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1、重庆工学院毕业设计（论文）题目：基于多传感器的智能点钞机院（系）名称 电子信息与自动化 班 级 0171-6 学生姓名 学号 33 指导教师 评阅教师 时 间 摘要纸币的辨伪工作是纸币在市场流通过程中相当重要的一环。本课题讨论了以STC89C58RD+和LPC935单片机为核心智能部件的多功能点钞机的实现。其工作原理主要是以纸币本身设计所具备的防伪性能为基础，通过光学检测、电磁检测、电子技术和控制技术等方面的手段来检测真钞携带的这些防伪特性是否存在，同时辅之以先进的软件算法对点钞机进行程序控制来判别纸币的真伪。以实现多功能、高精度、高速度的点钞方法。使其能真实地应用于实际工作当中。本文阐述了系
2、统的组成，各种识别手段的原理和具体电路实现方法，是一套完整的、高可靠性的设计方案。关键词：STC89C58RD+、LPC935、点钞机AbstractThe bank papers identifying is an important operation in the currency. In this paper, we have discussed how to actualize the cash counter by the STC89C58RD+ and LPC935 MCU. The task principle is based on the defending bogus p
3、erformance on the bank paper, which is designed by the bank. Use the Optics check、Electromagnetism check、Electron technique and Control technique methods. Distinguish the truth by examining the defending bogus performances exist. Achieve a multifunctional、High-precision、High-speed cash counter. And
4、send it to the practice.Expatiate the systems composing, some identifying method and the existing circuit. This is a integrated、High-security design project.Key words: STC89C58RD+、LPC935、Cash counter目 录Abstract 摘要 1 绪论 12 点钞机鉴伪原理描述 5 2.1 人民币的防伪特性 5 2.1.1 人民币的公众识别方法 5 2.1.2 磁性检测 5 2.1.3 紫光检测 102.1.4
5、红外穿透检测 122.1.5 其余检测方法13 2.2 点钞机结构原理 142.2.1 点钞机机械结构 14 2.3 系统实现思路 152.3.1 点钞机的分类 152.3.2 本系统要求性能指标162.3.3 方案分析及选择 163 点钞机硬件电路描述 183.1 点钞机的硬件框图183.2 芯片介绍193.1.1 STC89C58RD+单片机 193.2.3 LPC935单片机213.3 硬件电路实现（原理、参数计算与选择） 223.4 电路板的制作 28 4 系统软件实现 304.1 软件的结构思路 304.2 软件流程 304.3 部分程序功能模块分析及实现 335 系统的调试 375
