1、 本 科 畢 業(yè) 論 文題 目：具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 23 / 28目 錄摘要IAbstractII1引言11.1 課題研究的背景與意義11.2 本課題的研究容11.3 本文的結(jié)構(gòu)22系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)的總體方案論證32.2系統(tǒng)硬件電路的總體結(jié)構(gòu)33系統(tǒng)的各硬件電路設(shè)計(jì)53.1輔助電源部分53.1.1 穩(wěn)壓器簡介53.1.2本系統(tǒng)輔助電源設(shè)計(jì)63.2磁跡檢測部分63.2.1 霍爾傳感器與LM324簡介63.2.2 磁跡檢測原理簡介83.2.3本系統(tǒng)磁跡檢測電路設(shè)計(jì)93.3熒光檢測部分113.3.1 LM339簡介113.3.2 熒光檢測原理簡介123.3.3本系統(tǒng)熒光檢測電

2、路設(shè)計(jì)123.4聲光報(bào)警部分133.4.1NE555簡介133.4.2本系統(tǒng)聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)154系統(tǒng)測試與結(jié)果分析164.1測試方法164.2測試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析165總結(jié)17致18參考文獻(xiàn)19附件120附件222摘 要具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路是驗(yàn)鈔機(jī)的核心電路，在現(xiàn)代生活中，對保證我國改革開放的順利進(jìn)行，維護(hù)正常的經(jīng)濟(jì)秩序和貨幣的穩(wěn)定具有十分重要的意義。本文介紹了一種以LM339電壓比較器和LM324運(yùn)算放大器為控制核心的假幣報(bào)警電路設(shè)計(jì)方案，給出了具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路的硬件電路與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。本報(bào)警電路由信號接收部分，運(yùn)算放大部分，電壓比較部分，輔助電源等模塊組成，實(shí)現(xiàn)了人民幣的磁性檢

3、測，熒光指示，聲光報(bào)警等功能。本系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、顯示直觀、使用方便等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：假幣報(bào)警電路，電壓比較器，運(yùn)算放大器，輔助電源。AbstractThe counterfeit alarm circuit with a complex function is the core circuit of the detector. In modern life,it is of great significance for ensuring the smooth progress of China's reform and opening up, to maintain normal ec

4、onomic order and the stability of the currency. This article describes a kind of counterfeit alarm circuit design with LM339 voltage comparator and the LM324 op amp to control the core, it included hardware structure and system. There are some modules of this system, such as signal receiving part ,

5、operational amplifier section, voltage comparator part, auxiliary power supply. These functions are realized RMB magnetic testing, fluorescence instructions, sound and light alarm. The system has the following features , such as high accuracy, intuitived showing , easy using ect.Keywords: The counte

6、rfeit alarm circuit; Voltage Comparator; Operational Amplifier; auxiliary power supply1 引言1.1 課題研究的背景與意義改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)在持續(xù)、快速、健康的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了貨幣的流通，經(jīng)濟(jì)形式對貨幣的數(shù)量與質(zhì)量都提出了更高要求的標(biāo)準(zhǔn)。然而，自從有了貨幣，假幣就隨之產(chǎn)生。對此，反假幣一直是各國政府面臨的重要課題，因此驗(yàn)鈔機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。人民幣防偽、檢偽研究與其他領(lǐng)域的防偽、檢偽相比，有很多不同，有其特殊性。主要表現(xiàn)為，國家造幣部門不能將人民幣上的所有特征都公布于眾，以防其被造假犯罪分子利用了；用于制

7、造人民幣的各種材料與制作工藝都屬于國家，我們不可能通過資料查詢等手段得到人民幣上的固有的物理特征。在國外，發(fā)達(dá)國家對本國發(fā)行的貨幣，如美元、歐元、日元等也都采取了同樣的辦法，嚴(yán)格其材料與制作工藝。針對這些實(shí)際的情況，國外各種驗(yàn)鈔商都采用了一種所謂被動(dòng)防偽方法。就是將真幣、假幣的各種物理參數(shù)進(jìn)行對比，從中找到它們的一樣點(diǎn)與不同點(diǎn)，并根據(jù)各物理參數(shù)的不同來鑒別真幣、假幣1。目前在市場上使用的紙幣識別機(jī)器主要分為以下三類：（1）驗(yàn)鈔機(jī)：只有驗(yàn)鈔功能而沒有點(diǎn)鈔功能，利用各種貨幣的機(jī)器識別方法制造，擁有一種或多種機(jī)器識別手段。只具有對紙幣的真?zhèn)螜z驗(yàn)功能，并不具有點(diǎn)鈔功能，需要人工對鈔票進(jìn)行引導(dǎo)，效率比較

