcomputer as the core control unit, combines sensor technology and corresponding mechanical structure to complete the sorting and packaging of coins, and completes the real-time monitoring and display function of the types and quantities of coins. This paper introduces the hardware and software design of the system in detail. The test shows that the system can realize the separation and classification function of coins, and can monitor the type and quantity of coins in real time, in line with the current bus function and performance requirements.Keywords: sorting; monitoring display; single chip microcomputerCLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)05-121-03前言当前，硬币以其成本低、流通次数多、耐磨、易回收等不可替代的优势占据着小额货币市场。
公交车上硬币检测系统
导体产生机械变形时，电阻值发生变化的现象称为“应变电阻效 应”。 金属丝受力拉长，截面积变小，阻值发生变化。 实际生活中造成 应变片测量误差的因素很多，测量时要加以考虑，其中环境温度的影 响是首要的误差。 因而必须采用温度补偿措施，常见的有三种即应变 片补偿，应变片自补偿和热敏电阻补偿法。
采用连续速度控制模式时，相邻两个闭塞分区的长度之和应满足
下式：
Sb1+Sb2≥Sz+0.5v0+A+Sf
取 Sf=2v0，A=100
则 Sb1+Sb2≥Sz+2.5v0+100
(6)
盘形制动旅客列车使用常用制动连续控制方式时不同最高速度
下的 Sb1+Sb2 最小值，按上式(6)计算，结果列入下表 3。
二者不等，则通过信号灯或语音报警提醒司机师傅。
2.硬 币 数 量 的 检 测 2.1 变介质电容式传感器
电容式传感器分为：变极距型、变面积型、变介质型三类。 这里采 用变介质电容传感器。 当没有乘客上车是介质为空气，当乘客上车是， 乘客的存在改变了电容两极板间的介质，是电容值发生变化，通过检 测电容的变化，间接求的有几位乘客上车了，其中电容的测量电路可 以采用放大电路和桥式电路。
2.2 上车乘客数量的检测 对于硬币数量的检测可以通过检测硬币的重量，当利用应变片检 测回路得到硬币的重量，逐一与一个，两个，三个等硬币的设定值重量 对比，通过数码显示装置显示出乘客投入的硬币数量；另外在公交车 上车的门两旁的安装的电容传感器，用于检测上了几位乘客，将上车 的乘客数与检测到的硬币的数量比较，如果两者不想等，说明乘客漏 投了硬币，发出报警，提醒司机注意。 可能存在的问题是，可能会对乘 客的人数造成错误统计，这就要求乘客有序的上车，不因为哄抢座位 而推挤他人，造成混乱，影响正常的统计。 3.结 语 根据硬币的成分可以确定硬币的重量阻值等性质， 真假硬币它们的 这些特质是不相同，因此可以很方便的辨别硬币真伪和识别硬币的数量。 能辨别硬币真伪和识别硬币的数量的系统在公交车体系中是必不可少的
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由表 3 不难看出， 在三显示自动闭塞区段采用连续速度控制时， 只要连续两个闭塞分区的长度不小于 2450m，盘形制动旅客列车运行
最高允许速度可以实现 160m/h。 而采用分级控制时，在同样条件下列 车运行最高允许速度要低得多。
在三显示条件下，连续控制方式比分级控制方式省去了一个反应 距离和一个制动距离中的空走距离，列车从最高速度减速到红灯外方 停车的距离要短得多。
制模式也将完全取代速度分级控制的列车监控模式。 科
● 【参考文献】
［1］中 华 人 民 共 和 国 铁 道 部 ，铁 路 技 术 管 理 规 程 （第 十 版 ），中 国 铁 道 出 版 社 ． ［2］张 中 央 、孙 中 央 ，列 车 牵 引 计 算 ，中 国 铁 道 出 版 社 ，2008，8．
