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1、 辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 1 页 第 1 章 绪 论清分机是一种高端金融机具产品,于 20 世纪 90 年代中期进入我国，又称为钞票清分机、现金清分机、货币清分机、纸币（钞票、现金、货币）分选机。是一种专门用来清点、分选纸币的金融机具。1.1 课题背景四大国有商业银行是大陆金融业的主体，也是大陆经济发展的主要资金供应者，纸币处理量巨大。近几年来，为更好地贯彻执行人民银行颁布的人民币“七成新”清分标准 、 不宜流通人民币挑剔标准和加强残损人民币回收工作，提高现金处理效率、降低处理成本、实现竞争优势，同时也为满足银行自动取款 ATM 及其他自助服务设备配钞的需要，中国工商银行、建设银行、
2、农业银行及中国银行等四大商业银行在现金处理方面结合自身情况，引进国外先进的解决方案，加大集中清分力度，提高机械化清分比例，较大程度上推动了纸币清分机的应用普及度。四大商业银行清分机使用部门对于清分机的需求类型，主要受现金日处理量和历史配套机型决定。 四大商业银行清分机使用部门需求何种清分机（小型机或中型机） ，主要由两个因素决定：第一，清分中心现金日处理量。调查获悉，中行应用中型机较少，农行不用中型清分机，主要是由于其各现金清分中心日处理量小，一般配置小型机就能满足日常工作需要；第二，清分机历史配套机型。由于习惯原因，清分中心的工作人员一般不喜欢经常更换使用机型，在熟悉某种机型之后，如果该机器
3、性能不错，再次采购该机型的可能性非常大。因此，各需求部门之前配套的机型使用状况会直接影响之后采购机型。在中国流通中钞票残损占比大，对钞票的整点、挑剔、分版等工作，对于各商业银行都是个棘手的问题。四大商业银行目前仍有相当比例的现钞整点挑剔工作仍然主要依靠繁重的手工操作进行，劳动强度大。但由于目前清分机在防伪检测、残币检测、缺角检测、油墨检测，清分速度等功能上不同程度仍存在或多或少缺陷，部分工序仍然需要借助人工进行复点和核实工作，因此短期内机械清分比例难以更大程度提高，清分机（包括中型清分机）应用受到一定的制约。辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 2 页 1.2 本问设计主要工作目前银行对清分几的类
4、型需求趋向于小行清分机，小型清分机相对与中、大型结构上紧凑所以设计要求上就严格。本文针对清分机的清分速度进行设计，因为中国的流通币残损占比大，在无形中对清分机的速度有很大的影响，所以在分钞时对清分机的机械上有很高的要求，在清分机的设计上纸币通过鉴伪机构鉴别后通过系统对纸币的要求将分到不同的仓内，在分仓过程中由于设计小巧就要求内部机械结果调试的很精确，否则对中国的纸币而言会造成卡钞现象进而影响清分机的速度。所以最关键的部件就是拨叉，而我们做的就是对控制拨叉运动的系统。我们在这次项目中应用的 AVR 单片机是很新颖的一种，它不仅价格低廉，可以节省很多开发费用，而且内部存储器的擦写可达到 10000
5、 次以上，不会产生报废品。这里利用 AVR 单片机完成对旋转磁铁的控制实现 ATM 币在清分机中的分配。通过自制的ISP 下载线与电脑之间的链接，将电脑中的程序文件输入到单片机中，实现分配。辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 3 页 第 2 章 清分机功能清分机 具有清分、整理、鉴伪、计数计值四大功能。2.1 清分功能：能够进行 ATM 配钞清分、流通币新旧清分、面值清分、版别清分、残损币清分（包括脏污、胶条、折角、缺角、孔洞等清分）。（1）条件清分（分单、双面值）：即对流通币的新旧、挑残。（2）整理清分：即将一种币种的4 个面进行清分，一次完成规整为一个面。（3）面值清分：（分版，分年版，混版
6、 ）。（4）混点清分：即将混合的不同面值进行归类清分并有计数功能。2.2 整理功能：能够对钱币正反面、正反向的整理，通过整理可实现钱币的同一面向和同一方向 。2.3 鉴伪功能：能够准确识别假币和变造币；通过UV 紫外光传感器 +IR 红外线传感器 +MG 磁性传感器 +光学+测厚等全新智能鉴伪技术综合应用，能够快速解决新版扩充及对防伪技术更新的问题，可满足用户多样性的需求。2.4 计数计值功能：能够快速、准确的计数计值。随着图像采集和识别技术的发展,它已经成为提高当前纸币清分机清分能力的重要手段。图像采集和识别技术主要实现纸币的面额、版本、面向及新旧残缺清分,要求具有实时、高速以及高可靠性。针
7、对纸币清分机的特点,基于数字图像处理、模式识别、以及数字信号处理等先进理论,结合当今在相应领域的最新发展应用技术,采用 DSP 与FPGA 作为清分机图像处理子系统的硬件结构,使整个系统的灵活性和实时性得以提高，中国清分机将打开中国通向世界尖端领域的又一扇窗。辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 4 页 第 3 章 系统设计构思3.1 设计要求（1）进入主仓要求下拨叉一位。（2）进入副仓要求上拨叉一位,下拨叉二位。（3）进入退币仓要求上拨叉二位,下拨叉二位。3.2 上拨叉与下拨叉工作原理纸币通过鉴伪判定分仓光控信息主控板控制信号驱动板旋转磁铁（拨叉）分仓3.3 模块方案与简介3.3.1 鉴伪模块简