6、.1 机械调试 375.2 软硬件系统调试 376 结论 39参考文献 40致谢 421 绪论人民币的防伪是国民经济发展的重要问题，人民币防伪技术的发展对保证我国改革开放的顺利进行，维护正常的经济秩序和货币的稳定具有十分重要的意义。我国自 1987 年 4 月27 日开始在全国发行第四套人民币以来，伪造人民币的案件数量也相继出现，案件越来越多，案值越来越大，欺骗性也越来越强。1989 年，深圳警方首次发现用电子分色制版的机制假百元人民币。其仿真度极高，完全能以假乱真。国家领导人在考察打假工作时指出，质检部门要充分利用自己的技术优势，不断推广防伪技术，实行打防结合，尤其对那些采用高科技制作的假钞
7、，质检系统要通过技术手段，辅之以宣传，防假打假。人民币是中华人民共和国国家规定的唯一合法的本位币，自 1948 年诞生人民币以来已发行了五套人民币。第一套人民币 1948 年发行；第二套人民币 1955 年 3 月 1 日发行；第三套人民币 1960 年 4 月 20 日至 1974 年 1 月 5 日陆续发行；第四套人民币于 1987 年 4 月 27 日起开始发行；第五套人民币于 2000 年 7 月 1 日正式流通。由于各时期的经济及技术水平的不同，表现在钞票上的防伪特征也不同，人民币的制造质量和防伪性能越来越好。改革开放以来，我国国民经济有了较大幅度的增长。人民币的发行、使用也伴随着有
8、了较大幅度的增加。同时一些不法分子认为有机可乘，大量伪造、变造各种假币。给我国正常的经济秩序造成严重的危害，给人民群众的财产安全造成严重损失。同时，一些不法分子利用高科技手段制造假钞，严重扰乱了金融市场。具不完全统计，在我国 1990 年收缴假人民币 3000 多万元；1991 年收缴假币 2000 多万元；在假币流行猖獗时，假币的数量占到流行人民币总数的六千分之一。我国政府采取了一系列防范假币的措施，一是加大宣传力度；二是加大打击力度；三是提高防伪水平；四是加快研制可普及性的验伪器具。验假工具的质量提高，会大大促进打假效果，有关部门，应根据人民币的特点，研制一些高效、边界、小巧的高质量、低价
9、格的鉴伪器材，普及市场。但犯罪分子也在变换不同的手法随时抛出各种各样的假币，危害社会，所以对人民币防伪、鉴伪的研究，提高人民群众的防伪、辨伪工作是一场长期艰苦的斗争。人民币防伪、辨伪研究与其他领域的防伪、辨伪相比，有很多不同。有其特殊性。主要表现为，国家造币部门不能将人民币上的所有特征都公布于众，以防被造假犯罪分子所利用；用于制造人民币的各种材料及制作工艺都属于国家机密，我们不可能通过资料查询等手段得到人民币上的固有的物理特征。在国外，发达国家对自己发行的货币如美元、欧元、日元等也都采取了同样的办法，严格保密其材料及制作工艺。针对这些实际情况，国内外各种验钞设备厂商都采用了一种所谓被动防伪方法
10、。即将真币、假币的各种物理参数进行对比，找到它们的相同点与不同点，根据各种物理参数的不同来鉴别真币、假币。目前，我国防伪技术门类很多，仅在 2000 年前，已申请国家专利的就有 200 项，其中用于纸钞印刷的占大多数，也有防伪技术上的突破，但是，目前，国家专控生产验钞机的公司较少，且大多数是银行使用的高端的产品，其验钞理论是依据国家提供的人民币保密物理特征来研制的，其价格不被大多数使用者所接受，而部分适用于老百姓使用的低端产品质量不过关，有待进一步的开发和研制。中华人民共和国人民币管理条例(以下简称条例)已于2000 年 2 月 3 日正式颁布，并于 5 月 1 日起施行：条例第 35 条中明
