基于單片機(jī)的ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的設(shè)計ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)是把現(xiàn)在市面上普遍流行的ATM機(jī)的自動存款功能、點鈔功能，以及現(xiàn)金打捆機(jī)對現(xiàn)金的自動打捆功能融合到一塊，大大提高了現(xiàn)在金融機(jī)構(gòu)工作人員的工作效率。所以ATM自動打捆系統(tǒng)的研發(fā)制作符合了目前市場的主要流行趨勢，也是社會發(fā)展的必然趨勢。本課題是在STM32單片機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計的。其中包含對存款模塊通信協(xié)議的分析之后并進(jìn)行拓展，并且制定了如何獲取鈔票信號。本設(shè)計使用了STM32的通信控制器以及STM32的數(shù)據(jù)采集控制器，在STM32單片機(jī)的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和現(xiàn)金打捆機(jī)連到一起，對現(xiàn)金打捆系統(tǒng)整體的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計，使系統(tǒng)完成ATM現(xiàn)金打捆功能。仿真結(jié)果會以圖片的形式展示出來。本文在ATM自動打捆控制系統(tǒng)進(jìn)行多方面的比對以及硬件的選型之后，整體上運(yùn)行可靠，在以后的生產(chǎn)生活中具有很好的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：ATM；STM32單片機(jī)；現(xiàn)金打捆機(jī)目錄TOC\o"1-3"\h\u29620第1章緒論 第1章緒論1.1前言ATM是自動柜員機(jī)的英文簡稱，是AutomatedTellerMachine的縮寫，它是一種集合了計算機(jī)技術(shù)，機(jī)電技術(shù)為一體的高技術(shù)產(chǎn)品，是銀行實現(xiàn)自助服務(wù)的必要性設(shè)備[1]；具有自動存款，取款，查詢余額，轉(zhuǎn)賬匯款以及監(jiān)控管理的功能。大大節(jié)省了人力物力，較大的提高了銀行等機(jī)構(gòu)的工作效率。現(xiàn)金打捆機(jī)是對成摞紙質(zhì)紙幣進(jìn)行捆扎的一種機(jī)器，其中包括捆扎條的傳送，對捆扎帶的壓緊，捆扎帶的切割等步驟。以便于對紙幣的清理，保存以及運(yùn)輸?shù)取Ｄ壳暗慕鹑跈C(jī)構(gòu)工作人員都要對存入的現(xiàn)金進(jìn)行清點，扎捆等操作，當(dāng)現(xiàn)金數(shù)目較多時，這些紙幣會大大加大工作人員的工作效率，不僅加大了工作人員不必要的工作量，同時也耗費了相當(dāng)長的時間，影響了工作效率。所以ATM自動打捆系統(tǒng)的設(shè)計就非常有必要，長遠(yuǎn)來看，這也是未來市場的必然需求。1.2現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對于現(xiàn)金打捆機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的研究雖然起步比較晚，但是一直在針對這項技術(shù)不斷的進(jìn)行探索，到目前為止，國內(nèi)的一些廠商已經(jīng)掌握了現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的很多關(guān)鍵技術(shù)，比如加密數(shù)字鍵盤、人機(jī)交互界面的使用、電子現(xiàn)金的應(yīng)用等，除此之外，我國近些年還掌握了虹膜識別計數(shù)，并進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。這些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)明應(yīng)用都表明了ATM現(xiàn)金打捆設(shè)計正在向著更高的水平前進(jìn)，凸顯了如今社會的發(fā)展趨勢。但是值得一提的是，國內(nèi)目前還沒有集成的ATM現(xiàn)金打捆機(jī)。1.2.2國外研究現(xiàn)狀國外目前正在向著多功能化、自動化、高級化的方向發(fā)展[2]:（1）多功能化：打捆機(jī)現(xiàn)在擁有自動識別厚度，自動預(yù)熱等功能。