8、低，在大量現(xiàn)金流通過程中缺點(diǎn)尤其顯著。主要應(yīng)用在現(xiàn)金流量較小的場所，比如小型超市，便利店等。（2）點(diǎn)鈔機(jī)：在驗(yàn)鈔機(jī)的基礎(chǔ)上，添加了機(jī)械機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等系統(tǒng)。具有點(diǎn)鈔和驗(yàn)鈔的雙重功能，這樣實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)點(diǎn)鈔，大大提高了現(xiàn)金的流通速度，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。目前銀行系統(tǒng)普遍使用的就是這種點(diǎn)鈔機(jī)。（3）清分機(jī)：紙幣清分機(jī)，是一種可以自動(dòng)、高效地完成現(xiàn)鈔的防偽、整點(diǎn)、清分處理工作，由此提高現(xiàn)鈔質(zhì)量，保證ATM用鈔、流通鈔質(zhì)量的高端金融現(xiàn)金處理設(shè)備。作為銀行的專業(yè)設(shè)備，它主要用于各大銀行的清分中心，而在一些小的銀行網(wǎng)點(diǎn)其實(shí)并不需要。具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路是驗(yàn)鈔機(jī)等最基本的核心部分。采用光電轉(zhuǎn)化

9、和光電識別技術(shù)，由運(yùn)算放大器和電壓比較器負(fù)擔(dān)信號的接受和分析，在對人民幣進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，有較高的檢驗(yàn)水平。在現(xiàn)代科技發(fā)展，假幣仿造手段相應(yīng)所有提高的時(shí)代，假幣報(bào)警電路的鑒別能力完善和提高成為研究的重點(diǎn)2。1.2 本課題的研究容本課題擬設(shè)計(jì)一種基于純模電的具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路。電路通過采集輸入端的光信號和磁信號，傳送到運(yùn)算放大器以與電壓比較器，通過參數(shù)的計(jì)算與設(shè)定，得到對應(yīng)的數(shù)值比較，輸出高低電平的不同，傳輸?shù)絅E555，從而觸發(fā)聲音報(bào)警，達(dá)到所要求的功能實(shí)現(xiàn)。需要設(shè)計(jì)硬件電路方案，自行計(jì)算所需參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1.3 本文的結(jié)構(gòu)第一章引言，介紹課題研究的背景、意義與研究容。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，介紹了

10、系統(tǒng)的總體方案論證、系統(tǒng)硬件電路的總體結(jié)構(gòu)。第三章系統(tǒng)的單元電路設(shè)計(jì)，介紹各單元電路的功能設(shè)計(jì)。第四章系統(tǒng)的測試與結(jié)果分析，對系統(tǒng)進(jìn)行測試，將測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析。第五章結(jié)論，介紹了本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，以與還需改進(jìn)的地方。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)的總體方案論證具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路，方案有兩種：一種是純硬件電路，充分利用模電知識和原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的可行電路，進(jìn)行硬件焊接，利用可調(diào)電位器，對運(yùn)放中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置，達(dá)到理想結(jié)果；另一種是基于單片機(jī)的軟件編程，通過A/D轉(zhuǎn)換，將信號采集后輸入單片機(jī)，通過軟件編程，控制最終輸出結(jié)果，同樣實(shí)現(xiàn)所需功能。基于本文研究的是驗(yàn)鈔機(jī)的基本工作原理與功能

11、實(shí)現(xiàn)，因而從最基礎(chǔ)的著手，充分理解各個(gè)細(xì)節(jié)的工作原理和狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果，故選擇第一種方案-純硬件電路設(shè)計(jì)。硬件電路中，所需要用到的主要是集成運(yùn)算放大器，電壓比較器。按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來分,集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類：1，通用型運(yùn)算放大器，通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用；2，高阻型運(yùn)算放大器，這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn),用場效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級,不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有