11、确规定了中国人民银行授权的国有独资商业银行的业务机构应当无偿提供鉴定人民币真伪的服务；同时还规定了办理存取款业务的金融机构必须配备按照国家标准生产的人民币验钞机，供客户或群众使用。因此，为客户无偿提供鉴别人民币真伪服务是一种不可推卸的责任相义务。当前，金融机构所提供的鉴别服务主要有两个方面：一是提供人民币防假鉴别仪或防伪点钞机等验钞设备供客户在柜台上使用；二是提供手工验钞服务。从目前人民银行的要求和各金融机构实际提供服务的情况看，多数金融机构是提供了验钞设备给客户使用。因此，验钞设备特别是防伪点钞机质量的好坏，各种性能是否符合要求直接关系到各金融机构复点现金、鉴别真假钞的效率相对外信誉。然而，
12、目前市场上防伪点钞机生产和销售的不规范给金融机构在选购机型、使用管理等方面增加了很大的难度。人民币为了具有防伪能力,设计有各种防伪特征。人民币版本在不断更新,假钞仿造手段也越来越高明。银行对点钞机的要求越来越高,要求能识别所有的假钞。单一功能鉴伪对有些假钞鉴别已无能为力,如点钞机对钞票进行磁性识别,只能对无磁性的假钞进行鉴别,对有磁性的假钞,要进行磁分布的检测以及钞票水印真假识别,才能判断是否是假钞。市场要求点钞机要有多种形式的鉴伪能力才能满足需求,如对纸币的紫外荧光反应、磁性位置分布、红外线透射水印等多种特性进行测试,只要有一种特性不符合真钞所具有的特性即为假钞。因此,点钞机除了具备计数点钞
13、功能外,还应根据各种币值的特点进行鉴伪判别,同时还能识别钞票的币值大小等功能。我国自发行人民币以来，伪造人民币的案件数量也相继出现，且假币仿真度越来越高，甚至可以以假乱真。在这种形式下，质检部门充分利用自己的技术优势，不断推广防伪技术，实行打防结合，尤其对那些采用高科技制作的假钞，更要深入研究对策。以期能够完全控制市场上货币的流通情况。国内外研究现状及存在的问题：纸币的真伪辨别在国内有多种辨伪的方法。例如：依据人民币上的磁信号辨伪；依据红外线照射人民币，真假人民币其反射信号不同、穿透信号不同的特征去辨伪；依据人民币其它特征信号去辨伪；依据紫外荧光信号去辨伪等。目前，人民币上的紫外荧光的检测均采
14、用紫外灯或紫外 LED 照射，然后，用人眼直接观察反射光颜色的方法来鉴别人民币的真伪，此方法的使用较为简单，成本也比较低。但存在两个问题：一是验钞人员如果直接观察紫外线时会对人眼造成伤害。二是随着制作技术，印刷技术的提高，假币票面上的标记与真币相比相差不太显著，所以，单凭人的经验去鉴别人民币的真伪，可靠性较低，本文中就人民币上的紫外荧光信号的自动检测及自动鉴别真伪做进一步的分析研究。并研制出实用的产品。在国内生产验钞机的厂家很多，其规模和所使用的验钞原理各不相同。纸币的防伪，在国外专家学者也在不断的研究和探索。例如：利用小型的神经网络系统去分析、识别纸币的特征信号；有利用遗传算法分析、识别纸币
15、的特征信号；有利用在纸币上安装超小型芯片的方法去分析、识别纸币的特征；有利用神经网络进行高速识别纸币特征的研究（点钞机系列）；有利用神经网络去区分纸币新旧的研究（清分机系列）；总之，国外专家对此也有较深的研究，也是非常先进的技术，为人民币辨伪的高端产品进一步研究提供了很好的素材。在国内生产验钞机的厂家很多，其规模和所使用的验钞原理各不相同，其中，有国家专控的生产厂家，他们一般使用国家对人民币保密的一些特征信号，生产的成本较高；从性能上看，较大规模厂商生产的产品可靠性较高；从使用群体上看，其产品一般供给较有规模的银行使用。目前市场上对中低档的验钞机需求量较大，尤其是中小规模的私营企业及各种商场、