（2）自動化：現(xiàn)在的打捆機(jī)機(jī)電一體化程度越來越高，比如自動定位，自動打捆等。（3）更高級化：目前國外的現(xiàn)金打捆機(jī)已經(jīng)實現(xiàn)了根據(jù)鈔票的厚度而自動調(diào)節(jié)捆扎力度的功能。1.3課題的意義和研究內(nèi)容1.3.1本課題的意義目前市面上的ATM機(jī)只有自動存款、點鈔驗鈔的功能，沒有對現(xiàn)金打捆的功能；打捆機(jī)只有一個對現(xiàn)金打捆的功能。所以本課題的任務(wù)就是將兩者的功能合二為一，集點鈔驗鈔，現(xiàn)金打捆功能為一體，大大提高金融機(jī)構(gòu)工作人員的工作效率。1.3.2本課題研究內(nèi)容本課題從以下幾個方面進(jìn)行研究：（1）整理并對存款模塊的通信協(xié)議做相應(yīng)的修改。（2）采集收集故障信號和數(shù)據(jù)信號。（3）現(xiàn)金打捆機(jī)的硬件設(shè)計。（4）控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。第2章總體設(shè)計方案2.1技術(shù)可行性分析（1）傳感器技術(shù)：傳感器對于現(xiàn)金打捆系統(tǒng)來說是必不可少的一部分內(nèi)容，本設(shè)計中判斷鈔票的信號以及捆扎帶是否到達(dá)現(xiàn)金打捆機(jī)終點都需要用到傳感器技術(shù)來完成，所以在傳感器技術(shù)上具有可行性。（2）單片機(jī)技術(shù)：ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)需要使用的控制器必須要擁有足夠強(qiáng)大的功能來支撐整個系統(tǒng)的工作需要，包括他的智能性可編程性以及存儲性等。到目前為止，單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)非常的成熟，在生活生產(chǎn)中很多地方都能用到單片機(jī)，通過它與其他軟硬件相結(jié)合從而發(fā)揮出它的作用。而且使用起來也很方便，非常符合ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的控制要求。（3）經(jīng)濟(jì)性：目前市場上只有單獨的ATM機(jī)，單獨的現(xiàn)金打捆機(jī)，雖然二者性能很好，但是會增加工作人員不必要的工作量，因此就需要研究一種ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)，將ATM機(jī)和現(xiàn)金打捆機(jī)合二為一，在金融機(jī)構(gòu)可以大大提高工作人員的工作效率，也能減少一些工作量。在本設(shè)計中零件可選擇性強(qiáng)，可編程性高，價格相對較低，同時也能滿足系統(tǒng)的要求，降低整個系統(tǒng)的成本，具有經(jīng)可行性。2.2設(shè)計要求ATM自動打捆系統(tǒng)選用單片機(jī)為核心控制器，主要實現(xiàn)功能如下：當(dāng)現(xiàn)金進(jìn)入現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)時，能夠檢測到現(xiàn)金以及各檢測部位的數(shù)據(jù)信號?，F(xiàn)金打捆機(jī)對現(xiàn)金的打捆功能，包括送帶、緊帶、再收緊、熱合剪斷過程的控制。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)信號會對相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位。2.3存款模塊的功能以及拓展存款模塊由點鈔機(jī)構(gòu)成，在系統(tǒng)中擔(dān)任著傳送信號的作用，主要功能是完成對現(xiàn)金的清點以及檢驗的功能?，F(xiàn)金通過存款模塊之后進(jìn)入現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時將這個過程中所產(chǎn)生的信號產(chǎn)給其他模塊，進(jìn)入現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之后，鈔票由現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)把鈔票運(yùn)轉(zhuǎn)到現(xiàn)金打捆機(jī)上，緊接著由現(xiàn)金打捆機(jī)完成對現(xiàn)金的打捆功能。因為在存款模塊中難免會發(fā)生一些故障，所以我們要將這些情況考慮進(jìn)去，即需要對存款模塊進(jìn)行相應(yīng)的功能拓展，拓展功能如下[3]：（1）（計數(shù)不相等命令）NOTEQUAL[21H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）（2）（接鈔托盤未0度復(fù)位命令）NOT0RESET[22H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）（3）（接鈔托盤未45度置位命令）NOT45RESET[23H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）（4）（夾鈔側(cè)板未夾緊命令）NOTTIGHT[24H