基于單片機的公交車自動找零系統(tǒng)設計

包凡彪+詹乃歡

摘 要：文章介紹了公交車自動找零系統(tǒng)方案的設計思路，根據(jù)公交運行的主要特點，初步統(tǒng)計分析乘客的投幣特征，根據(jù)規(guī)律設置零錢儲備。運用單片機能實現(xiàn)控制錢幣識別、計算差額、找零等分解功能。文章提出找零系統(tǒng)各項功能、組成部分、程序控制等，設計一款由單片機控制的快自動找零系統(tǒng)，將為公交系統(tǒng)提升服務水平發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：單片機；自動找零；功能模塊；控制系統(tǒng)

引言

自動收費系統(tǒng)是融合計算機技術(shù)、信息收集和處理技術(shù)、機械制造于一體的自動化售票、檢票系統(tǒng)，具有很強的智能化功能。本設計主要對公交汽車無法快速實現(xiàn)的較大面額找零系統(tǒng)裝置進行研究，針對傳統(tǒng)的公交車投幣系統(tǒng)，自備零錢，不設找續(xù)的缺點，以單片機為核心，優(yōu)化找零系統(tǒng)的內(nèi)部設計。公共交通是城市重要的服務窗口，通過設計這樣的公交找零系統(tǒng)，不僅讓公交系統(tǒng)智能化更進一步，更讓市民可以隨心所欲的自由乘坐公交汽車，不需要考慮身上是否有零錢，大大提高公交的乘坐率，促進城市公交公益事業(yè)的發(fā)展。日本、韓國已有相關(guān)產(chǎn)品投入使用，而且效果明顯。作為人口第一大國的中國，公交系統(tǒng)的發(fā)展需要這樣的一個產(chǎn)品設計很有必要[1]。

1 系統(tǒng)的組成和工作原理

1.1 自動找零系統(tǒng)的主要組成

自動找零系統(tǒng)由以下主要模塊組成：主控單元、紙幣識別處理模塊、紙幣找零模塊、紙幣接收模塊、硬幣模塊、零錢箱信息處理模塊和不間斷電源。

主要功能：零錢的自身儲備、線路價格控制、面額識別、差額計算和找零，可找續(xù)的投幣功能，附帶真?zhèn)螏抛R別功能等。

1.2 公交找零系統(tǒng)的工作原理

公交車自動找零系統(tǒng)格局功能模塊其工作過程和基本原理如下[2]：

從投幣口送入貨幣（包括紙幣或硬幣），然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)、感應圖像或判斷重量，識別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。根據(jù)識別的投幣情況，識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。通信模塊與設置線路售票價格控制系統(tǒng)通信，操作面板系統(tǒng)顯示面值，做差確定找零的數(shù)額。退幣分為兩種情況：一種是由貨幣識別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。如果發(fā)現(xiàn)找零金額不足，預警提醒。當無法實現(xiàn)找零，或者找零不夠等意外情況發(fā)生時，能及時退還乘客的投幣。乘客取走找零后，完成這一個投幣過程。系統(tǒng)復零，完成等待下一位乘客投幣的準備。

綜上所述，自動找零系統(tǒng)可以分為四部分，即控制子系統(tǒng)、信息傳遞和執(zhí)行系統(tǒng)、硬幣器子系統(tǒng)以及紙幣器子系統(tǒng)。其中控制子系統(tǒng)是本設計研究重點。

2 公交找零系統(tǒng)的主程序分析

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機為核心，乘客上車后把鈔票放進進鈔口（硬幣放進硬幣口），機器自動運轉(zhuǎn)，單片機根據(jù)相應的程序執(zhí)行對應的工作。系統(tǒng)的主體框架如圖1所示。主程序由單片機和報警系統(tǒng)、硬幣模塊、找零模塊等進行信息連接和處理[3]。