16、超市收银台等地方急需价格廉，性能可靠的验钞机。由于行业特点，国外对人民币的辨伪手段并没有研究，只有少部分国家生产点钞机，性能可靠，价格一般是国内的两倍以上。本课题主要研究实现用单片机控制的多功能点钞机系统。采用STC公司的STC89C58RD+和PHILIPS公司的LPC935单片机作为主控芯片，采用多种传感器检测方法，辅之以精确外围电路检测与控制。以达到准确实现预置点钞、自动面额识别、紫外光检测辨伪、红外穿透识别、自动分捡出残币（作为假币处理）、自动点钞计数等功能。本系统由单片机控制相应电路，对光电信号和电磁信号进行预处理、逻辑处理、A/D采样和比较有效的识别；同时驱动和控制电机等执行器件，
17、完成自动控制启动和停止、条件启停、故障处理等多种动作。经过多次调试实验，本系统最终能以较高精度实现点钞辨伪功能。基本达到了方案所规定的性能指标。2 点钞机辨伪原理描述2.1 人民币防伪特性人民币的辨伪主要是通过检测人民币的固有特性来分辨真假。目前，点钞机中主要采用的人民币辨伪手段基本上有荧光检测、磁性检测和红外穿透检测三种检测手段。其中，磁性检测作为一种相当重要的辨伪手段一直受到高度重视。2.1.1 人民币的公众识别方法我国目前流通的人民币主要是第四套、第五套人民币。第四套人民币在市面上流通的币种较多，防伪技术有十几种，其中主要的有以下几种。 水印：10元券以上票面部采用固定人像水印，其它为满
18、版古钱币水印。 专用纸张：人民币采用由专用制造设备、特种原材料抄制的印钞专用纸张印制，紫外光下无荧光反应。安全线：第四套人民币100元、50元券都运用了这一防伪技术。磁性油墨：各种券别的号码都采用磁性油墨印刷。雕刻凹版印刷：各种券别票面的人物、风景均为手工雕刻，花纹、花边由机器雕刻，用手摸有凸起的感觉。凹印接线印刷：两种色彩变化较为明显，颜色过渡自然。胶印接线印刷：一条完整的线，印有不同的颜色，无重又能、缺口现象。对印：1元、2元、5元券正面左下角的小花束和背面的小花束是完全对应的。无色荧光图案：第四套人民币100元、50元券运用了这一防伪技术。2.1.2 磁性检测磁性检测的工作原理是利用大面
19、额真钞的某些部位是用磁性油墨印刷，通过一组磁头对运动钞的磁性进行检测，通过电路对磁性进行分析，可识别钞票的真假。在磁性检测中，要求磁头与钞票摩擦良好。磁头过高则冲击信号大，造成误报；磁头过低则信号弱，造成漏报。通过控制磁头的高度（由加工和装配保证）和在磁头上方装配的压钞胶轮可以满足检测需要。人民币的磁性检测方法可分为四种：（1）检测有无磁性：市场上的点钞机多采用此种方法，由于该技术造假容易，故此种方法伪钞识出率低。（2）按磁性分布规律检测磁性：采用两组或三组磁头分路检测磁性，辨伪水平可提高一个档次，市场上部分点钞机多采用此种方法。（3）检测每五版人民币金属丝磁性。目前水平停留在检测有无磁性。根
20、据我们在示波器的观测，金属丝的磁性是很有规律的矩形波，量值也很准确，由于很难仿制，在磁性检测中如能利用这个特性，将大大地提高鉴伪水平。（4）检测第五版人民币横号码磁性。目前水平停留在检测有无磁性。由于横号码是一组带有一定磁性的数字。如能够对横号码的磁性数量和大小进行检测，鉴伪水平可大大提高。经研究发现：第五套人民币安全线中的磁信号很有规律。磁信号是由若干个“单信号”构成一组信号，每种券别由若干组信号构成，相同面值的人民币磁信号相同，不同面值人民币的磁信号不相同。利用这一特点可准确地判断钞票真伪。点钞机在点钞过程中首先由捻钞机构将钞票一张张捻出，然后由分钞机构将钞票分开，由于安全线的磁信号属于弱
