人民币识别器与自动售货机通信的设计与实现

人民币识别器与自动售货机通信的设计与实现

李代万,李金平,孙亮亮

(北方交通大学电子信息工程学院,北京100044)

摘　要:就如何实现国产人民币识别器与自动售货机的通信进行了较深入的研究,并就该系统的软、硬件设计方法进行了具体论述.

关键词:纸币识别器;串行通信;V TS 协议;交互通信;主从机

中图分类号:TP368.1　　　文献标识码:B

Design and R ealization of Communication B et w een

Biller and V ending Machine

L I Dai-w an ,L I Ji ng-pi ng ,S U N L iang-liang

(School of Electronics and Information Engineering ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China )

Abstract :This paper describes how to realize and go deep into research the communication be 2tween Chinese biller and foreigner vending machine.The detailed software and hardware design methods are presented.

K ey w ords :biller ;serial communication ;V TS protocol ;interactive communication ;principal and subordinate processor

随着科技的发展和社会的进步,自动化商业机械有了越来越广泛的应用,自动售货机作为自动化商业机械的代表被广泛用于公共场所自动售货,给人们的生活带来了极大的方便.但在我国,由于自动化商业机械的研究起步较晚,致使大多数售货机都是进口的,特别是由于价格原因,日本翻新的二手售货机大量进入中国市场(新的售货机一般售价在4万元左右,而翻新的二手售货机才几千元).这些早期的售货机一般只配有硬币识别器,只能识别五角、一元的人民币.习惯上,人们出行时很少携带硬币.为此,商业部门不得不配备专门的硬币兑换机或者工作人员兑换硬币.这既造成了人力和物力的浪费,也给买、卖双方带来极大的不便.因此,市场需要既配有硬币识别器又配有纸币识别器的售货机.虽然最近一两年这种售货机已经出现在公共场所,但其中的纸币识别器都是进口的.这种进口的人民币识别器在实际使用中效果并不理想,一是识别率不高,容易误认假币;二是对人民币的新旧非常挑剔,我国的人民币流通次数较多,回收比较慢,流通中的许多旧人民币进口识别器无法识别.刚通过鉴定的国产识别器虽然能很好地解决了上述问题,但它与与外界通信只能使用简单的脉冲方式,不遵循国际标准通信协议与售货机握手通信,致使国产识别器无法简单挂在售货机上使用.因此实现国产人民币识别器与售货机通信成为一个亟待解决的课题.根据开发国产人民币识别器的经验以及对于国外售货机的深入了解,作者做了一些建设性研究,并最终实现了国产人民币识别器与国外售货机的通信.

1　设计原理及硬件实现

售货机的工作原理是:①从投币口送入货币,然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真伪并收稿日期:2002204203作者简介:李代万(1973—

)男,四川华蓥人,硕士生.em ail :lidaiwan @sina.com 第26卷第6期2002年12月　　　　　　北　方　交　通　大　学　学　报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y 　　　　　　Vol.26No.6Dec.2002

判别面值.②识别器把信息数据传给通信模块.③通信模块与售货机的主控系统通信,主控系统显示面值,启动售货机的面板键,显示出哪个货道有货,哪个货道已售完,并等待顾客按键选择商品.④顾客选择商品后,售货机自动把商品送出,等待顾客取走.⑤显示余额,如果金额足够多,顾客可以选择找币或继续买商品;如果款额不足,售货机经过延时予以退币.退币分两种情况:一种是由纸币识别器完成退纸币,另一种是由硬币的通信模块完成退硬币.⑥系统复零,完成售货.

根据实际情况,一般售货机配备的是10元/5元人民币纸币识别器和1元/5角硬币识别器,由于退纸币系统非常复杂,国内的识别器一般都没有退纸币功能,这样国内识别器与国外的售货机的握手通信纸币成为困难.为了解决此困难,在系统设计中,可设想把退纸币改用退硬币的办法来实现,这在退币的面值不太大的实际情况下是可行的.退硬币是由专门的与硬币识别器相连的通信模块来实现,通信模块和上位机的通信与纸币和上位机的通信是交替分时共享的.这样不但可简化系统,也能解决国产识别器与国外的售货机的握手通信上存在的困难.基于以上分析,设计系统结构如图1所示.

控制模块←→通信模块

←→识别模块←→数据采集

图1　系统结构图

数据采集模块的功能是把红外、红光、紫外等光信号转变成电信号,然后通过A/D 转换传给CPU 微处理器[1];识别模块的功能是将采集到的数据与标准样本库的数据的比较,并做出相应的判断;通信模块的功能是负责识别器与售货机控制模块的通信;控制模块的功能是控制整个售货机各个子系统和通信模块的交互通信.由于省去了纸币的退币功能,使通信模块只具有负责识别模块和控制模块的通信功能(国外售货机的通信模块还负责退纸币功能).因此,该模块只需用一个CPU 微处理器,从而使系统得到很大的简化.

