基于嵌入式紙幣識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金融、商業(yè)、交通、電信、公用事業(yè)、文化娛樂等各個(gè)領(lǐng)域的自動(dòng)存款機(jī)、自助信息亭、自動(dòng)充值機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)售卡機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、紙硬幣兌換機(jī)、自動(dòng)繳費(fèi)機(jī)等等。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,紙幣識別技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了比較成熟的階段,能夠達(dá)到比較高的識別水平。識別器的機(jī)械、電機(jī)控制方面也已比較完善。但目前國內(nèi)外主要廠商的主流產(chǎn)品都是基于單片機(jī)(無操作系統(tǒng))，在功能、擴(kuò)展性等方面比較有限。隨著技術(shù)的革新和自助服務(wù)在國內(nèi)的迅速興起，基于單片機(jī)的紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場需求。

基于單片機(jī)的紙幣識別系統(tǒng)中，由于處理器處理能力和系統(tǒng)資源的限制，采集系統(tǒng)在采集時(shí)獨(dú)占處理器，其他系統(tǒng)只有等采集結(jié)束后才能處理采集到的數(shù)據(jù)，這樣使得整個(gè)處理的時(shí)間延遲了不少。并且單片機(jī)本身功能簡單，對現(xiàn)在很多新增功能不能很好的支持。

本文從uClinux操作系統(tǒng)[1]和S3C4510B的特點(diǎn)[2]出發(fā)，結(jié)合紙幣識別系統(tǒng)采集系統(tǒng)的要求，采用中斷方式實(shí)現(xiàn)采集，本采集系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)送往非實(shí)時(shí)程序與采集系統(tǒng)共享的內(nèi)存區(qū)，縮短了其他模塊的訪問時(shí)間，這樣將提高整個(gè)紙幣識別系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，充分利用處理器的強(qiáng)大處理能力和系統(tǒng)資源。在軟件識別部分選取預(yù)處理之后的紙幣圖像的尺寸特征用模糊邏輯推理方法識別圖像的面值, 提取矩作為特征，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識別紙幣的正反面和正反向及判斷紙幣的真假，并通過實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)的有效性和可行性。

2 特征采集系統(tǒng)

2.1 硬件簡介

特殊光發(fā)光/接收電路是紙幣識別系統(tǒng)的關(guān)鍵信號收集電路，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在紙幣通道上、下設(shè)有特殊光發(fā)光部件和接收部件，S3C4510B對發(fā)光部件進(jìn)行強(qiáng)度控制。當(dāng)有紙幣通過時(shí)，接收部件將檢測到的特殊光信號傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1543。共有三路類似的特殊光發(fā)光/接收電路，這三路信號通過TLC1543后由SPI串行總線傳回S3C4510B。

圖1 特殊光發(fā)光/接收電路

光有以上特殊光發(fā)光/接收電路還是不夠的，要采集多個(gè)不同點(diǎn)的信息還要借助其他的硬件設(shè)備，碼盤光耦信號收集電路和馬達(dá)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路必不可少。

馬達(dá)電機(jī)的作用是帶動(dòng)傳動(dòng)裝置將放入紙幣通道的紙幣卷進(jìn)紙幣器。在紙幣通道上下都有特殊的發(fā)光部件和接受部件，它們在紙幣被卷入紙幣器時(shí)是保存不動(dòng)的，那么紙幣上的多個(gè)點(diǎn)就能被特殊的發(fā)光部件掃描，這樣就實(shí)現(xiàn)了對紙幣上多個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。馬達(dá)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。S3C4510B通過大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的過載信號也由L298傳回。

圖2 馬達(dá)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

碼盤是安裝在電機(jī)旁對電機(jī)進(jìn)行測速的角度傳感器，碼盤光耦是測速光信號的發(fā)生器和接收器。碼盤光耦將接收到的信號經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后，傳送到S3C4510B的I/O口。這個(gè)電路對實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)的意義重大。而本文所設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)也是依賴這一電路產(chǎn)生的反饋信號，形成中斷，從而實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的讀取。碼盤光耦信號收集電路如圖3 所示。