12、高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn),但輸入失調(diào)電壓較大；3，低溫漂型運(yùn)算放大器，在精密儀器、弱信號檢測等自動(dòng)控制儀表中,總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的；4，高速型運(yùn)算放大器，高速型運(yùn)算放大器主要的特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)；5，低功耗型運(yùn)算放大器，由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便,所以隨著便攜式儀器應(yīng)用圍的擴(kuò)大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用；6，高壓大功率型運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流；7，可編程控制

13、運(yùn)算放大器，在儀器儀表得使用過程中都會涉與到量程得問題.為了得到固定的電壓輸出,就必須改變運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)，程控運(yùn)放就是為了解決這一問題而產(chǎn)生的。由于此電路沒有特殊要求，所以選擇第一種通用型運(yùn)算放大器，達(dá)到所需結(jié)果，同時(shí)使用方便。電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此需要對它進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。可用作電壓比較器的芯片：所有的運(yùn)算放大器。常見的有LM324 LM358 uA741 TL081234 OP07 OP27，這些都可以做成電壓比較器（不加負(fù)反饋）。其中，LM339、LM3

14、93是專業(yè)的電壓比較器，切換速度快，延遲時(shí)間小，可用在專門的電壓比較場合。所以選擇LM339更便于調(diào)試出結(jié)果3。2.2系統(tǒng)硬件電路的總體結(jié)構(gòu)具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，它包括輔助電源，磁跡檢測部分，熒光指示部分，聲光報(bào)警部分。自制輔助電源9V5V熒光指示部分磁跡檢測部分燈光報(bào)警燈光報(bào)警聲音報(bào)警圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 系統(tǒng)的各硬件電路設(shè)計(jì)3.1輔助電源部分3.1.1 穩(wěn)壓器簡介三端穩(wěn)壓管也稱三端穩(wěn)壓集成電路。電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只

15、有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管，TO- 220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92 封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路部還有過流、過熱與調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來十分的可靠方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，比如：7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。有時(shí)在數(shù)字78或79后面還有一個(gè)M或L，如78M12或79L24，是用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等，其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA ，78M系列的最大輸出電流為1A，7

16、8系列最大輸出電流為1.5A。塑料封裝的穩(wěn)壓電路具有安裝容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此用得比較多。79系列除了輸出電壓為負(fù)。除引出腳排列不同以外，命名方法、外形等均與78系列的一樣4。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。注意三端集成穩(wěn)壓電路的輸入、輸出和接地端絕不能接錯(cuò)，不然容易燒壞。一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V，否則不能輸出穩(wěn)定的電壓，一般應(yīng)該使電壓差保持在4-5V，即經(jīng) 變壓器變壓，二極管整流，電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值要高一些 。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然，在小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差

17、，甚至損壞。當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源時(shí)，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。引腳序號可以自己判斷。一般是入地出的引腳排列方式。三端穩(wěn)壓器（78、79系列）管腳序號如圖3-1所示5。圖3-1 三端穩(wěn)壓器（78、79系列）管腳序號3.1.2本系統(tǒng)輔助電源設(shè)計(jì)紫外光管，運(yùn)算放大器，電壓比較器工作時(shí)需要電源供電，+5V是它們工作時(shí)的配電。常用電壓為交變220V電壓，干電池電壓無正好

18、5V的，因此用使用輔助電源，利用2個(gè)10微法的電解電容，一個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)1K電阻，以與7805三段穩(wěn)壓器，組成一個(gè)9V變5V的輔助電源，來達(dá)到所需要求。輔助電源原理圖如圖3-2所示。圖3-2 輔助電源原理圖3.2磁跡檢測部分3.2.1 霍爾傳感器與LM324簡介霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場與其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為它的工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。霍爾傳感器在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。（一）霍爾效應(yīng) 如圖3-3所示，在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為