圖1 系統(tǒng)主體框圖

3 公交找零系統(tǒng)的子程序設計

3.1 紙幣真?zhèn)渭懊骖~辨別的功能子程序設計

現(xiàn)在不乏有些破壞分子使用假幣，尤其當公交系統(tǒng)實現(xiàn)大面額找續(xù)之后，所以這樣的系統(tǒng)必須具備真?zhèn)螏抛R別功能。鈔票進入進鈔口，系統(tǒng)對紙幣先進行面額識別，再對紙幣進行真?zhèn)巫R別，當識別為假幣的時候會報警亮燈，并把假幣退出；當為真幣就進入下一個程序。

在本設計中，只有在按鍵選錯，導致系統(tǒng)無法正常處理時，才會出現(xiàn)報警現(xiàn)象。當出現(xiàn)錯誤的時候，輸出信號通過光電耦合，來驅(qū)動一個揚聲器工作，實現(xiàn)報警功能，其原理如圖2所示。

圖2 找零子系統(tǒng)流程圖

3.2 公交找零系統(tǒng)實現(xiàn)的主要子程序設計

這部分的設計主要針對紙幣的找零功能。當乘客放進鈔票，以100塊為例，當100進入進鈔口，系統(tǒng)運行，紙幣識別處理模塊識別為100，找零模塊立馬從零錢箱調(diào)出97塊零錢進入待機，與此同時100塊在系統(tǒng)中繼續(xù)進行真?zhèn)螏抛R別，當為真幣的時候，識別處理模塊會向處理中心發(fā)出確認指令，之前已經(jīng)進入的待機的97塊零錢馬上從出鈔口出來；當為假幣的時候，報警燈亮起，100塊會自動原路返回，之前待機的97塊零鈔會自動進入廢鈔箱。

3.3 零錢箱信息處理模塊的子程序設計

由于最高面額是100，所以準備的零錢從50元起，分別有50、20、10、5、1元等面額，初次系統(tǒng)運行，零錢箱一般設計為1000張零錢，其中50元占1%，20元占13%，10元占22%，5元占26%，1元占38%。零錢箱的設計可以根據(jù)每個公交線路途徑的地方不同而對各面額所占的百分比進行調(diào)整。每次公交出行，零錢箱會整理上次的出行記錄，反饋出“哪些紙幣需要準備更多”的信息。

假設公交車票是3元一人，一開始乘客準備的是100元，那么系統(tǒng)優(yōu)先找一張50元、兩張20元、一張5元、兩張1元，假如缺少某種幣值，就選擇另一種找零模式，會根據(jù)零錢箱哪種幣值多而優(yōu)先更多使用該幣值。

零錢箱也有自動報警系統(tǒng)，當零錢箱的紙幣不夠的時候，反饋到處理器，報警系統(tǒng)自動亮燈，告訴司機這時候乘客開始要自備零錢。

零錢箱還包括廢紙箱，根據(jù)系統(tǒng)的需要，當系統(tǒng)檢測出假幣的時候，零錢箱準備的零錢會被自動送進零錢箱。

4 結(jié)束語

市面上出現(xiàn)過自動的找零系統(tǒng)，因為其不具備真?zhèn)螏抛R別的功能，所以使公交集團受到很大的損失，也因系統(tǒng)經(jīng)常無法正常運行，程序冗長，找零緩慢，增加公交車在每一站的停留時間，導致交通混亂，所以并未在市場上推出過一套成熟的公交找零系統(tǒng)。文章主要從硬件和軟件了進行設計，分析如何實現(xiàn)公交自動找零，對各子程序的控制進行程序設計。

文章設計的公交車自動找零系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義，可投入生產(chǎn)。最終實現(xiàn)的功能就是公交車有找續(xù)，進一步智能化，便民化。對于本次的設計，在零錢箱處理的模塊會出現(xiàn)缺陷，可以進一步對各線路進行調(diào)查，確保零錢箱有足夠的零錢儲備。

參考文獻

[1]自動售貨機主控制器及執(zhí)行機構(gòu)的設計與實現(xiàn)[J].東南大學學報（自然科學版），2007年11期.

[2]富安.單片機與可編程控制應用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2003，8第1版：89-94.

[3]茂祥，鞏榮芬，吳慶洪.一種紙幣識別系統(tǒng)的設計，2004年第12期.

