某型號點鈔機控制系統(tǒng)及偽幣鑒別方法的設計

王 爽 張 升 王立峰

（北方工業(yè)大學機電學院 中國 北京 100144）

伴隨著我國的國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，各類的經(jīng)濟活動漸漸頻繁起來，如稅務、貿易、工商等部門以及其他日常活動中現(xiàn)金的流通兩越來越大，由于印刷技術、復印技術和電子掃描技術的迅速發(fā)展提高，偽鈔的制造水平也越來越高，因此對點鈔機鑒偽識別能力提出了更高更精準的要求。

1 系統(tǒng)概述

整個點鈔機系統(tǒng)從功能上分三個子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及控制子系，電機驅動子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集熒光、紫外線、紅外穿透、計數(shù)、磁信號，這些信號送給數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)根據(jù)傳感器輸出信號檢測是否為真鈔，并送到電機驅動子系統(tǒng)，若不是真鈔則停止電機報警，若為真鈔，則驅動電機點鈔計數(shù)。

2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

圖1

點鈔機系統(tǒng)硬件電路主要包括電源電路、信號調理電路、電機控制電路等。系統(tǒng)框圖如圖1。

3 主要采用的鑒偽方法

3.1 熒光檢測

熒光檢測是針對人民幣的紙質進行檢測。人民幣采用專用紙張制造而成，假鈔一般采用經(jīng)過特殊處理后的紙張進行生產制造，這種紙張在一定波長的紫外線的照射下會出現(xiàn)光致發(fā)光現(xiàn)象，紙張上的熒光物質吸收能量后發(fā)出可見光，真幣沒有熒光劑而不會產生熒光反應。因而，采用紫外光照射鈔票時，用光電傳感器接收光信號，經(jīng)過信號處理電路轉換成電信號，可以很好的判別鈔票的真假。

3.2 寬度檢測

點鈔機上有牽引機構，它將紙幣傳送到接鈔臺，牽引機構的主動軸上裝有一個碼盤，碼盤上面均勻的刻有60個徑向槽，它的兩側裝有光電發(fā)送和接收的對管，當碼盤旋轉時，不斷透光擋光，在接收端的電路中產生一系列脈沖數(shù)N,碼盤透光縫隙數(shù)M(若M=60)和碾鈔軸的半徑R（若R=17.5mm）固定時,便能測量出紙幣的寬度 d：d=2πRN/M=1.727mm。

表1 紙幣寬度表 （mm）

每檔差別約為6mm，通過增加寬度檢測裝置可以穩(wěn)定可靠地區(qū)別出來。

3.3 紅外穿透檢測

紅外穿透檢測是利用人民幣的紙張比較堅固、高密度較高以及用凹印技術印刷的油墨厚度較大，吸收紅外信號能力較強來辨別鈔票的真假。假鈔與人民幣的紙質特征存在一定差異，紅外信號透射光強與很多因素相關，如票面反射、吸收系數(shù)及厚度等。利用透射率不同原理可以實現(xiàn)辨別真?zhèn)?。由于油墨的與票面的顏色紙張厚度等因素同樣會造成紅外穿透能力的差異，因而需要對紅外穿透檢測的信號進行數(shù)學運算和比較分析。

3.4 紫外透射檢測

當紫外線照射到某些物質表面，這些物質選擇性地吸收，輻射出可見的熒光。發(fā)射出不同強度的可見熒光和不同光譜的波長。一般而言，真鈔在紫外光源的照射下產生和紫外光源的發(fā)射光譜相似的光譜以及熒光光譜，它相對弱些。根據(jù)真假幣紙的紙質、油墨、印刷和厚度的不同，真鈔和假鈔的透光率不同,光敏三極管的輸出電流也有差別,將集光敏三極管輸出的數(shù)據(jù)與預先設定的真幣標準數(shù)據(jù)來判別紙幣的真假和票面值。

3.5 磁性檢測

經(jīng)實驗分析發(fā)現(xiàn)，人民幣安全線中磁信號是非常有規(guī)律的。磁信號由若千個“單一的信號”構成的一組信號，相同面值人民幣磁信號相同，不同版不同面值的人民幣磁信號有的也是相同。但是不同面值的人民幣長度是不同的，將磁性檢測和長度檢測結合使用，便可以有效的辨別真?zhèn)?。當磁阻型傳感器的磁頭掃過人民幣票面時，磁頭檢測并接收到人民幣中安全線的磁信號，改變的磁通量改變了磁敏電阻值，經(jīng)過電路轉換成電壓信號后經(jīng)過放大和整形處理，單片機通過分析磁信號的占空比和間隔，將分組信號并和真幣固有的信號進行比對，變可鑒別鈔票的真?zhèn)巍?/p>

4 軟件設計

軟件設計上采用模塊化編程的思想，使軟件的可讀性和可維護性大大提升，整個應用程序分為若干功能相對獨立的模塊，各模塊間通過數(shù)據(jù)交換進行通信。系統(tǒng)上電后，首先進行單片機和參數(shù)的初始化。隨后將檢驗系統(tǒng)各個部件如傳感器或機械部件等，若有異常將報警。正常則變?yōu)榈却M鈔狀態(tài)，進入工作狀態(tài)后將進行鈔票的數(shù)據(jù)信號采集和處理來實現(xiàn)鈔票的計數(shù)和辨別真?zhèn)?。軟件結構如圖2所示。

點鈔機軟件設計主要功能模塊：

1）初始化模塊：完成對系統(tǒng)初始化。

2）調試模塊：對系統(tǒng)進行調試和開機自檢。

圖2

3）主控模塊：是系統(tǒng)的主控程序，實現(xiàn)對鈔票的點鈔和鑒偽。

4）顯示模塊：程序中要不斷地調用顯示模塊進行顯示。內部顯示針對操作者，外部顯示面相用戶。

5）檢測模塊：包括左右計數(shù)管檢測、啟停檢測、防漏檢測。

6）數(shù)據(jù)采集模塊：對各個傳感器進行信號的采集，如紫外、紅外、磁信號、安全線信號等。

5 結束語

該智能點鈔機以89S52為CPU，具有硬件電路簡單、成本低、鑒偽準確和人民幣面值識別正確等特點。隨著商業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展及財務自動化的要求，點鈔機將具有良好的市場前景。

［1］劉慶東.點鈔機的辨?zhèn)卧韀J].技術前沿，2002（1）：56－57.

［2］周冬躍，黃釗洪，蔣少卿，等.半導體磁頭在袖珍驗鈔器中的應用[J].傳感器技術，2002，21(3)：45－50.

［3］閆明.人民幣紙幣識別系統(tǒng)研究與設計實現(xiàn)[D].天津大學，2009.