19、B的勻強(qiáng)磁場，則在垂直于電流與磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓，它們之間的關(guān)系為。圖 3-3 電流磁場圖式中d 為薄片的厚度，k稱為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。 上述效應(yīng)稱為霍爾效應(yīng)，它是德國物理學(xué)家霍爾于1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。 （二）霍爾元件 根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體的材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 （三）霍爾傳感器 由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，所以通常將霍

20、爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路與穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱之為霍爾傳感器。圖 3-4 引腳圖霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如圖3-4所示，是其中一種型號的外形圖6。LM324系列器件為價(jià)格便宜且?guī)в姓娌顒?dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流是MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電

21、源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號輸入端中，Vi-（-）是反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位一樣。LM324的引腳排列見圖3-57。圖 3-5 管腳連接圖LM324的特點(diǎn)有：1.短跑保護(hù)輸出2.真差動(dòng)輸入級3.可單電源工作：3V-32V4.低偏置電流：最大100nA5.每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。6.具有部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?.共模圍擴(kuò)展到負(fù)電源8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列9.輸入端具有靜電保護(hù)功能3.2.2 磁跡檢測原理簡介在人民幣的紙中包括兩種磁性的物質(zhì)，一種是磁性安全線，一種是磁性油墨印刷，因此利用人民幣磁性進(jìn)行驗(yàn)鈔時(shí)

22、，可以分為兩種方法，即檢驗(yàn)磁性安全線與檢驗(yàn)磁性油墨。(1)安全線磁性檢測人民幣正而偏左位置有1.2mm寬的安全線，用磁性檢測器檢驗(yàn)有磁性反應(yīng)。大部分驗(yàn)鈔機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制造的。對第四套人民幣的磁性辨?zhèn)巫畛跏菣z測鈔票安全線有無磁性，后來提高到對鈔票的磁性分布和強(qiáng)弱進(jìn)行分析，但是由于客觀原因需要進(jìn)一步提高辨?zhèn)嗡奖容^困難。第五套人民幣提高了機(jī)讀性能，給鑒別儀準(zhǔn)確辨別人民幣真?zhèn)蝿?chuàng)造了條件。經(jīng)實(shí)驗(yàn)的分析發(fā)現(xiàn)，人民幣安全線中的磁信號很有規(guī)律。磁信號是由若干個(gè)“單一信號”構(gòu)成一組信號，一樣面值人民幣的磁信號一樣，不同而值人民幣的磁信號不同，如圖3-6所示。圖 3-6 磁性分布圖當(dāng)票面經(jīng)過磁阻型傳感器的磁頭

23、時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的磁通量的變化，致使磁敏的電阻值隨之變化。該變化的電阻值轉(zhuǎn)變成電壓信號后經(jīng)后級電路進(jìn)行信號的處理后，再送給單片機(jī)進(jìn)行真?zhèn)蔚呐袆e。單片機(jī)通過分析磁信號的間隔和占空比，將信號分為若干組，用該信號和預(yù)先存儲的人民幣的固有信號進(jìn)行比較，即可識別人民幣真?zhèn)危瑫r(shí)也可以識別其面額。(2)電磁信號放大檢測這種磁性驗(yàn)鈔是對人民幣的磁性油墨檢測。磁性油墨分為有特征性和非特征性兩種。有特征性油墨是指油墨中磁粉具有特定的磁信號(如磁性編碼一一也被稱作“券別”)。比如，第四套的百元人民幣正面一排紅色的橫。第五套人民幣百元人民幣的正面橫豎雙色。這些都有磁性，而且有一定的規(guī)律，可被儀器檢測。非特征性指的是只有

24、磁性而已，如在第四版人民幣中。百元和伍拾面額鈔票正面下部深色花邊使用的磁性油墨，還有鈔票正面大寫的壹百元、伍拾元以與鈔票背面井岡山樹林中心等處印制采用了磁性印記。儀器檢出的磁信號無明顯規(guī)律。目前市場上的各類驗(yàn)鈔機(jī)對磁性檢測大致分為兩種:一種是對整體的印刷油墨分布進(jìn)行檢測，看是否與真鈔相符。另一種是針對具體磁性編碼檢測。將此特殊信號與參考值列表交互對照，即可判斷紙鈔面額與真?zhèn)?。3.2.3本系統(tǒng)磁跡檢測電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的磁性傳感器型號是A3144，每個(gè)器件包括一個(gè)穩(wěn)壓電源，輸入電源為4.5V至24V，電源反向保護(hù)二極管，二次霍爾電壓發(fā)生器，并附有溫度補(bǔ)償電路，信號放大器，施密特觸發(fā)器和一個(gè)集電