21、磁信号，因此钞票首先必须在一组磁条上方通过。该磁条作用时将钞票的弱磁信号值拉高，之后钞票再通过检测磁头接受到安全线的磁信号，磁信号经过两级放大器放大，再经过比较器将其整形为矩形波，单片机通过分析磁信号的间隔和占空比，将信号分为若干组，用该信号和预先存储的人民币固有的信号进行比较即可识别钞票真伪和分辨钞票面值。 在安全线的磁性识别技术上，还须解决的一个难题就是“误报”。由于人民币在印制与流通过程中折迭、磨损与污染在所难免，遇到碱、酸等化学物质也会造成收缩与伸张，这些都会令磁信号变形甚至残缺。另外，人民币在检测过程中和检测磁头摩擦不好也会使磁信号变形甚至残缺，不解决这个问题，误报会使点钞机无法工作
22、。因此在设计时，除了要保证钞票和磁头摩擦良好外(这个问题可以通过采用专用的磨圆压钞胶轮解决)，还必须在硬件和软件两方面对“变形”、“残缺”的磁信号进行“补偿”或“还原”处理，即有一定的容错性，以解决人民币在辨伪过程中的误报问题。锑化铟（Insb）磁阻型传感器可在磁性油墨识别的鉴伪点钞机中应用。用锑化铟材料制作的半导体磁敏组件，是一种在组件磁敏表面上垂直加上磁通量，从而产生电阻变化特性的组件，如图2-1所示的磁场-电阻特性可以获得与磁场极性无关的电阻变化。图2-1：磁场-电阻特性用于磁性油墨识别的传感器是将具有上述特性的两个半导体的磁阻组件、串联起来，加以直流工作电压和特定磁场B。当外磁场接近其
23、中一个半导体磁阻组件时则在该组件上产生磁通增量，致使输出电压发生变化。即：或：式中是在无磁通变化时的分压值，是磁通变化磁阻组件产生的阻值增量。磁敏传感器常规电路接法，是由接成分压关系的磁敏电阻和反相放大器构成。当传感器工作电压中存在交流纹波和高频噪声时，则：在有磁通变化即钞票经过时，放大输入有：其中，是变化产生的输出电压，即为有用磁信号。经放大器放大后有：可见电源噪声随放大器一同被放大了。图2-2：磁性传感器电桥输入方式若采用图2-2所示的电桥输入方式，则：其中：,在理论上,当，且时，由电源来的纹波和高频噪声可以完全被抑制掉。在实际中即使桥路和电路组件不完全对称，也可以在很大程度上提高信噪比。
24、人民币具体面值的识别也可根据检测各种纸币上磁性的分布特性。纸币磁性分为两种：1、 磁性油墨；2、磁性安全线。如表2.1所示：表2.1：人民币磁性分布描述表纸币类型磁性特性描述第四套100元水印和数字编号侧两端和中间部分均有磁性油墨第四套50元水印侧和中间部分有磁性油墨，数字编号侧无磁性油墨第五套100/50元数字编号有磁性；连续安全线有磁性但在透明的“100RMB”外较弱第五套20元黑色数字编号有磁性；单数安全线有磁性，但无透明文字第五套10/5元黑色数字编号有磁性；连续安全线有磁性，但无透明文字在点钞机的输信道中左、中、右三个位置上分别安装三个磁性传感器，用来检测人民币不同位置的磁性。磁性油
25、墨的波形没有规律，但是结合到码盘的数据信号，可以得到磁性出现的特定位置，依此可区分第四版人民币的100元和50元，并鉴别出有磁性的信第四套人民币的伪钞，如TU版，不同宽度纸币的磁性油墨分布如表2.2所示：表2.2：纸币磁性油墨分布宽度（mm）两端磁性一端磁性两端无磁性7677旧100元旧50元无6970无无旧10元6364无无无安全线是磁性材料，其波形较有规律，是一个接近于3KHz的正弦波(因纸币的传送速度不同频率略有差异)，但因有透明文字或间断，放大后的波形特征非常明显（A类、B类、C类），如图2-3所示。图2-3：安全线磁性检测波性使用专用的数字信号处理器DSP芯片对磁性信号进行频率分析，