摘 要：文章介紹了公交車自動找零系統(tǒng)方案的設計思路，根據(jù)公交運行的主要特點，初步統(tǒng)計分析乘客的投幣特征，根據(jù)規(guī)律設置零錢儲備。運用單片機能實現(xiàn)控制錢幣識別、計算差額、找零等分解功能。文章提出找零系統(tǒng)各項功能、組成部分、程序控制等，設計一款由單片機控制的快自動找零系統(tǒng)，將為公交系統(tǒng)提升服務水平發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：單片機；自動找零；功能模塊；控制系統(tǒng)

引言

自動收費系統(tǒng)是融合計算機技術(shù)、信息收集和處理技術(shù)、機械制造于一體的自動化售票、檢票系統(tǒng)，具有很強的智能化功能。本設計主要對公交汽車無法快速實現(xiàn)的較大面額找零系統(tǒng)裝置進行研究，針對傳統(tǒng)的公交車投幣系統(tǒng)，自備零錢，不設找續(xù)的缺點，以單片機為核心，優(yōu)化找零系統(tǒng)的內(nèi)部設計。公共交通是城市重要的服務窗口，通過設計這樣的公交找零系統(tǒng)，不僅讓公交系統(tǒng)智能化更進一步，更讓市民可以隨心所欲的自由乘坐公交汽車，不需要考慮身上是否有零錢，大大提高公交的乘坐率，促進城市公交公益事業(yè)的發(fā)展。日本、韓國已有相關(guān)產(chǎn)品投入使用，而且效果明顯。作為人口第一大國的中國，公交系統(tǒng)的發(fā)展需要這樣的一個產(chǎn)品設計很有必要[1]。

1 系統(tǒng)的組成和工作原理

1.1 自動找零系統(tǒng)的主要組成

自動找零系統(tǒng)由以下主要模塊組成：主控單元、紙幣識別處理模塊、紙幣找零模塊、紙幣接收模塊、硬幣模塊、零錢箱信息處理模塊和不間斷電源。

主要功能：零錢的自身儲備、線路價格控制、面額識別、差額計算和找零，可找續(xù)的投幣功能，附帶真?zhèn)螏抛R別功能等。

1.2 公交找零系統(tǒng)的工作原理

公交車自動找零系統(tǒng)格局功能模塊其工作過程和基本原理如下[2]：

從投幣口送入貨幣（包括紙幣或硬幣），然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)、感應圖像或判斷重量，識別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。根據(jù)識別的投幣情況，識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。通信模塊與設置線路售票價格控制系統(tǒng)通信，操作面板系統(tǒng)顯示面值，做差確定找零的數(shù)額。退幣分為兩種情況：一種是由貨幣識別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。如果發(fā)現(xiàn)找零金額不足，預警提醒。當無法實現(xiàn)找零，或者找零不夠等意外情況發(fā)生時，能及時退還乘客的投幣。乘客取走找零后，完成這一個投幣過程。系統(tǒng)復零，完成等待下一位乘客投幣的準備。

綜上所述，自動找零系統(tǒng)可以分為四部分，即控制子系統(tǒng)、信息傳遞和執(zhí)行系統(tǒng)、硬幣器子系統(tǒng)以及紙幣器子系統(tǒng)。其中控制子系統(tǒng)是本設計研究重點。

2 公交找零系統(tǒng)的主程序分析

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機為核心，乘客上車后把鈔票放進進鈔口（硬幣放進硬幣口），機器自動運轉(zhuǎn)，單片機根據(jù)相應的程序執(zhí)行對應的工作。系統(tǒng)的主體框架如圖1所示。主程序由單片機和報警系統(tǒng)、硬幣模塊、找零模塊等進行信息連接和處理[3]。