25、極開路輸出高達(dá)25毫安的電流源。其輸出特性如下：圖 3-7將紙幣的某些部位在磁頭上摩擦,磁性油墨通過與磁頭相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的交流信號經(jīng)二級運(yùn)放放大后送到末級跟隨器,驅(qū)動(dòng)發(fā)光,如無磁性油墨則不會發(fā)光,當(dāng)然在檢修時(shí)用鐵磁性材料摩擦磁頭也能使發(fā)光。當(dāng)紙靠近磁頭的時(shí)候，若無磁性，磁性傳感器產(chǎn)生的電壓較小（因?yàn)榻橘|(zhì)中也存在一定磁場，所以有一定的產(chǎn)生的電壓存在），通過12M的上拉電阻，經(jīng)過LM324UC放大，放大倍數(shù)為100倍左右，經(jīng)LM324UB，與負(fù)端電壓比較后，輸出結(jié)果為低電平，送至LM324正輸入端，再經(jīng)過射極跟隨器（LM324UD部分）與LED相連，由于是低電平，故LED不會顯示。當(dāng)紙靠近磁頭，若有

26、磁性，則磁性傳感器產(chǎn)生電壓較大，與無磁性時(shí)產(chǎn)生的電壓差值約為100mV左右，經(jīng)過上述過程放大比較后，在射極跟隨器輸出高電平，使得LED顯示，即靠近紙為真鈔。圖3-8 磁跡檢測電路圖3.3熒光檢測部分3.3.1 LM339簡介LM339集成塊的部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓圍寬，單電源為2-36V，雙電源的電壓為±1V-±18V；3）對比較信號源的阻限制較寬；4）共模圍很大，為0（Ucc-1.5V）Vo；5）差動(dòng)輸入電壓的圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。 LM339集成塊采用C-14

27、型封裝，外型與管腳排列如圖3-8。由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可以互換使用9。圖 3-9 LM339管腳排列LM339類似增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)候，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-

28、”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于是輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端的電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于是一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響到輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用的。LM339可構(gòu)成 單限比較器、遲滯比較器 、雙限比較器（窗口比較器）、振蕩器等，還可以組成高壓的數(shù)字邏輯門電路，并可

29、直接與TTL、CMOS電路接口10。3.3.2 熒光檢測原理簡介熒光檢測，也稱為紫外線檢測，它是利用紫外線可以激發(fā)隱含的不發(fā)光的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光的原理。當(dāng)紫外線照射到某些物質(zhì)，這些物質(zhì)有選擇性地吸收以后，發(fā)射出不同的波長和不同強(qiáng)度的可見光(即所謂“熒光反應(yīng)”)。紙的熒光效應(yīng)相當(dāng)?shù)钠毡椋賻旁谧贤夤饧ぐl(fā)下產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光效應(yīng)信號，真幣一般沒有熒光效應(yīng)信號或者很弱。經(jīng)測量，普通紙的熒光大約比鈔票的熒光大50100倍。這種差異正是進(jìn)行識別的關(guān)鍵所在。鈔票的熒光分析識別是利用紫外線照射鈔票以后，對鈔票激發(fā)出來的熒光特性進(jìn)行檢測，由熒光效應(yīng)傳感器把檢測到的熒光效應(yīng)信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號，此信號經(jīng)處理電路

30、處理后進(jìn)行真?zhèn)吴n的判別。換一個(gè)角度來講，真、假幣對紫外光源反射的差別實(shí)際上是因?yàn)榉瓷涔庵鞑ㄩL的不同。真幣反射的光為黃色;假幣反射的光為黃白色。如果能確定了鈔票反射光的中心波長，也就確定了鈔票的真?zhèn)巍z測鈔票反射光的中心波長是關(guān)鍵，為準(zhǔn)確地界定反射光的主波長，選用差分對數(shù)放大器解析反射光信號。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，越來越多的假鈔也檢測不到熒光效應(yīng)信號，因此，要再結(jié)合鈔票的“磷光反應(yīng)”進(jìn)行檢測。所謂磷光反應(yīng)是指在人民幣特定部位印有紫外線照射下呈有黃綠色發(fā)光的物質(zhì)(屬無色熒光油墨)，如百元、貳十元鈔票正面行名下方膠印底紋處，在特定波長的紫光下就可以看到“100”，“20”字樣;該圖案采用五色熒光油墨印刷