26、可以为识别磁性安全线提供有效的手段，但将大大增加点钞机的成本。因此本系统设计过程中，针对磁性波形的时域特征，使用MCU门控定时方式分别记录磁性脉冲宽度和间隔宽度，可分辨不同磁性特使从而进行面值识别。由于纸币是以3m/s的速度掠过磁头，不免有抖动，再遇由于人民币使用的程度不一样，安全线上某些部分磁性可能会减弱，所以，真正得到的波形并非与图完全一致，但基本保持不变。针对脉冲平均宽度、一簇脉冲数量、脉冲簇之间的宽度、脉冲簇数量等时域特征进行模糊识别，可以正确识别安全线。2.1.3 紫光检测 紫外线最显着的特点是：当它照射到某些物质的表面时，这些物质会辐射出荧光。紫外线的荧光效应是一种光致发光，当紫外
27、线照射到某些物质时，这些物质会选择性地吸收、发射出不同的波长和不同强度的可见光。停止照射后，荧光也随之消失。纸张的荧光效应是相当普遍的。由实验得知，真假纸币的荧光差异比较大。对纸币荧光效应的测定，可鉴别出部分有荧光反应的假钞。这种方法就是用紫外线照射纸币，纸币被激发出荧光，通过测量荧光的光量的大小来区分真假。真钞在紫外灯的照射下产生的光谱由两部分组成：一部分和紫外灯的发射光谱基本一致，包括紫外光和红光，它们的光谱曲线形状相同，中心波长比紫外灯发射光谱偏长35nm；另一部分是荧光光谱，比较弱，可以测到的荧光光谱的中心波长是440480nm、550nm。其中550nm是新版100元和旧版100元正
28、面荧光光谱的中心波长。 当对各种假钞进行紫外线照射时，发现它们的荧光光谱也由两部分组成，一部分和紫外灯的发射光谱基本一致，包括紫外光和红光；另一部分是荧光光谱，比较强，通过分光光度计测到荧光光谱的中心波长是440480nm，其强度比较大。大部分的假钞在440480nm范围内的荧光比真钞荧光大520倍，有的假钞在440480nm范围内的荧光跟普通白纸的荧光强度接近。因此，要检测的荧光光谱范围为440480nm，峰值在450nm左右。在这一峰值区间内，真钞的荧光少、荧光弱，假钞的荧光多、荧光强。紫外光源为发射峰值波长365nm的紫外汞灯，荧光的光强由光电池检测。这种紫外线荧光检测法只能检测有荧光反
29、应的假钞，对于无荧光反应的假钞要用磁分布检测和水印红外线透射检测来识别。专用紫光源一般用真空管制做（真空管内充惰性气体），它所发出光的光带较窄，如图2-4所示，（0 是中心波长），从检伪的角度看，光带窄，所激发的反射光要窄，更容易检测出中心波长信号。其缺点是：电源消耗大，工作电压一般 70V 以上，造价高，体积大。图2-4：紫外LED紫光带宽而紫外 LED 所发出的光带较宽，如图2-5所示，但工作电压仅在 3V 左右，体积小，造价低，所以本装置选用了紫外 LED 作为光源。实验表明选择不同中心波长的紫外 LED，照射到真假币上的紫外荧光标记时，其反射光波长都有一定的差别，一般选择紫外光源中心波
30、长0在 300nm 到 400nm 之间时，真假币的反射光波长相差较多，信号更容易分辨。从价格上看，波长越小，价格越高；从性能上看，选用 LED 中心波长越小，信号越容易检测，真假币的反射光相差越大。本装置选择了中心波长为 400nm 的紫外 LED。对真假币反射光的鉴别原理：如图所示，其中0表示紫外光源的中心波长，当它照射到真假币的紫外荧光标记上时，其反射光的中心波长分别为1、2，由于真假币的反射光颜色差别很小，所以1、2 的距离很近，只要判别出反射光颜色是接近1 还是接近2即可得到真假信息。图2-5：2.1.4 红外穿透检测由实验得知。红外线穿透过真钞、假钞的水印时所呈现的特性是不一样的。
