AVR单片机在硬币识别系统中的应用研究

摘 要 在无人售票公交车运营和自动售货装置中常遇到各类假冒硬币，对此本文提出一种对金属硬币识别的系统，采用AVR单片机作为主控核心，使用电涡流传感器检测金属硬币的种类，准确率高，使用方便。

关键词 硬币辨识；电涡流传感器；AVR单片机

中图分类号TP368.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0195-02

0引言

硬币辨识的技术性问题，是如何快速、准确的检测出硬币的币种和面值，本设计中采用的传感器是利用电涡流传感器，早在上个世纪70年代，电涡流传感器就开始迅速发展，它实质上是一种电感式传感器，检测硬币的时候利用其电涡流效应输出相应的电信号。它构造简单、灵敏度高、工作可靠、频率相应范围宽、不受油污等介质影响等优点。在工作过程中可非接触测量，适用范围广。目前在我国，已经应用在各类金属探测、金属无损探伤等，本设计主要是利用该传感器对硬币辨识，自动检测硬币的面值、真假，可以设置总额和余额显示等。

1系统硬件设计

本系统主要是利用电涡流传感器将非电量信号转换为电信号，通过放大电路将电信号放大，送入A/D转换器将电信号模拟量转换成数字量由单片机处理。通过上面的设计思路，制约检测精度的地方有三个，一个是传感器的输出特性，另一个是放大电路的工作参数是否合适，最后就是ADC的位数是否能够将模拟量细分至足够分辨差别很小的币种。所以，设计时候要兼顾设计精度、灵敏度、可靠性还有成本等因素，主要利用AVR单片机的内部10位ADC作为A/D转换器，应用低温漂、精度高的集成运算放大器构成放大整形电路。使用按键、蜂鸣器和显示设备作为输入输出设备。

1.1 电涡流传感器

电涡流传感器是根据法拉第电磁感应原理，堆积放置在一个变化的磁场或在磁场中的金属导体的切割运动的磁力线，所述引导体将产生涡旋状的感应电流，该电流被称为电涡流，上述现象被称为涡流效应。

1.2 AVR单片机

AVR单片机ATmega8是ATMEL公司设计生产的MEGA系列增强型单片机，内部自带10位ADC，16位定时器，具有高性能、低功耗的微处理器，由于采用RSIC架构，工作时，最高可以达到16MIPS，是传统的8位单片机的10倍，这在8位单片机中很少见，另外该单片机原生eeprom，可以保存用户设置的参数和数据等。本设计中主要利用该单片机所自带的10位ADC和16位定时器对电涡流传感器的电信号进行分析和处理。

1.3 输入输出设备

由于硬币的辨识工作主要是由电涡流传感器和单片机检测和处理，一般不需要人为干预，所以输入设备采用几个独立按键即可，功能设置使用或者价格修改等处理工作。输出设备可以使用数码管显示或者LCD液晶显示器进行显示，视工作环境而定，一般来讲，工作环境恶劣、温度低的环境一般采用数码管显示，显示信息量大、需要用到汉字显示时可以采用液晶显示器显示，本设计中不论采用哪种显示设备，都是串行传输数据，即节省单片机的I/O口的方法。设计中另一个输出设备，蜂鸣器主要是报警使用，遇到假币、非标准币种时报警使用。

2系统软件设计

本系统主要使用ImageCraft 公司的ICC-AVR编译器作为开发平台，它使用符合ANSI标准的C语言来开发的微控制器程序的一个工具，综合了编译器和工程管理器的集成工作环境，可以在Windows下工作，具有执行效率高、使用方便、技术支持强大等优点。值得一提的是，ICC-AVR支持位操作，与以往的KEIL C51的编程不同的是，没有sbit命令，需要用到标准C语言1

以上的子程序具体的分工很明确，主程序负责循环调用子程序，定时器中断主要是为键盘扫描提供一个2ms的中断标识和ADC中断扫描标识，另外还负责显示子程序的刷新。故定时器中断采用16位中断，可以准确为系统提供定时中断。数据的串行输出是根据74HC164或者74HC595等串入并出芯片编制的子程序，执行效率高，因为AVR单片机已经达到了1MIPS/1MHz的高效率，所以，一般在主程序里调用即可。如下面的74HC595显示串行输出子程序。

3结论

本设计讲述了一种使用AVR单片机作为主控核心、电涡流传感器的硬币辨识装置的设计方法，经过检测，采用这种方法一元硬币和5角硬币的识别准确率可以达到100%，新1角和老1角的识别准确率也可以达到95%以上。在辨识速度上也非常理想，在16MHz的高频晶振的支持下，可以在10ms左右就可以完成检测，不过要想达到所有币种检测准确率达到100%，需要改进软件算法，采用学习功能，实时更新币种的AD值，适应工作环境等。

参考文献

[1]陈树广，武君胜.RS-485总线在智能抄表系统中的应用研究[J].微计算机信息，2008，249（13）：148-150.