2.2 上车乘客数量的检测 对于硬币数量的检测可以通过检测硬币的重量，当利用应变片检 测回路得到硬币的重量，逐一与一个，两个，三个等硬币的设定值重量 对比，通过数码显示装置显示出乘客投入的硬币数量；另外在公交车 上车的门两旁的安装的电容传感器，用于检测上了几位乘客，将上车 的乘客数与检测到的硬币的数量比较，如果两者不想等，说明乘客漏 投了硬币，发出报警，提醒司机注意。 可能存在的问题是，可能会对乘 客的人数造成错误统计，这就要求乘客有序的上车，不因为哄抢座位 而推挤他人，造成混乱，影响正常的统计。 3.结 语 根据硬币的成分可以确定硬币的重量阻值等性质， 真假硬币它们的 这些特质是不相同，因此可以很方便的辨别硬币真伪和识别硬币的数量。 能辨别硬币真伪和识别硬币的数量的系统在公交车体系中是必不可少的
【关键词】检测;辨别真伪;识别数量
针对乘客投假币，少投币的不文明现象，能对投币的数量和所投 硬币的真伪实现检测的系统尤为重要。 我们都知道不同面值的硬币其 成分是不一样，平常乘坐公交车都使用一元硬币，一元硬币的主要是 钢芯镀镍，利用钢芯镀镍这一特质来实现对硬币数量和真伪的检测。
1.硬 币 真 伪 的 识 别 1.1 电阻应变片传感器
连续控制方式中黄灯没有固定的限速，制动模式曲线中通过黄灯 时的速度高低要视黄灯到红灯信号机之间的距离而定。 列车通过黄灯 的速度要比速度分级控制时的固定限速值高。 列车运行的允许最高速 度由相邻的两个分区长度之和决定。 连续控制方式可以提高列车通过 最后一个绿灯和黄灯的入口速度，运输效率高。
列车运行速度监控模式中，列车允许最高速度与分区长度是一对 相互依存、相互制约的矛盾。 随着我国高速铁路技术的不断发展，列车 运行速度日趋提高。 为此，在提高乘务员的综合素质与操纵技能的同 时，应尽可能采用大分区、长交路的运输组织形式，而且，连续速度控
表 3 三显示自动闭塞分区采用连续控制时
不同最高速度所需两个相邻分区长度
列车种 别 最高速度/( km·h-1) 制动距离 Sz/m 2v0+100/m Sb1+Sb2/m 取整/m
盘
140
客形 车制
150
பைடு நூலகம்
动 160
1516 1720 1938
450
1966 2000
475
2195 2200
500
2438 2450
采用连续速度控制模式时，相邻两个闭塞分区的长度之和应满足
下式：
Sb1+Sb2≥Sz+0.5v0+A+Sf
取 Sf=2v0，A=100
则 Sb1+Sb2≥Sz+2.5v0+100
(6)
盘形制动旅客列车使用常用制动连续控制方式时不同最高速度
下的 Sb1+Sb2 最小值，按上式(6)计算，结果列入下表 3。
◇高教论述◇
2011 年第 20 期
公交车上硬币检测系统
杨 惠 牛 晶 王海鸿 （中国矿业大学信息与电气工程学院 江苏 徐州 221116）
【摘 要】公交车方便人们出行，给人们提供便利，可是有些不文明乘客漏投或是投假币，损坏个人形象的同时又影响正常的社会秩序。 可 见，可以辨别硬币真伪，识别硬币数量的检测系统至关重要，本文从以上两方面阐述公交硬币检测系统的实现。
导体产生机械变形时，电阻值发生变化的现象称为“应变电阻效 应”。 金属丝受力拉长，截面积变小，阻值发生变化。 实际生活中造成 应变片测量误差的因素很多，测量时要加以考虑，其中环境温度的影 响是首要的误差。 因而必须采用温度补偿措施，常见的有三种即应变 片补偿，应变片自补偿和热敏电阻补偿法。
1.2 硬币真伪识别 当我们知道了硬币的组成成分是钢芯镀镍，辨别真伪就从硬币的 成分角度出发，假币和真币的不同主要反映在重量，体积，直径和阻值 等方面，只要将测得的各个变量和实际的设定值比较，确定硬币是否 为真。 重量的检测可以采用电阻应变片压力传感器，当硬币与应变片接 触碰撞，使电阻应变片发生形变，相应的阻值也会发生变化，通过双差 动电桥电路检测回路阻值变化， 考虑到温度对电阻应变片阻值的影 响，回路中应设有温度补偿装置，温度补偿装置可采用应变片补偿，应 变片自补偿和热敏电阻补偿法等。 当检测出硬币的重量后与设定值即 硬币实际重量对比，在误差范围内二者不等，则通过信号灯，语音报警 告诉司机师傅。 如果重量满足要求可进一步进行其他特征的检测。 金属成分和体积的影响硬币的阻值，因而通过检测其阻值间接辨 别真伪，因为电阻值不方便直接测得，所以只要通过相应电压检测电 路测得电压值，从而得到硬币的阻值，与实际阻值对比，在误差范围内
二者不等，则通过信号灯或语音报警提醒司机师傅。
2.硬 币 数 量 的 检 测 2.1 变介质电容式传感器
电容式传感器分为：变极距型、变面积型、变介质型三类。 这里采 用变介质电容传感器。 当没有乘客上车是介质为空气，当乘客上车是， 乘客的存在改变了电容两极板间的介质，是电容值发生变化，通过检 测电容的变化，间接求的有几位乘客上车了，其中电容的测量电路可 以采用放大电路和桥式电路。
一部分，可以督促人们的养成文明的乘车习惯，改善社会秩序。 科 ● 【参考文献】
［1］童敏明等著.检测与转换技术.中国矿业大学出版社.
●
（上接第 167 页）式，在黄灯外方把红灯外方两个闭塞分区长度加起来
计算限制速度，列车跨两个分区一次制动在红灯前停车，如图中曲线
3 所示。 这种跨分区控制的方法就叫连续速度控制。