31、光波照射表面，由于纸张纤维的密度不同引起纸币水印的变化，以及票面图像颜色的深浅变化都使纸币对光的吸收发生变化，影响标面的透射率，使票面各部分的透射光强发生变化。研究和分析纸币的这些光谱特性，可对纸币进行真假识别。如果一束光强为的入射光，透过某一介质后的透射光强为I，则I和存在如下的关系式：式中：为介质吸收系数，为介质反射率，为介质厚度。上式说明透射光强与介质的吸收系数，厚度和反射系数有关，即纸币的透射光强可以反映纸币的纸张，票面颜色及厚度等特性。通过实验，发现真假纸币在水印部分的光投射率有明显不同。通过对纸币水印位置的光透射率的特征提取，可稳定实现对真假纸币的识别。表2.3:真钞水印部分两种红
32、外光透射率真钞种类1300nm波长平均透射率850nm波长平均透射率100元1990年版17.3%16.5%100元1999年版18.1%20.5%50元1999年版16.5%13.5%50元1990年版17.9%15.2%表2.4:假钞水印部分两种红外光透射率假钞种类1300nm波长平均透射率850nm波长平均透射率100元EE版5.6%5.6%100元PU版5.6%5.7%100元HX版7.6%7.4%100元QH版5.6%4.7%100元TU版5.5%5.3%真假纸币水印部分红外光透射率实验数据如表2.3、2.4所示。首先由硬件电路对红外透射纸币的水印信号进行处理，过钞过程中只要有一个传
33、感器检测到假水印信号，则产生假钞报警输出。由于纸币放置的随意性，需在点钞机的两边分别安装传感器检测水印红外光透射率。2.1.5 其余检测方法事实上，还有许多种方法可应用于人民币的辨伪，如下面介绍介绍的激光检测和防夹心检测等。但由于这些检测技术的相对不成熟或成本问题难以解决，所以较少应用于实际中。但即便如此，前面所述的三种检测方法几乎已经能准确的应用于实际工作中。激光检测：用一定波长的红外激光照射每五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于伪制困难，故用于辨伪很准确。防夹心检测： 所调防夹心检测就是在一叠钞票里剔出不同面额的钞票。根据不同面额的钞
34、票具有不同的特征：如纸质、磁性幅面大小等，可进行防夹心检测。目前的点钞机只检测钞票的纸质、磁性的宽度尺寸因此对于纸质、磁性和宽度相同或相近的钞票如第四版1元和2元、5元和10元，第五版10元和20元很难区分，如果增加一组红外管，同时检测钞票的长度，这个问题可以得到有效的解决。2.2 点钞机结构原理按照钞票运动轨迹的不同，点钞机分为卧式和立式点钞机。卧式点钞机采用面出钞连续分张的方法，以每秒十五张以上的速度对钞票进行清点、辨伪，通常还具有自动开停机、预置数、防双张、防粘张和防夹心等辅助功能。2.2.1 点钞机的结构 点钞机是集合机械技术、电子技术、检测技术和控制技术的机电一体化设备，其电路及控制
35、部分将在后面描述，这里简要介绍一下它的机械结构。出钞部分：主要由出钞胶轮、出钞对转轮组成。其作用是出钞胶圈以捻钞胶圈两倍的线速度把连续送过来先到的钞票与后面的钞票有效地分开，送往计数器与检测传感器进行计数和辨伪。 钞票离开捻钞胶圈进入出钞胶圈。由于捻钞轴与出钞轴之间的距离(60mm)小于被清点钞票的宽度(最大77mm)，钞票的剩余宽度会导致捻钞胶圈与钞票间的相对磨擦，降低捻钞胶圈的使用寿命。可采用加宽出钞轴与捻钞轴之间距离的方式(出钞轴与捻钞轴之间距离为80mm)来避免这一摩擦现象的发生。由于捻钞轴与出钞轴之间的距离加宽，为了确保钞票从捻钞轮顺利运动到出钞轮，增加了一对过轮，过轮外缘的线速度等