31、，可供機(jī)讀。磷光反應(yīng)的檢測原理和前面的一樣，綜臺利用紙的熒光反應(yīng)和油墨的磷光反應(yīng)便可以提高鑒偽的可靠性11。3.3.3本系統(tǒng)熒光檢測電路設(shè)計(jì)由于一般紙的在紫外光照射下會發(fā)出強(qiáng)烈的熒光，而真鈔所用紙經(jīng)特殊處理而無強(qiáng)烈熒光產(chǎn)生, 光敏電阻在無熒光照射的時(shí)候，阻值很大，大約為5.5M，在有熒光照射的時(shí)候，阻值大約為78K，根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)成檢測電路。用比較器LM324，負(fù)輸入端為參考電壓，由200K電位器分壓所得，正端（即比較端）由光敏電阻以與電位器串聯(lián)分壓所得。當(dāng)無熒光照射時(shí)，即負(fù)端比正端高的時(shí)候，比較器輸出電壓為低電平，與第二級比較器LM339負(fù)端電壓相比較（即與200K的電位器相比較），其輸出

32、結(jié)果接至三極管Q1基極，由于是低電平，555DC端也為低電平，故555不會產(chǎn)生方波（即不會發(fā)生聲光報(bào)警）。當(dāng)有熒光照射時(shí)，光敏電阻阻值變小，第一級比較器正端電壓上升，大于負(fù)輸入端電壓，即輸出高電平，經(jīng)過第二級比較后，輸出為高電平，使得三極管導(dǎo)通。即DC電壓升高，觸發(fā)555，發(fā)生聲音報(bào)警。圖3-10 熒光檢測電路圖3.4聲光報(bào)警部分3.4.1NE555簡介NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能與運(yùn)用都是相容的，只是型號不同因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大一樣；而555是一個(gè)用途很廣并且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可以產(chǎn)生數(shù)

33、位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。 a. NE555的特點(diǎn)有： 1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)的圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 2.它的操作電源圍極大，可以與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位與輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可以直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，并且價(jià)格便宜。 b. NE555引腳位配置說明下： 圖3-11 NE555接腳圖Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路的共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使

34、其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始時(shí)，555的輸出腳位移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期結(jié)束時(shí)，輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 mA 。Pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送到這個(gè)腳位時(shí)，會重置定時(shí)器，并使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許其由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) -重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳電壓從1/3

35、 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)，啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 7 (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有一樣的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)，其為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，其對地為高阻抗。 Pin 8 (V +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。參數(shù)功能特性： 供應(yīng)電壓4.5-18V 供應(yīng)電3-6 mA 輸出電225mA (max) 上升/下時(shí)間100 ns.NE555的相關(guān)應(yīng)用: NE555的作用圍很廣，但一般情況下多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Monostable Mutlivibrator）與無穩(wěn)態(tài)多

36、諧振蕩器(Astable Multivibrator)12。圖3-12 555集成電路部電路圖3.4.2本系統(tǒng)聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)在每個(gè)檢測模塊部分，都配有一個(gè)LED顯示燈，檢測結(jié)果通過LED顯示，即實(shí)現(xiàn)燈光報(bào)警功能。熒光檢測部分，當(dāng)輸入鈔票為真鈔時(shí)，光敏電阻阻值較大，LM324產(chǎn)生輸入為低電平，輸入到LM339U4B的負(fù)輸入端和LM339U2A的正輸入端，分別與相應(yīng)的正輸入端與負(fù)輸入端的設(shè)定值進(jìn)行比較后，分別輸出高電平和低電平，由于輸出電平高低不同，因而輸出低電平，無法導(dǎo)通Q2，LED不會顯示。當(dāng)輸入鈔票為假鈔時(shí)，光敏電阻阻值較小，LM324產(chǎn)生輸入為高電平，輸入到LM339U4B的負(fù)輸入端和L

