簡易電子式硬幣分揀裝置的設計

摘 要：本文以STC89C52單片機為核心，采用電阻應變壓力傳感器、24位AD轉換器、步進電機等模塊實現電子式硬幣分揀裝置，具有體積小，識別速度快，識別率高，功能豐富等優點，具有一定的應用價值。

關鍵詞：STC89C52；電阻應變壓力傳感器；24位AD轉換；硬幣分揀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.119

1 引言

硬幣以其成本低，流通次數多、耐磨損、易回收等無可替代的優勢將占領小面額貨幣市場是大勢所趨。在目前國內的小面值貨幣流通的領域，硬幣分揀大多為人工操作，生產率低，浪費勞動成本。部分采用機械式硬幣分揀系統，具有系統體積龐大，成本高的缺點。

本文旨在設計以STC89C52單片機為核心的電子式金屬硬幣分揀裝置能夠快速清分不同種類的金屬硬幣，通過 LCD顯示硬幣種類數量，同時加入了語音播報功能，使得系統的具有智能化、人性化的特色。

2 系統設計方案

由于各個金屬硬幣重量不同（1角硬幣3.2克，5角硬幣3.8克，1元硬幣6.1克），故系統使用電阻應變壓力傳感器，對于不同的硬幣數值通過HX711芯片將動態變化的阻值進行AD轉換，然后驅動步進電機旋轉機械臂相應的角度，并通過電磁鐵吸合金屬硬幣至指定出口槽，并通過LCD12864顯示硬幣類型及數量，以及語音播報。系統方案框圖如1：

3 系統電路說明

（1）壓力傳感器及24位AD：壓力傳感器采用高精度電阻應變式壓力傳感器（750g），其主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，內部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產生變形時，電阻應變片（轉換元件）受到拉伸或壓縮應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），從而使電橋失去平衡，產生相應的差動信號，通過HX711芯片（24位AD）可以獲得精度在0.1g的重量數值。為了盡量避免外界電磁干擾對24位AD轉換數值的影響，選擇帶金屬屏蔽罩的HX711芯片，實測情況良好。

（2）STC89C52單片機：該單片機是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8k字節Flash，256字節RAM， 32 位I/O 口線， 3個16 位定時器/計數器，5個中斷源，1個全雙工串行口，為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。

（3）步進電機及驅動器：采用兩相四線42步進電機，驅動電壓12V，電流2A。采用THB6128步進電機驅動器，可以很方便實現對電機的正反轉、停轉、以及調速控制。通過撥碼開關可以靈活調節細分數（8檔）控制以及電機電流（6檔）控制，使電機轉動平穩、噪音小、震動小。

（4）藍馬語音模塊：對分揀結果實現語音播報功能。

（5）電磁鐵：與步進電機連接的機械臂連接，用于吸合金屬硬幣，旋轉一定角度至指定金屬幣槽。電磁鐵通過繼電器控制其導通與關閉。

（6）LCD12864：4行字符液晶，可以顯示漢字，帶字庫，用于顯示分揀結果，包括幣種、數量等信息。總電路圖如2：

隨機選擇多枚1角、5角、1元硬幣測量，其結果如下：單種硬幣測量：每種測量5次，每次20枚，共100枚，準確率100%；混合硬幣測量：每種測量5次，每次20枚，共100枚，準確率99%，優化算法，可以達到99.9%以上。

4 結束語

本文所設計的電子式硬幣分揀裝置，摒棄傳統的手工硬幣分揀或機械式分揀，結合電阻應變壓力傳感器、24位AD轉換器、步進電機、電磁鐵等結構實現電子分揀硬幣，具有體積小，識別速度快，識別率高等優點。同時具有分揀結果LCD顯示、語音播報等實用功能，具有一定的市場應用前景。

參考文獻：

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[2]單成祥.傳感器理論設計基礎及其應用[M].北京：國防工業出版社，2010.

[3]俞家琪，何立民.步進電機基礎教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2000.

作者簡介： 林君（1979-），男，朝鮮族，吉林延吉人，工學碩士，講師。