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）（5）（現(xiàn)金鈔票沒有到位）NOTARRIVAL[25H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）（6）（缺少捆扎帶命令）BELTLACK[26H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）（7）（刀頭溫度命令錯誤）TEMPERATUREWRONG[27H]→RESET[20H]（存款模塊復(fù)位）2.4設(shè)計方案選擇及論證2.4.1單片機(jī)選擇及論證方案一：51單片機(jī)是目前使用比較多且較為簡單的一款單片機(jī)，它是所有51系列單片機(jī)的一個統(tǒng)稱。這款單片機(jī)擁有比較長的歷史，它編程相對容易而且功耗也低，對于剛剛?cè)腴T的新手來說還是比較好入手的，但是它的運(yùn)行速度相對較低，儲存量也對本設(shè)計來說相對較少，不太符合ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的設(shè)計方案二：STM32單片機(jī)屬于ST廠商，它相對于51系列單片機(jī)來說屬于更高端一點的產(chǎn)品。因為它的性能更加優(yōu)秀，運(yùn)行速度更快，數(shù)據(jù)采集以及處理方面也是非常優(yōu)秀，而且它的接口也比較簡單，程序編輯更符合邏輯性。符合ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)開發(fā)的要求。結(jié)論：STM32系列的單片機(jī)更符合ATM現(xiàn)金打捆的系統(tǒng)設(shè)計要求，所以首選方案二。2.4.2光電傳感器的選型及論證方案一：光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛[4]在現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)存款模式到接鈔托盤這個過程中，將光電傳感器裝在接鈔托盤的上方來檢測從存款模式中到來的鈔票數(shù)量。在這個環(huán)節(jié)選用的是M12激光對射光電傳感器，具有較強(qiáng)的靈敏度，高選擇性，較低的功耗和較高的性價比，滿足此設(shè)計的基本需要。方案二：漫反射型光電傳感器它的發(fā)射和接收器是一體的，所以一般情況下自己接收不到自己的信號，只有碰到物體時信號被物體遮擋然后反射回來，這類傳感器性價比不高，不太適合本設(shè)計。結(jié)論：M12傳感器功耗低，靈敏度強(qiáng)，因此ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)選擇M12激光對射光電傳感器。2.4.3溫度傳感器的選型及論證方案一：捆扎帶的熔點是170°，WZP-PT100鉑熱電阻溫度傳感器。它的傳輸穩(wěn)定，傳輸精確度較高，導(dǎo)熱性能好，性價比高滿足本設(shè)計需要，而且此溫度傳感器可以與熱合壓頭結(jié)合在一起，能夠?qū)崟r的把溫度傳給STM32單片機(jī)，同時STM32處理器也能及時向溫度傳感器發(fā)出命令，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳遞。方案二：BME680溫度傳感器是一款低功率的壓力溫度傳感器，材質(zhì)為阻燃材料，具有較強(qiáng)的抗氧化性，可以同時檢測多種物體的參數(shù)，接口連接起來也比較方便，但是它的造價偏高，不太適合在本設(shè)計中選用。結(jié)論：WZP-PT100鉑熱電阻溫度傳感器溫度傳輸穩(wěn)定，精確度高，價格合適滿足本設(shè)計需要。2.4.4壓力開關(guān)的選擇及論證方案一：歐姆龍D2F-01L擺桿型壓力開關(guān)，性價比較高，使用壽命較長，它的下邊由三個插入端子方便焊接，而且除此之外還有備用端子使用更加方便，額定壓力為1.47N。滿足了ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)設(shè)計。方案二：E8AA-M10壓力開關(guān)由不銹鋼和硅膠組成，壓力感應(yīng)范圍為0到490kpa，線性輸出為4到20mA，型號規(guī)格不太符合本設(shè)計。結(jié)論：歐姆龍D2F-01L擺桿型壓力開關(guān)使用壽命長，方便焊接，所以本設(shè)計選擇此型號的開關(guān)。2.4.5步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動芯片的選型及論證此設(shè)計用的步進(jìn)電機(jī)型號是28BYJ48，驅(qū)動芯片選用ULN2003。28BYJ48型號的電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)相比沒有什么多大的區(qū)別，是四相八拍電機(jī)，電壓為平時的直流5V。