8、介清分机的鉴伪功能UV 紫外光传感器 、IR 红外线传感器 、MG 磁性传感器 、光学在我们的设计中属于上仓机构；测厚为单独的测后机构。电器功能：红外与荧光 测纸质同步与码盘配合测纸宽小磁头 测磁性油墨大磁头测安全线图象传感器测尺寸、新旧、孔洞等测厚胶条、折角等辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 5 页 3.3.2 控制器模块简介采用 Atmel 公司的 ATmega16L 单片机作为主控制器。ATmega16L 单片机的特点是：16K 字节的系统内可编程 Flash（具有同时读写的能力，既 RWW） ，512 字节 EEPROM，1K字节 SRAM，32 个通用 I/O 口接线，32 个通用工
9、作寄存器，用于边界扫描的 JTAG 接口，支持派内内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器（T/C） ，片内/外中断，可编程串行 USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8 路 10 位具有可选差分输入级可编程增益（TQFP 封装）的 ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗顶时器，一个 SPI 串行接口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式的 CPU 停止工作，而 USARP、两线接口、A/D 转换器、SRAM、T。C、SPI 端口以及中断系统继续工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC 噪声抑制模式时
10、终止 CPU 和除了异步定时器与 ADC 以外所有I/O 模块的工作，以降低 ADC 转换时的开关噪声；Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展 Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。端口介绍1、端口 A 作为 A/D 转换器的模拟输入端。端口 A 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时针还未起振，端口 A 处于高阻状态。辽宁科技大
11、学毕业设计（论文） 第 6 页 端 A 第二功能（如表 3.1）所示表表 3.13.1 端口端口 A A 第二功能第二功能2、端口 B 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时针还未起振，端口 B 处于高阻状态。端口 B 第二功能（如表 3.2）所示表表 3.23.2 端口端口 B B 第二功能第二功能3、端口 C 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时
12、，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时针还未起振，端口 C 处于高阻状态。如果 JTAG 接口使能，即使复位出现引脚 PC5（TDI） 、PC3（TMS） 、与辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 7 页 PC2（TCK）的上拉电阻被激活。端口 C 第二功能（如表 3.3）所示表表 3.33.3 端口端口 C C 第二功能第二功能4、端口 D 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时针还未起振，端口
13、D 处于高阻状态。端口 D 第二功能（如表 3.4）所示表表 3.43.4 端口端口 D D 第二功能第二功能5、复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位。6、反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。7、反向振荡放大器输出端。8、AVCC 是端口 A 与 A/D 转换器的电源。不使用 ADC 时，该引脚应直接与 VCC 连接。使辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 8 页 用 ADC 时应通过一个低通滤波器与 VCC 连接。9、ATmega16L 引脚示意图（如图 3.5）所示图图 3.53.5 ATmega16LATmega16L
14、 引脚示意图引脚示意图3.3.3 仓机械模块简介（如图 3.6）所示底步仓为主仓主要盛放 ATM 流通币；中间仓为副仓主要盛放普通流通币；最上面仓为退币仓主要盛放残损币；拨叉位于主、副仓之间图图 3.63.6 仓示意图仓示意图辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 9 页 3.43.4 最终方案最终方案经过反复论证，我们最终确定了如下方案：（1）旋转磁铁 2 个，上、下拨叉各一个（已经在机器上调整好位置） 。（2）采用 ATmega16L 单片机作为主控制器控制磁铁的旋转方向。（3）负载线 4 条（分别连接驱动板与旋转磁铁控制其一、二位 ）系统的结构框图（如图 3.7）所示（a a）驱动电路板）驱动电路板 (b)(b)旋转磁铁旋转磁铁 (c)(c)负载线负载线图图 3.73.7 结构框图结构框图辽宁科技大学毕业设计（论文） 第 10 页
