简易电子式硬币分拣装置的设计

摘 要：本文以STC89C52单片机为核心，采用电阻应变压力传感器、24位AD转换器、步进电机等模块实现电子式硬币分拣装置，具有体积小，识别速度快，识别率高，功能丰富等优点，具有一定的应用价值。

关键词：STC89C52；电阻应变压力传感器；24位AD转换；硬币分拣

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.119

1 引言

硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。在目前国内的小面值货币流通的领域，硬币分拣大多为人工操作，生产率低，浪费劳动成本。部分采用机械式硬币分拣系统，具有系统体积庞大，成本高的缺点。

本文旨在设计以STC89C52单片机为核心的电子式金属硬币分拣装置能够快速清分不同种类的金属硬币，通过 LCD显示硬币种类数量，同时加入了语音播报功能，使得系统的具有智能化、人性化的特色。

2 系统设计方案

由于各个金属硬币重量不同（1角硬币3.2克，5角硬币3.8克，1元硬币6.1克），故系统使用电阻应变压力传感器，对于不同的硬币数值通过HX711芯片将动态变化的阻值进行AD转换，然后驱动步进电机旋转机械臂相应的角度，并通过电磁铁吸合金属硬币至指定出口槽，并通过LCD12864显示硬币类型及数量，以及语音播报。系统方案框图如1：

3 系统电路说明

（1）压力传感器及24位AD：压力传感器采用高精度电阻应变式压力传感器（750g），其主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片（转换元件）受到拉伸或压缩应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，通过HX711芯片（24位AD）可以获得精度在0.1g的重量数值。为了尽量避免外界电磁干扰对24位AD转换数值的影响，选择带金属屏蔽罩的HX711芯片，实测情况良好。

（2）STC89C52单片机：该单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线， 3个16 位定时器/计数器，5个中断源，1个全双工串行口，为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

（3）步进电机及驱动器：采用两相四线42步进电机，驱动电压12V，电流2A。采用THB6128步进电机驱动器，可以很方便实现对电机的正反转、停转、以及调速控制。通过拨码开关可以灵活调节细分数（8档）控制以及电机电流（6档）控制，使电机转动平稳、噪音小、震动小。

（4）蓝马语音模块：对分拣结果实现语音播报功能。

（5）电磁铁：与步进电机连接的机械臂连接，用于吸合金属硬币，旋转一定角度至指定金属币槽。电磁铁通过继电器控制其导通与关闭。

（6）LCD12864：4行字符液晶，可以显示汉字，带字库，用于显示分拣结果，包括币种、数量等信息。总电路图如2：

随机选择多枚1角、5角、1元硬币测量， 其结果如下：单种硬币测量：每种测量5次，每次20枚，共100枚，准确率100%；混合硬币测量：每种测量5次，每次20枚，共100枚，准确率99%，优化算法，可以达到99.9%以上。

4 结束语

本文所设计的电子式硬币分拣装置，摒弃传统的手工硬币分拣或机械式分拣，结合电阻应变压力传感器、24位AD转换器、步进电机、电磁铁等结构实现电子分拣硬币，具有体积小，识别速度快，识别率高等优点。同时具有分拣结果LCD显示、语音播报等实用功能，具有一定的市场应用前景。

参考文献：

[1]张毅刚.单片机原理及接口技术[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[2]单成祥.传感器理论设计基础及其应用[M].北京：国防工业出版社，2010.

[3]俞家琪，何立民.步进电机基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.

作者简介： 林君（1979-），男，朝鲜族，吉林延吉人，工学硕士，讲师。