因為采用的是步進(jìn)電機(jī)，所以我們只需要通過改變他的脈沖信號從而來改變他的運(yùn)動狀態(tài)。脈沖信號改變一個周期時，步進(jìn)電機(jī)也會相應(yīng)的運(yùn)動一段距離。步進(jìn)電機(jī)常見的通電方式有以下兩種：單向繞組四拍（A-B-C-D-A。。。），雙向繞組四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），雙向繞組八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）[10]。四相八拍電機(jī)接收信號轉(zhuǎn)子會發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，一個脈沖信號對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動0.9度。假如每秒接收400個脈沖的話，那么它一秒鐘就會轉(zhuǎn)360度。每秒轉(zhuǎn)一圈，一分鐘轉(zhuǎn)60圈。驅(qū)動芯片選用ULN2003型驅(qū)動芯片，本芯片具有高耐壓、低功耗的性能，因為它的高電壓，低功耗，所以它的輸入電平不高，是5VTTL，輸入電流是0.5A,還有50V的最大驅(qū)動電壓。該驅(qū)動芯片在5V的工作電壓下可以與TTL和CMOS電路直接相連，多用于單片機(jī)、嵌入式、智能儀表、數(shù)字量輸入輸出等控制電路中，并且可以直接驅(qū)動繼電器等負(fù)載，它的工作電壓高、電流增益高、溫度范圍廣、驅(qū)動負(fù)載能力強(qiáng)，非常適合各類需要高速、大功率、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)[5]。28BYJ48型步進(jìn)電機(jī)通過連續(xù)的脈沖信號進(jìn)而實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方式進(jìn)行控制，改變脈沖信號進(jìn)而改變步進(jìn)電機(jī)的脈沖角度，滿足本設(shè)計需要。ULN2003型驅(qū)動芯片功耗低，電壓高，可以直接通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，而且他的驅(qū)動負(fù)載能力強(qiáng)，滿足本設(shè)計的需求。2.4.6驅(qū)動電源的選型及論證本設(shè)計所選的驅(qū)動電源需要有較強(qiáng)的抗干擾能力，高效率，頻率與現(xiàn)金打捆電機(jī)相匹配，同時也要保證步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動電源使用時的穩(wěn)定性。根據(jù)上述要求，本設(shè)計選用JCA10開關(guān)電源。因為此開關(guān)電源工作效率高，而且體積小，穩(wěn)壓效果好，而且有很多種電路形式，滿足本課題的需求。2.5本章小結(jié)本章為ATM現(xiàn)金打捆機(jī)系統(tǒng)的方案設(shè)計，也是本系統(tǒng)的主要理論基礎(chǔ)，在此我們主要分析了系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能以及各個主要器件的選型和論證。

第三章ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的硬件設(shè)計現(xiàn)金打捆機(jī)以及現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在整個ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，所以本章主要對ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計。3.1系統(tǒng)整體工藝流程首先現(xiàn)金鈔票從存款模塊進(jìn)入到現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，鈔票先進(jìn)入到現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的接鈔擋板上，當(dāng)檢測到接鈔擋板復(fù)位時，接鈔擋板打開由接鈔擋板落入接鈔托盤，然后接鈔擋板關(guān)閉，現(xiàn)金到達(dá)接鈔托盤之后，鈔票會順著接鈔托盤滑到接鈔機(jī)構(gòu)，接鈔機(jī)構(gòu)將鈔票壓直之后送到現(xiàn)金打捆機(jī)?，F(xiàn)金到達(dá)打捆機(jī)指定位置時，現(xiàn)金打捆機(jī)開始對鈔票進(jìn)行送帶、緊帶、再收緊、熱合剪切流程，最后鈔票被打成捆送到鈔箱。單片機(jī)負(fù)責(zé)對整個過程中所產(chǎn)生的信號進(jìn)行采集傳輸。