公交车投币系统的设计与实现

摘要

随着我国城市化水平的加速发展，城市交通问题已日益凸显。公交车作为解决城市交通问题的重要载体，具有诸多优势，而公交车收费是公交车运营的重要一环，直接关系到公交公司切实利益。因此开发一款能识别纸币、硬币的真伪、面额、残损的公交车投币系统具有实际意义。
　　本文首先阐述了公交车投币系统的研究背景、国内外发展现状，并介绍了纸币、硬币识别以及其它关键技术。根据目前公交车投币机存在的问题以及实际需要，完成了功能需求分析，并以此为基础完成了总体方案设计与各模块方案设计。系统主要分为:纸币模块、硬币模块、语音模块、显示模块、钱币存储及机身模块，其中纸币模块采用荧光检测、红外透射检测、磁性检测三项检测技术完成纸币识别，而硬币模块采用两组低频透射线圈完成硬币检测。
　　系统的设计主要分三大部分:机械结构设计、硬件设计、软件设计。根据方案设计，并按照结构设计的方法、准则与流程，在Pro/E中完成各模块的结构设计，得到系统三维虚拟样机。硬件设计环节完成了硬件结构设计、芯片选型、芯片最小系统电路与基本功能电路设计、纸硬币检测信号采集与处理电路设计以及其它功能电路的设计，其中主控芯片选择STC12C5A60S2,使用STM32F103VET6芯片专门用于纸币识别。系统软件设计环节，根据功能需求与实际需要完成总体与各模块流程设计，系统设置工作模式与学习模式，并在Keil MDK环境下完成系统各模块软件的编写。
　　根据设计完成了系统原型样机与完善工作，经装配、调试完成的机器经测试满足设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 公交车投币系统国内外的发展概况

1．3 相关技术简介

1．3．1 虚拟样机技术及Pro／E简介

1．3．2 纸币识别技术简介

1．3．3 硬币识别技术简介

1．4 论文的研究内容及组织结构

1．4．1 论文主要研究内容

1．4．2 论文组织结构

1．5 本章小结

2 公交车投币系统功能需求分析与方案设计

2．1 公交车投币系统功能需求分析

2．2 相关钱币特征

2．3 公交车投币系统总体方案设计

2．3．1 纸币模块方案设计

2．3．2 硬币模块方案设计

2．3．2 其它模块及机身方案设计

2．4 本章小结

3 公交车投币系统机械结构设计

3．1 公交车投币系统机械结构设计概述

3．1．1 系统结构设计方法、准则与流程

3．1．2 材料选择

3．2 公交车投币系统机头结构设计

3．2．1 纸币模块结构设计

3．2．2 硬币模块结构设计

3．2．3 机头外壳及其它模块结构设计

3．3 公交车投币系统钱箱结构设计

3．3．1 钱袋固定装置结构设计

3．3．2 门锁机构结构设计

3．3．3 箱身结构设计

3．4 本章小结

4 公交车投币系统硬件设计

4．1 系统硬件结构

4．2 处理器的选型与基本电路配置电路设计

4．2．1 处理器选择

4．2．2 最小系统电路及部分功能电路设计

4．3 硬币检测信号采集与处理电路设计

4．4 纸币检测信号采集与处理电路设计

4．4．1 荧光检测电路

4．4．2 红外透射检测电路

4．4．3 磁头检测电路

4．5 其它电路设计

4．5．1 系统电源电路

4．5．2 语音模块电路

4．5．3 电机驱动控制电路

4．5．4 电磁铁控制电路

4．5．5 数码管显示模块电路

4．6 本章小结

5 公交车投币系统软件设计

5．1 公交车投币系统软件总体流程

5．2 纸币识别模块软件设计

5．2．1 纸币识别模块软件流程

5．2．2 纸币识别数据采集与模板的获得

5．2．3 纸币识别软件的设计与实现

5．3 硬币识别模块软件设计

5．3．1 硬币识别模块软件流程

5．3．2 硬币识别数据采集与模板的获得

5．3．3 硬币识别软件设计与实现

5．4 其它模块软件设计

5．4．1 电机驱动控制模块软件设计

5．4．2 数码管显示模块软件设计

5．4．3 语音控制模块软件设计

5．4．4 通信协议设计

5．5 本章小结

6 样机试制、机器组装与系统测试

6．1 样机试制

6．2 机器组装

6．3 系统测试

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 论文工作总结

7．2 未来展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间论文发表情况