#主編#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.1硬幣鑒偽識別系統(tǒng)項目說明19.2硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的原理概述19.3硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計19.4硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的軟件設(shè)計19.5系統(tǒng)調(diào)試19.6系統(tǒng)總結(jié)#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.1硬幣鑒偽識別系統(tǒng)項目說明隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展,硬幣的使用在經(jīng)濟活

動中充當著相當重要的角色,人們在生活中常常

和硬幣打交道,特別是乘公交車、游戲場所以及

自動售貨機等活動中硬幣的使用更是普遍。隨

著經(jīng)濟的發(fā)展,在貨幣流通中的自動服務(wù)已逐漸#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計成為經(jīng)濟發(fā)展的主流,以往通過人與人之間的直

接貨幣交流將逐漸減少。但是在硬幣流通使用

的發(fā)展過程中也存在著大量急需解決的問題,例

如每個城市公交系統(tǒng)中無人售票車的使用,除了

在管理上存在缺陷外,對如何準確地計算收取費

用并對硬幣的真假鑒別有一定難度。這些問題

如果不能及時、有效地解決將會影響所有涉及#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計硬幣的使用,間接或直接地給社會經(jīng)濟帶來一定

的損失。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知,像上海、廣州杭

州等大城市的公交車收到錢幣中有大量假幣、

破損的殘幣、游戲機的游戲幣等,給公交公司帶

來了很大的經(jīng)濟損失,這樣的問題也給自動售賣

機、投幣電話、投幣游戲機等硬幣的使用帶來

很大的影響。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.2硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的原理概述19.2.1壓力傳感器的工作原理本系統(tǒng)的設(shè)計采用電阻應(yīng)變式傳感器,它是通過電阻的應(yīng)變

效應(yīng)原理制作而成。應(yīng)變式傳感器是很常見的一種壓力傳

感器,應(yīng)用領(lǐng)域很廣,其核心器件是電阻應(yīng)變片。應(yīng)變式傳感

器的結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、性能穩(wěn)定、靈敏度高、價格便宜,

使用起來非常方便。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-1材料形變原理19.2.2壓力傳感器補償?shù)刃щ娐返姆治?第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-2橋路補償原理圖19.2.3硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的功能分析#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計本硬幣鑒偽識別系統(tǒng)是基于STC89C52單片機設(shè)計而成,系統(tǒng)

主要由壓力傳感模塊、電源模塊、A-D模塊、顯示模塊和報

警提示模塊組成。系統(tǒng)通過壓力傳感器實時檢測被識別的

硬幣重力大小,從而判斷出此時的幣值大小即完成對硬幣的

識別。其中,壓力傳感器采用高精度電阻應(yīng)#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-3系統(tǒng)工作結(jié)構(gòu)圖19.3硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.3.1單片機最小系統(tǒng)本設(shè)計的硬幣識別系統(tǒng)控制電路的核心器件是STC89C52單

片機,其附加核心電路包括單片機控制芯片、復(fù)位電路、時

鐘電路。如圖19-4所示為單片機最小系統(tǒng)電路原理圖。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-4STC89C52單片機最小系統(tǒng)#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.3.2壓力傳感器壓力傳感器是一種很普遍的傳感器,在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日

常生活中使用很常見,它的輸出是一種模擬信號,因此在一般

系統(tǒng)集成應(yīng)用中還需要外加電路將模擬信號轉(zhuǎn)變成易于處

理的電信號。目前,市面上使用的壓力傳感器大體上可分為

兩類,一類是普通壓力傳感器,它的測量范圍比較廣,從幾千克

到上百噸不等,這類壓力傳感器一般使用在大型商品銷售

店、汽車載貨量測量以及許多工業(yè)生產(chǎn)的機器中;另一類是#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計高精度壓力傳感器,這類傳感器體積相對小很多,實用的場合

也不盡相同,最為常見的是在一些電子秤、電子天平上的使

用。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-5傳感器XJC-D02-105#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.3.3壓力信號的采集電路#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-6HX711電路設(shè)計原理圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.3.4顯示電路#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計表19-1LCD12864液晶顯示器的外形尺寸#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-712864LCD電路圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-8LCD12864實物圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.3.5A-D轉(zhuǎn)換電路硬幣識別系統(tǒng)采用的A-D轉(zhuǎn)換模塊的HX711是一款精度很高

的傳感器,內(nèi)部含有24位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),專門應(yīng)用于高精度領(lǐng)域,此

芯片的設(shè)計與同類型的其他A-D芯片相比有很多的優(yōu)勢。其

中最大的優(yōu)勢是該芯片在設(shè)計過程中將穩(wěn)壓電源、時鐘振

蕩器等外圍電路集成到芯片內(nèi)部,這在很大程度上增加了芯

片的使用便利性,而同類型的其他芯片往往都是在電路設(shè)計

過程中單獨搭建外圍電路。這種設(shè)計使芯片的工作優(yōu)勢體#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)出來,例如集成度高、易于電路間的連接、響應(yīng)速度快、

結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾性強等。降低了壓力傳感器系統(tǒng)開發(fā)的

難度和成本,提高了硬幣識別系統(tǒng)的性能和可靠性。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-9HX711A/D芯片引腳圖19.3.6整體系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計如圖19-10所示,系統(tǒng)整體電路圖中包含單片機、傳感器、12