工藝流程圖如下所示：圖3-SEQ圖\*ARABIC\s11工藝流程圖單片機(jī)通信控制器：保證信號在顯示控制器與存款模式中信號傳輸?shù)耐该餍裕瑫r又能準(zhǔn)確記錄點鈔信號；第二個是能夠感知系統(tǒng)出現(xiàn)的故障信號單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制器：采集系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障信號數(shù)據(jù)；第二個是通過采集數(shù)據(jù)完成對現(xiàn)金打捆機(jī)的控制。光電傳感器：捕捉存款模式中的鈔票信號，現(xiàn)金打捆機(jī)中的光電傳感器作用是判斷鈔票是否到達(dá)指定位置?，F(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由接鈔擋板，接鈔托盤，接鈔機(jī)構(gòu)，送鈔機(jī)構(gòu)組成，它主要負(fù)責(zé)將鈔票運(yùn)送到現(xiàn)金打捆機(jī)上。現(xiàn)金打捆機(jī)：對現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中送來的鈔票進(jìn)行打捆，包括送帶，緊帶，再收緊，熱合剪切過程。3.2STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計3.2.1單片機(jī)功能本設(shè)計選用的是STM32F103ZET6單片機(jī)。本設(shè)計一共使用兩個單片機(jī)，分別是STM32通信控制器和STM32數(shù)據(jù)采集處理器，文章前邊已經(jīng)介紹了他們各自的功能。他們的硬件和原理構(gòu)成基本上是相同的，只是數(shù)據(jù)采集控制器在通信控制器的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)采集模塊，具體包括1個溫度傳感器、3個光電傳感器、4個壓力開關(guān)[6]。該單片機(jī)的具體功能如下：該單片機(jī)為F通用類型，103增強(qiáng)型、144個引腳、512K字節(jié)的閃存存儲器、12位DAC有一個、工業(yè)溫度范圍為-40℃—85℃、1個FSMC接口、3個SPI，芯片種類多，覆蓋面廣，還包括有4個通用定時器、5個串口以及112個通用IO口等。該單片機(jī)不能獨立工作，必須提供相關(guān)外圍電路，電控系統(tǒng)的兩大控制器模塊主要是依據(jù)STM32最小系統(tǒng)來完成設(shè)計和功能實現(xiàn)的[7]。包括以下幾個模塊：電源系統(tǒng)電路模塊、電源防干擾電路模塊、復(fù)位電路模塊、啟動模式接口模塊、下載調(diào)試接口模塊、串行通信接口等模塊[8]。Vref+/Vref-管腳與VDDA/VSSA兩組管腳用來防干擾電路。B00T0和B00T1兩個管腳來設(shè)置單片機(jī)的啟動模式。STM單片機(jī)的PD0-PD3，PF2-PF5，PB6-PB9，PG11-PG14分別與驅(qū)動芯片的四條電線相連接，用來完成單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的控制。3.2.2電源系統(tǒng)電路電源電路是STM32微處理器的關(guān)鍵部位，它的存在基本上決定了此部分系統(tǒng)整體的穩(wěn)定可靠性能。在這個部分我們需要考慮多個因素，包括電源的額定電壓，輸入輸出電流以及電磁波對電源系統(tǒng)的干擾。由于本處理器需要3.3v的額定電壓，所以在選擇JCA10電源時需要將通過該電源的+5v電壓轉(zhuǎn)換成+3.3v，這個時候用穩(wěn)壓芯片來完成此工作，電源電路圖如下所示[10]：圖3-2電源電路圖3.2.3防干擾電路由于我們在選擇電源系統(tǒng)的時候需要將+5v轉(zhuǎn)換為+3.3v，在這個過程中有可能會出現(xiàn)一些電磁波從而對電源系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。所以為了避免這種情況的出現(xiàn)，在高電壓的輸入端和低電壓的輸出端都加上100μF/16V的鉭電容。但是STM32單片機(jī)中由兩組管腳的容易發(fā)生損壞，降低了電源的抗干擾能力，所以采用兩個10μF/16V的高頻瓷介電容和一個10-100μH的電感放在這個回路中來構(gòu)成防干擾電路[11]。3.2.4復(fù)位電路為了保證整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行工作，所以復(fù)位電路是系統(tǒng)中必不可少的一部分。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題時，復(fù)位電路會把電路恢復(fù)到原始的狀態(tài)。