图2　电平转换电路图

图3　MAX 232芯片电平转换图

原有售货机的控制、通信信号都是+8V/+24V ,而

一般CPU 微处理器的工作电压是+5V.因此,要实现微处理器与通信模块之间的通信必须进行电平转换[2].在

实际系统中,采用了TD62502和TD62504进行电平转

换,让识别器与控制模块直接通信.具体的电平转换电路

如图2所示.

另外,为在通信调试过程中更好地在线监测数据传

送,扩展一个RS232接口,使用MAX232芯片进行电平

转换[3],具体电路见图3.这样可在调试过程中通过该接

口直接传到计算机上进行监测.扩展RS232接口带来的

另一好处是可满足一些使用RS232接口通信用户的需

要.当与不同的用户和使用不同协议的售货机通信时,无

须改变硬件,只要装入不同的通信协议程序即可实现,从

而使识别器具有可扩展性.18第6期　　　　　　　　　　李代万等:人民币识别与自动售货机通信的设计与实现

实际调查表明,人们对售货机在2s内完成售货是可接受的.因此,把识别与通信相结合、识别与通信分时处理,使识别器在未投入纸币之前就处于与控制模块的通信状态,一旦接受到纸币立即唤醒识别系统做识别处理,识别后转入通信状态,从而使系统在不延长售货时间的情况下得到很大程度的简化.

2　软件实现

2.1　通信协议

目前,在自动售货机行业中主要遵循的两种通信协议为V TS(Vending Technology Standard)和MDB (Multi-Drop Bus)协议.V TS通信协议一般在日本和韩国的售货机中使用比较普遍(比如日本的三菱公司和CONL U X公司).本系统在识别器与售货机通信中采用的是V TS协议.

V TS协议是一种国际通用的协议,通信识别模块采用串行通信,采用方式3接受和发送数据.在通信过程中,主控制部分拥有通信的主导权、主控制部分呼叫、识别器应答.它包括:①命令通信,即上位机发送命令,下位机响应;②发送数据通信,即上位机发送命令,下位机响应,然后上位机发送数据,下位机再响应;③接受数据通信,即上位机发送命令,下位机响应,然后下位机发送数据;④全部数据通信,即上位机发送命令,下位机响应,然后下位机发送全部数据.数据构成(共11位:1位启始位,8位数据位,1位奇偶校验位,1位停止位).数据帧的格式为

BC DC DA TA FCC

其中:BC为数据命令和数据的字节数;DC为数据种类;DA TA为由N个字节构成,N=1,2,3,…;FCC =BC&DC&DA TA,&表示异或,适用于纵向冗余码校验.

2.2　软件流程

整个系统的软件设计采用模块化结构,其主体框架是通信和识别分时共享.主程序主要以通信模块为主,通过设置各种标志位,然后把相应模块作为子程序嵌入其中.当纸币未到时,程序工作在通信模块中,通过检测各个标志位执行相应操作,保持与上位机的通信.当上位机允许识别器识别的标志位有效,并且纸币到的标志位有效时,程序转入识别模块,这时识别器与上位机的通信断开,当识别处理完成后,唤醒通信模块继续通信.这样整个系统分时共享,程序流程简单明了,可读性和可扩展性好.主程序流程为:

(1)初始化部分　包括通信的初始化和识别的初始化.

(2)自检部分　分为上电自检和正常自检.上电自检是开机上电时,程序检测硬件系统的状态,如有错误给出错误信息.正常自检是维持正常工作时作的必要的检测.

(3)命令处理部分　包括命令的接受和分类处理.在命令处理过程中,售货的上位机既发送纸币命令,也发送硬币命令,两者交错发送,各通信识别器只响应上位机发给自己的命令.

(4)识别部分　将纸币信息与标准样本比较可识别纸币的真假,并置相应的标志位.

3　结束语

本系统在保证可靠通信的情况下,省去通信模块中的纸币退币部件,降低了硬件成本.具有良好的可扩展性,就是在不改变硬件的情况下,只需改变软件(在EEPROM里写入不同的程序即可)就可以让识别器与使用不同协议的售货机通信.并且本系统经过高低温、湿度、抗震、电磁兼容性等一系列的环境实验,实验结果表明系统的各相技术指标均达到相关要求.本系统具有很好的性能价格比,适应性强,系统稳定.本科研成果已通过有关部门的鉴定,现已正式投入批量生产,产生了良好的社会效益和经济效益.

参考文献:

[1]张有德.飞利浦80C51系列单片机原理与应用技术手册[M].北京:北京航空航天大学出版社,1992.101-110.

[2]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.491-500.

[3]邬宽明.单片机外围器件实用手册———数据传输接口器件分册[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.156-190.