圖1 系統(tǒng)主體框圖

3 公交找零系統(tǒng)的子程序設計

3.1 紙幣真?zhèn)渭懊骖~辨別的功能子程序設計

現(xiàn)在不乏有些破壞分子使用假幣，尤其當公交系統(tǒng)實現(xiàn)大面額找續(xù)之后，所以這樣的系統(tǒng)必須具備真?zhèn)螏抛R別功能。鈔票進入進鈔口，系統(tǒng)對紙幣先進行面額識別，再對紙幣進行真?zhèn)巫R別，當識別為假幣的時候會報警亮燈，并把假幣退出；當為真幣就進入下一個程序。

在本設計中，只有在按鍵選錯，導致系統(tǒng)無法正常處理時，才會出現(xiàn)報警現(xiàn)象。當出現(xiàn)錯誤的時候，輸出信號通過光電耦合，來驅(qū)動一個揚聲器工作，實現(xiàn)報警功能，其原理如圖2所示。

圖2 找零子系統(tǒng)流程圖

3.2 公交找零系統(tǒng)實現(xiàn)的主要子程序設計

這部分的設計主要針對紙幣的找零功能。當乘客放進鈔票，以100塊為例，當100進入進鈔口，系統(tǒng)運行，紙幣識別處理模塊識別為100，找零模塊立馬從零錢箱調(diào)出97塊零錢進入待機，與此同時100塊在系統(tǒng)中繼續(xù)進行真?zhèn)螏抛R別，當為真幣的時候，識別處理模塊會向處理中心發(fā)出確認指令，之前已經(jīng)進入的待機的97塊零錢馬上從出鈔口出來；當為假幣的時候，報警燈亮起，100塊會自動原路返回，之前待機的97塊零鈔會自動進入廢鈔箱。

3.3 零錢箱信息處理模塊的子程序設計

由于最高面額是100，所以準備的零錢從50元起，分別有50、20、10、5、1元等面額，初次系統(tǒng)運行，零錢箱一般設計為1000張零錢，其中50元占1%，20元占13%，10元占22%，5元占26%，1元占38%。零錢箱的設計可以根據(jù)每個公交線路途徑的地方不同而對各面額所占的百分比進行調(diào)整。每次公交出行，零錢箱會整理上次的出行記錄，反饋出“哪些紙幣需要準備更多”的信息。

假設公交車票是3元一人，一開始乘客準備的是100元，那么系統(tǒng)優(yōu)先找一張50元、兩張20元、一張5元、兩張1元，假如缺少某種幣值，就選擇另一種找零模式，會根據(jù)零錢箱哪種幣值多而優(yōu)先更多使用該幣值。

零錢箱也有自動報警系統(tǒng)，當零錢箱的紙幣不夠的時候，反饋到處理器，報警系統(tǒng)自動亮燈，告訴司機這時候乘客開始要自備零錢。

零錢箱還包括廢紙箱，根據(jù)系統(tǒng)的需要，當系統(tǒng)檢測出假幣的時候，零錢箱準備的零錢會被自動送進零錢箱。

4 結(jié)束語

市面上出現(xiàn)過自動的找零系統(tǒng)，因為其不具備真?zhèn)螏抛R別的功能，所以使公交集團受到很大的損失，也因系統(tǒng)經(jīng)常無法正常運行，程序冗長，找零緩慢，增加公交車在每一站的停留時間，導致交通混亂，所以并未在市場上推出過一套成熟的公交找零系統(tǒng)。文章主要從硬件和軟件了進行設計，分析如何實現(xiàn)公交自動找零，對各子程序的控制進行程序設計。

文章設計的公交車自動找零系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義，可投入生產(chǎn)。最終實現(xiàn)的功能就是公交車有找續(xù)，進一步智能化，便民化。對于本次的設計，在零錢箱處理的模塊會出現(xiàn)缺陷，可以進一步對各線路進行調(diào)查，確保零錢箱有足夠的零錢儲備。

參考文獻

[1]自動售貨機主控制器及執(zhí)行機構(gòu)的設計與實現(xiàn)[J].東南大學學報（自然科學版），2007年11期.

[2]富安.單片機與可編程控制應用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2003，8第1版：89-94.

[3]茂祥，鞏榮芬，吳慶洪.一種紙幣識別系統(tǒng)的設計，2004年第12期.