37、M339U2A的正輸入端，分別與相應(yīng)的正輸入端與負(fù)輸入端的設(shè)定值進(jìn)行比較后，均輸出高電平，所以產(chǎn)生最終輸入高電平，導(dǎo)通Q2，LED顯示，即燈光報(bào)警。此外，熒光檢測結(jié)果輸入到555，高低電平的不同，觸發(fā)555放電與否，從而達(dá)到聲音報(bào)警。磁跡檢測部分，無磁性時(shí)，根據(jù)磁跡檢測電路輸出結(jié)果是低電平，不會使得LED發(fā)亮，有磁性時(shí)，輸出結(jié)果是高電平，使得LED顯示，即達(dá)到報(bào)警功能。圖3-12 熒光檢測的聲光報(bào)警4 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析4.1測試方法本電路只需要在特定情況下，測得放大器和比較器的正負(fù)輸入端與輸出端的電壓值，進(jìn)行比較即可。分別為：有無熒光照射光敏電阻時(shí)以與有無磁性時(shí)，LM324與LM339各個(gè)輸

38、入輸出端的電壓值。 4.2測試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析組數(shù)熒光照射U1A+(V)U1A-(V)U1A0(V)U4A+(V)U4A-(V)U4A0(V)Q1c端(V)Q1b端(V)Q1e端（V）1有1.031.630.680.682.540.035.030.030.12無1.010.784.44.42.462.52.452.51.742有1.021.650.700.702.550.045.040.040.13無1.010.754.34.32.482.512.472.511.763有1.041.670.690.692.540.035.020.030.12無1.020.764.44.42.452.52.252

39、.51.73表1 熒光檢測測試數(shù)據(jù)結(jié)果分析：有無光照時(shí)，U1A負(fù)輸入端電壓差值很大，與正輸入端比較后，輸出高低電平不同，決定Q1是否導(dǎo)通。整體看來，還算穩(wěn)定，由于放大后，電壓差值較明顯，所以結(jié)果較易顯示。組數(shù)磁性U1C+(V)U1C0(V)U4A+(V)U4A-(V)1有0.73.53.53.2無0.32.992.993.182有0.713.53.53.2無0.33.013.013.19表2 磁跡檢測測試數(shù)據(jù)結(jié)果分析：有無磁性時(shí)，先經(jīng)過U1C進(jìn)行電壓放大，放大的電壓進(jìn)入U(xiǎn)4A進(jìn)行正負(fù)輸入端比較，輸出高低電平不同，再經(jīng)過射極跟隨器，結(jié)果傳送到LED燈，決定顯示與否。整體看來，由于磁性傳感器有無磁

40、性時(shí)電壓變化較小，因此對參數(shù)設(shè)置要求很高。5 總結(jié)本系統(tǒng)以運(yùn)算放大器LM324和電壓比較器LM339為核心控制器件，包括輔助電源，磁跡檢測，熒光檢測，聲光報(bào)警等各個(gè)部分。具有復(fù)合功能的假幣報(bào)警電路可以對人民幣進(jìn)行基本的檢測，具有操作簡便，結(jié)果顯示直接，可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，對采集信號一級一級的放大，可以提高電路的靈敏度，同時(shí)，讓電路更具有穩(wěn)定性。另外，該系統(tǒng)還有待更進(jìn)一步的完善：LED顯示燈可以考慮直接接入生于報(bào)警部分，這樣可以簡化電路，但接入時(shí)，需要加上電阻，以防燒壞發(fā)光二極管。磁跡檢測部分，選用的磁性傳感器在性能上相對有點(diǎn)不穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)過程中對設(shè)定參數(shù)有一定的困難，因此在電壓比較時(shí)有一些有干擾的不確定因素，可考慮選擇更優(yōu)的磁性傳感器，以便更好實(shí)現(xiàn)電路功能，盡可能的減小誤差和避免干擾。在總體設(shè)計(jì)中，有一項(xiàng)不足的地方，磁跡檢測的結(jié)果只用了LED的報(bào)警，沒有