864液晶等電路模塊。系統(tǒng)中HX711A-D轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸

出(DT)引腳和SCK脈沖輸出引腳分別與單片機的P3.7引腳和

P3.6引腳連接,在A-D芯片將壓力傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)

字信號后通過以上兩個引腳將信號傳入單片機分析處理。1

2864液晶顯示器的8位數(shù)據(jù)端口與單片機的P2口連接,單片機

處理完數(shù)據(jù)后將信息輸送到液晶屏顯示。二極管和繼電器

模塊分別與單片機的P3.1引腳和P3.2引腳連接,在檢測到假幣#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計即非“一元”硬幣時,單片機P3.1引腳給出低電平點亮紅色

發(fā)光二極管;當檢測到真幣時P3.2引腳給出低電平點亮綠色

發(fā)光二極管。光電對射模塊是基于紅外傳感的計數(shù)模塊,當

“一角”和“五角”硬幣通過對射模塊中間時觸發(fā)高電平

信號,以達到計數(shù)的目的。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-10系統(tǒng)整體硬件電路的設(shè)計圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.4硬幣鑒偽識別系統(tǒng)的軟件設(shè)計19.4.1主程序設(shè)計系統(tǒng)軟件采用C語言編寫,圖19-11為硬幣識別系統(tǒng)的主程序

流程圖;壓力信號采集端從系統(tǒng)供電開始持續(xù)采集#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-11主程序流程圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.4.2壓力檢測傳感器模塊的程序設(shè)計本系統(tǒng)采用HX711AD模塊與橋式壓力傳感器匹配設(shè)計系統(tǒng)

信號采集電路。HX711AD模塊#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-12壓力信號采集程序流程圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.4.3LCD液晶顯示模塊的程序設(shè)計系統(tǒng)上電后先初始化LCD液晶顯示模塊,在成功初始化后屏

幕將有4行信息顯示,第一行顯示“一角0000個”,第二行顯

示“五角0000個”,第三行顯示“一元0000個”,第四行顯示

“金額總數(shù)0000元”;當檢測到硬幣后,在對應(yīng)的數(shù)據(jù)上顯示

數(shù)值,例如檢測到“一元”硬幣1個,則第三行顯示“一元000

1個”。12864LCD液晶顯示流程如圖19-13所示。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-1312864LCD液晶顯示流程圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計19.5系統(tǒng)調(diào)試19.5.1程序調(diào)試本次系統(tǒng)設(shè)計中源程序的編寫與調(diào)試都是在KeilC52集成環(huán)

境uVision中進行。通過對uVision仿真環(huán)境操作建立一個新

的工程,單擊菜單project,選擇newproject,輸入工程文件的名

字,保存到keil目錄里(監(jiān)測端軟件工程文件名為jiancheduan,

監(jiān)控端軟件工程文件名為jieshouduan)并單擊保存。這時會#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計在屏幕上彈出一個對話框,要求在工程中選擇合適的控制芯

片的型號,根據(jù)本次硬幣識別系統(tǒng)設(shè)計來選取51系列的控制

芯片。單擊菜單File→New,輸入一個對應(yīng)的編寫程序,選擇

菜單File→SAVE,選擇要保存的路徑,如果是C程序文件,擴展

名為.c。在sourcegroup1里就有對應(yīng)的jiancheduan.c文件以

及jieshouduan.c文件。通過對程序進行編譯調(diào)試,最終獲得的

編譯成功界面如圖19-14所示。#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-14程序編譯結(jié)果圖19.5.2實物調(diào)試#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計如圖19-15所示,打開系統(tǒng)電源,以重力傳感器為檢測核心部件

的硬幣鑒偽識別系統(tǒng),通過不同幣值硬幣的重量大小和假幣

的重量大小有所不同來完成基于重力感應(yīng)的硬幣鑒偽識

別。將一元硬幣置于重力傳感器托盤之上,在單片機經(jīng)過8次

檢測比較數(shù)據(jù)后判斷此硬幣的重力參數(shù)大小,從而判斷出此

被檢測硬幣的真?zhèn)魏蛶胖档拇笮　ｈb偽系統(tǒng)還帶有計數(shù)功

能,當檢測到一個真幣時系統(tǒng)計數(shù)加1,計數(shù)的結(jié)果實時顯示

在12864LCD顯示屏的第三行。同時,當一角硬幣和五角硬幣#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計通過紅外傳感器時,將觸發(fā)紅外傳感器發(fā)送電信號,以完成一

角硬幣和五角硬幣的計數(shù),計數(shù)結(jié)果分別顯示在第一行和第

二行。三種硬幣的計數(shù)結(jié)果將通過程序的計算分析,得出此

時的金額總數(shù)并將結(jié)果顯示在LCD液晶顯示屏的第四行。

系統(tǒng)本身還帶有錯誤提示和正確提示功能電路,當被檢測的

硬幣是真幣時,電路綠指示燈閃爍一下告知檢測結(jié)果;當放入

的是假幣時,紅色指示燈閃爍一下,告知檢測到假幣#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系

統(tǒng)設(shè)計圖19-15實物調(diào)試圖#第19章基于壓力傳感器的硬幣鑒偽識別系