摘 要：文章介紹了公交車自動找零系統(tǒng)方案的設計思路，根據(jù)公交運行的主要特點，初步統(tǒng)計分析乘客的投幣特征，根據(jù)規(guī)律設置零錢儲備。運用單片機能實現(xiàn)控制錢幣識別、計算差額、找零等分解功能。文章提出找零系統(tǒng)各項功能、組成部分、程序控制等，設計一款由單片機控制的快自動找零系統(tǒng)，將為公交系統(tǒng)提升服務水平發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：單片機；自動找零；功能模塊；控制系統(tǒng)

引言

自動收費系統(tǒng)是融合計算機技術(shù)、信息收集和處理技術(shù)、機械制造于一體的自動化售票、檢票系統(tǒng)，具有很強的智能化功能。本設計主要對公交汽車無法快速實現(xiàn)的較大面額找零系統(tǒng)裝置進行研究，針對傳統(tǒng)的公交車投幣系統(tǒng)，自備零錢，不設找續(xù)的缺點，以單片機為核心，優(yōu)化找零系統(tǒng)的內(nèi)部設計。公共交通是城市重要的服務窗口，通過設計這樣的公交找零系統(tǒng)，不僅讓公交系統(tǒng)智能化更進一步，更讓市民可以隨心所欲的自由乘坐公交汽車，不需要考慮身上是否有零錢，大大提高公交的乘坐率，促進城市公交公益事業(yè)的發(fā)展。日本、韓國已有相關(guān)產(chǎn)品投入使用，而且效果明顯。作為人口第一大國的中國，公交系統(tǒng)的發(fā)展需要這樣的一個產(chǎn)品設計很有必要[1]。

1 系統(tǒng)的組成和工作原理

1.1 自動找零系統(tǒng)的主要組成

自動找零系統(tǒng)由以下主要模塊組成：主控單元、紙幣識別處理模塊、紙幣找零模塊、紙幣接收模塊、硬幣模塊、零錢箱信息處理模塊和不間斷電源。

主要功能：零錢的自身儲備、線路價格控制、面額識別、差額計算和找零，可找續(xù)的投幣功能，附帶真?zhèn)螏抛R別功能等。

1.2 公交找零系統(tǒng)的工作原理

公交車自動找零系統(tǒng)格局功能模塊其工作過程和基本原理如下[2]：

從投幣口送入貨幣（包括紙幣或硬幣），然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)、感應圖像或判斷重量，識別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。根據(jù)識別的投幣情況，識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。通信模塊與設置線路售票價格控制系統(tǒng)通信，操作面板系統(tǒng)顯示面值，做差確定找零的數(shù)額。退幣分為兩種情況：一種是由貨幣識別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。如果發(fā)現(xiàn)找零金額不足，預警提醒。當無法實現(xiàn)找零，或者找零不夠等意外情況發(fā)生時，能及時退還乘客的投幣。乘客取走找零后，完成這一個投幣過程。系統(tǒng)復零，完成等待下一位乘客投幣的準備。

綜上所述，自動找零系統(tǒng)可以分為四部分，即控制子系統(tǒng)、信息傳遞和執(zhí)行系統(tǒng)、硬幣器子系統(tǒng)以及紙幣器子系統(tǒng)。其中控制子系統(tǒng)是本設計研究重點。

2 公交找零系統(tǒng)的主程序分析

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機為核心，乘客上車后把鈔票放進進鈔口（硬幣放進硬幣口），機器自動運轉(zhuǎn)，單片機根據(jù)相應的程序執(zhí)行對應的工作。系統(tǒng)的主體框架如圖1所示。主程序由單片機和報警系統(tǒng)、硬幣模塊、找零模塊等進行信息連接和處理[3]。

