电子硬币识别装置

电子硬币识别装置

二零一二年九月七号

目录

（一）1.竞赛题目 (1)

2.摘要 (1)

(二)系统方案选择与论证 (1)

1、系统基本方案 (1)

2、各模块方案选择和论证 (1)

2.2.1 电源模块电路设计 (2)

2.2.2 显示模块电路设计 (2)

2.2.3 应变式传感器模块电路设计 (3)

2.2.4 ad转换模块电路设计 (3)

（三）总体设计方案 (2)

1系统的硬件设计与实现 (3)

1.1整体结构 (4)

1.2 主要模块的电路设计 (4)

1.3 整体电路设计 (6)

1.4 软件主体--算法部分说明 (6)

（四）测试结果 (6)

（五）设计总结 (7)

（六）参考文献 (7)

（一）题目和摘要

1、题目:电子硬币识别装置

2、摘要:

本设计采用单片机（STC89C51）作为检测和控制的核心，分为5个模块:电源模块﹑AD转换模块、液晶屏显示模块、传感器模块。系统供电用自己设计的正负稳压电源;用变片式传感器为中心加工制作电子称装置；AD7705芯片用于信号转换，将传感器的模拟信号转化为数字信号；LCD1602液晶显示屏及语音播放模块用于显示和播报硬币的种类，个数及总金额等。整个系统购成一个硬币识别装置，并通过调节硬件电路与调试软件算法程序来提高装置准确度。

根据测试结果，所涉及的系统精度完全能够满足要求，性能指标能够达成基本功能要求。

关键字：AT89C51 电子称机械结构数模转换

（二）.系统方案设计、比较和选择

1.系统基本方案:本设计硬件部分分为电源模块﹑显示模块、传感器模块，AD转换模块四部分,以51单片机为整体系统模块主体构成硬件电路，软件部分通过设计算法程序实现硬币识别并通过显示屏和语音模块输出币值、总额等信息。

2.各模块方案选择和论证

2.1 电源部分方案

方案一：正负直流稳压电源（电压+-5v~~+-12v可调）.电路图见图1.

正负可调的直流稳压电源输入电压为220v/50HZ,输出电压为+-5v到

+-12v,最大输出电流为0.5mA。

优点：设计和调整均比较容易，故障率低，并且有内部保护，电压灵活可调。

缺点：效率低。

方案二：正负直流稳压电源（+-5v,+-9v,+-12v,+-15v,不可调）。电路图见2 该方案的原理图和方案一很类似，都比较简单易懂，设计焊接均比较

容易，故障比较低，而且有2A的保险丝进行电路保护，所以比较安

全，但是电压是固定的。

方案敲定：我们实际应用中，用电源给天平装置的应变式传感器供电，电压值只需要5v，而且电压越稳定越好。不需要可调。整个系统均用5v供电

综上所述，我们选择方案二

2.2 显示部分模块

方案一：采用1602液晶显示器,通过1602接收单片机发出的数据,并通过4*4 按键控制显示屏显示;

优点：本方案由于1602引脚较少,故其电路较简单,编写其程序代码也较容易。

缺点：其可显示的字符较少且很难显示汉字

方案二: 采用12864液晶显示器。

优点：能显示较多的字节，能较好的显示汉字。

缺点：价格较1602较昂贵且电路设计及程序均较麻烦。

方案敲定：我们使用液晶显示屏对硬币的种类、个数、币值总额进行显示，1602即能满足要求。所以选择方案二。见图三。

2.3传感器模块方案

方案一：采用应变式传感器, ，

电阻应变式传感器是以应变片为转换元件的传感器。

优点：结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠等。

方案二：采用金属应变式压力传感。

金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在

迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。

比较以上两种方案并结合实际，我们选择方案一

2.4 A/D转换模块方案选择

方案一：采用ADC0809转换芯片

工作原理：ADC0809是8 位逐次逼近型AD转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存器、一个AD转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

优点：考虑到AD0809单片机教学上已经学过，了解比较透彻，并且它的数字量输出信号线可以与系统的数据总线直接相连，还有就是转换结束时读取数据比较方便。

缺点：精确度较低只有八位，本身没有滤波电路，所以在信号输入通道需要加上滤波电路。

方案二：采用AD7705转换芯片

AD7705是16位AD转换芯片，器件包括缓冲器和增益可变成放大器组成的前端模拟调节电路，∑-△调制器、可编程数字滤波器等部件，它能直接将传感器测量到的多路微小信号进行AD转换，这种滤波器还具有高分辨率、自校准和系统校准功能，能够消除器件本身和系统的增益以及偏移误差、宽动态范围、优良的抗噪声等优点

方案敲定：基于我们所用的单片机是51，而0809多结合8031单片机使用，此外我们要求高精度，而0809只有八位，7705为16为，并且7705本身具有放大、滤波功能，综上因素，我们选择方案二。

（三）.总体设计方案

1.系统的硬件设计及实现

系统硬件的基本组成部分

1.1电源模块：采用自己设计的不可调多分支正负电源。

1.2系统控制部分：本部分是以STC89C52为核心的系统最小模块

1.3传感器模块：采用电桥电路应变片式传感器

1.4显示模块：采用LCD1602液晶显示器。

AD转换模块：采用AD7705转换芯片

1.1系统整体结构