36、于捻钞胶圈外缘的线速度，出钞胶圈外缘的线速度是捻钞胶圈外缘线速度的两倍。当出钞胶圈外缘捻到钞票后，钞票即以原来速度的两倍运动这样就将捻钞胶圈的磨损转移到过轮上，而过轮采用耐磨材料实践证明，捻钞胶圈的使用寿命提高了几倍。 虽然增加一对过轮可以提高捻钞胶圈的使用寿命、但随之带来的问题是成本增加结构复杂，维修不方便。如果在不增加一对过轮的情况下，而采用在捻钞轴上装一个超越离合器(俗称单向轴承)可起到相同的作用原理如下：单向轴承装在捻钞传动轮内可以相对于捻钞轴逆时针转动。捻钞时捻钞传动轮顺时针转动，单向轴承不转动、起传递动力的作用当钞票去到出钞胶轮时，即以两倍于原来的速度运动，在钞票的拖动下由于单向轴
37、承的作用、捻钞胶圈外缘以和钞票相同的速度运动，钞票和捻钞胶圈间没有相对滑动、因而可延长捻钞胶圈的使用寿命。接钞部分：主要由接钞爪轮、脱钞板、挡钞板等组成。 点验后的钞票一张张分别卡入接钞爪轮的不同爪，由脱钞扳将钞票取下并堆放整齐。飞钞现象在点钞机中比较常见，要解决这个问题，需注意二个方面；一是接钞叶轮中心位置，二是叶爪形状，二是叶轮转速。(1)接钞叶轮中心位置的确定：接纱叶轮中心应尽量靠近出钞轴，当钞票离开出钞胶圈时、必须尽量卡入叶爪的深部，这样就能保证钞票不致因为卡入过浅而飞钞。 (2)叶爪的形状：曲线应使钞票插入后有一个弯曲变形钞票变形越大则越不容易脱出。 (3)叶轮转速：叶轮转速越快则越
38、易飞钞但太慢钞票会撞击叶爪底部。 叶轮转速与点钞速度和叶爪数量有关。 传动部分：传动部分可采用单电机或双电机驱动，由电动机通过传动带、传动轮，将动力输送给各传动轴。采用双电机驱动易于实现预置数功能。电机可采用交流或直流电机，由于电机和变压器的重量较大，如采用直流电机配合开关电源，可大大减轻整机重量。本系统采用双电机控制。2.3 系统实现思路2.3.1 点钞机的分类 验钞机：利用各种方法制造的验钞机，只具备检验功能。即是以其设计功能对静止纸币的真伪进行识别，具有较高辨伪精度，但验钞工作所需时间较长，速度相对缓慢。不适合于用在大量现金处理的地方。点钞机：在验钞机的基础上，添加机械运动机构，使其能在
39、纸币大量、高速通过设备检验机构时，具备点钞和验钞的双重作用，目前银行系统普遍使用的是点钞机。清分机：现金清分机，是一种能自动、高效地完成现钞的防伪、整点、清分处理工作，并能提高现钞质量，保证 ATM 用钞、流通钞标准的高端金融现金处理设备。现金清分机的处理速度、相对成本、防伪识别率远胜于老式的人工劳作，清分机实现了现金清分的自动化处理，从而能够最大限度地提升银行内部的管理水平，这一点也正在被越来越多的专业银行所认知。根据规模的不同，现金清分机可分为大、中、小三种类型，其中大型清分机主要用于人行清分中心；中型机适用于省级、总行级专业银行；而小型机则适用于分布于广大中小城市的二级以下专业银行。 2.3.2 本设计要求性能指标本点钞机系统设计要求系统最终能达到如下性能指标：在点钞机外接220V/50HZ的交流电供电，点钞速度以大于600张/分钟、小于800张/分钟的情况下，可以实现多种点钞功能：1、 置点钞：设置好预置数，点钞机将自动清点到预置数时停机，拿走接钞架上的纸币，点钞机又将自动点钞，上述步骤重复进行。2、 自动面额识别：点钞过程中如发现不同面值的纸币，点钞机将自动停机报警。3、 自动分袭击残币：对于半张纸币、残币将自动区分拣出（以假币处理）。4、 自动点钞：把纸币放入进钞台，显示器自动清