圖1 系統(tǒng)主體框圖

3 公交找零系統(tǒng)的子程序設計

3.1 紙幣真?zhèn)渭懊骖~辨別的功能子程序設計

現(xiàn)在不乏有些破壞分子使用假幣，尤其當公交系統(tǒng)實現(xiàn)大面額找續(xù)之后，所以這樣的系統(tǒng)必須具備真?zhèn)螏抛R別功能。鈔票進入進鈔口，系統(tǒng)對紙幣先進行面額識別，再對紙幣進行真?zhèn)巫R別，當識別為假幣的時候會報警亮燈，并把假幣退出；當為真幣就進入下一個程序。

在本設計中，只有在按鍵選錯，導致系統(tǒng)無法正常處理時，才會出現(xiàn)報警現(xiàn)象。當出現(xiàn)錯誤的時候，輸出信號通過光電耦合，來驅(qū)動一個揚聲器工作，實現(xiàn)報警功能，其原理如圖2所示。

圖2 找零子系統(tǒng)流程圖

3.2 公交找零系統(tǒng)實現(xiàn)的主要子程序設計

這部分的設計主要針對紙幣的找零功能。當乘客放進鈔票，以100塊為例，當100進入進鈔口，系統(tǒng)運行，紙幣識別處理模塊識別為100，找零模塊立馬從零錢箱調(diào)出97塊零錢進入待機，與此同時100塊在系統(tǒng)中繼續(xù)進行真?zhèn)螏抛R別，當為真幣的時候，識別處理模塊會向處理中心發(fā)出確認指令，之前已經(jīng)進入的待機的97塊零錢馬上從出鈔口出來；當為假幣的時候，報警燈亮起，100塊會自動原路返回，之前待機的97塊零鈔會自動進入廢鈔箱。

3.3 零錢箱信息處理模塊的子程序設計

由于最高面額是100，所以準備的零錢從50元起，分別有50、20、10、5、1元等面額，初次系統(tǒng)運行，零錢箱一般設計為1000張零錢，其中50元占1%，20元占13%，10元占22%，5元占26%，1元占38%。零錢箱的設計可以根據(jù)每個公交線路途徑的地方不同而對各面額所占的百分比進行調(diào)整。每次公交出行，零錢箱會整理上次的出行記錄，反饋出“哪些紙幣需要準備更多”的信息。

假設公交車票是3元一人，一開始乘客準備的是100元，那么系統(tǒng)優(yōu)先找一張50元、兩張20元、一張5元、兩張1元，假如缺少某種幣值，就選擇另一種找零模式，會根據(jù)零錢箱哪種幣值多而優(yōu)先更多使用該幣值。

零錢箱也有自動報警系統(tǒng)，當零錢箱的紙幣不夠的時候，反饋到處理器，報警系統(tǒng)自動亮燈，告訴司機這時候乘客開始要自備零錢。

零錢箱還包括廢紙箱，根據(jù)系統(tǒng)的需要，當系統(tǒng)檢測出假幣的時候，零錢箱準備的零錢會被自動送進零錢箱。

4 結(jié)束語

市面上出現(xiàn)過自動的找零系統(tǒng)，因為其不具備真?zhèn)螏抛R別的功能，所以使公交集團受到很大的損失，也因系統(tǒng)經(jīng)常無法正常運行，程序冗長，找零緩慢，增加公交車在每一站的停留時間，導致交通混亂，所以并未在市場上推出過一套成熟的公交找零系統(tǒng)。文章主要從硬件和軟件了進行設計，分析如何實現(xiàn)公交自動找零，對各子程序的控制進行程序設計。

文章設計的公交車自動找零系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義，可投入生產(chǎn)。最終實現(xiàn)的功能就是公交車有找續(xù)，進一步智能化，便民化。對于本次的設計，在零錢箱處理的模塊會出現(xiàn)缺陷，可以進一步對各線路進行調(diào)查，確保零錢箱有足夠的零錢儲備。

參考文獻

[1]自動售貨機主控制器及執(zhí)行機構(gòu)的設計與實現(xiàn)[J].東南大學學報（自然科學版），2007年11期.

[2]富安.單片機與可編程控制應用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2003，8第1版：89-94.

[3]茂祥，鞏榮芬，吳慶洪.一種紙幣識別系統(tǒng)的設計，2004年第12期.