這里我們采用低電平復(fù)位，用10K的電阻和0.1μF的電容構(gòu)成整個復(fù)位電路，復(fù)位電路原理圖如下所示[10]：圖3-3復(fù)位電路原理圖3.2.5STM32單片機(jī)啟動模塊設(shè)計STM32F103ZET6芯片一共有三種啟動模式，并且通過BOOT0和BOOT1這兩個管腳接口來進(jìn)行操作，三種模式分別是用戶閃存存儲器、SRAM以及系統(tǒng)存儲器。通過設(shè)置兩個管腳的參數(shù)來改變它的電平狀態(tài)從而控制程序的運(yùn)行。在本課題中我們選用用戶閃存存儲器，并且設(shè)置管腳BOOTO為0，管腳BOOT1為0。它的電路圖如下圖所示：圖3-4啟動模式電路圖3.2.6雙單片機(jī)模塊設(shè)計本設(shè)計使用SPI連接方式對兩個單片機(jī)進(jìn)行連接，因為他的同步性，傳輸速度都非常優(yōu)秀。SPI組成也很簡單，由兩個移位寄存器組成，主機(jī)控制時鐘，從機(jī)將需要采集的數(shù)據(jù)信號由相應(yīng)的傳輸信號和移位脈沖傳輸?shù)街鳈C(jī)的寄存器當(dāng)中。他的連接方式如圖所示：圖3-5電路連接圖3.3現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)它的作用主要是將鈔票運(yùn)送到現(xiàn)金打捆機(jī)上，為現(xiàn)金打捆工作奠定基礎(chǔ)。3.3.1現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)功能現(xiàn)金轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)整體主要是由接鈔托盤、接鈔機(jī)構(gòu)、送鈔機(jī)構(gòu)、卸鈔機(jī)構(gòu)以及控制接鈔托盤的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。對于他的功能是負(fù)責(zé)將現(xiàn)金鈔票運(yùn)送到現(xiàn)金打捆機(jī)上。本課題的主要負(fù)責(zé)現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作流程以及檢測硬件設(shè)計工作。3.3.2現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作流程現(xiàn)金鈔票從存款模式經(jīng)過落到接鈔擋板上，在現(xiàn)金掉落的過程中，會有相應(yīng)的傳感器來捕捉信號，信號收集完之后緊接著會發(fā)送給單片機(jī)，由單片機(jī)來通過光電傳感器的信號確定鈔票的數(shù)目，確定好數(shù)目之后并進(jìn)行比較，看兩次鈔票數(shù)量是否一樣，一次為存款模式，另一次為光電傳感器的信號。當(dāng)兩次信號相同時，鈔票從接鈔擋板落到接鈔托盤上。這時要先判斷機(jī)構(gòu)是否復(fù)位置位，首先要通過I/O口確認(rèn)壓力開關(guān)1接鈔托盤是否復(fù)位，然后通過I/O口確認(rèn)壓力開關(guān)1接鈔擋板是否已經(jīng)置位。當(dāng)接鈔托盤和接鈔擋板分別復(fù)位以及置位時，機(jī)構(gòu)順利工作，進(jìn)行下一工作過程。接下來要對鈔票進(jìn)行壓直夾緊操作，這時要通過I/O口確認(rèn)壓力開關(guān)2是否已經(jīng)置位，置位時鈔票繼續(xù)運(yùn)送到現(xiàn)金打捆機(jī)上，當(dāng)成功到達(dá)現(xiàn)金打捆機(jī)上時，光電傳感器二和光電傳感器三會同時感應(yīng)到鈔票信號。當(dāng)現(xiàn)金鈔票順利從現(xiàn)金打捆機(jī)出來的時候，現(xiàn)金鈔票會進(jìn)入卸鈔機(jī)構(gòu)，此時打捆工作完成，接下來進(jìn)行卸鈔工作。現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作流程圖如下：圖3-6工作流程圖3.3.3現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)硬件設(shè)計前邊已經(jīng)提到，我們選擇的時M12型光電傳感器，他與STM32數(shù)據(jù)采集控制器相連接，負(fù)責(zé)收集鈔票信號，并由單片機(jī)將信號傳輸給上位機(jī)。當(dāng)鈔票信號與存款模式中鈔票數(shù)量不同時，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制器不發(fā)出下一階段操作指令，當(dāng)兩次鈔票數(shù)量相同時，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)出操作指令，進(jìn)行下一階段操作。壓力開關(guān)選用DF2-01型，前邊已經(jīng)提到。他與STM32數(shù)據(jù)采集控制器相連接，安裝在接鈔托盤上負(fù)責(zé)檢測接鈔托盤和壓鈔板的復(fù)位置位情況。當(dāng)接鈔托盤的壓力開關(guān)檢測到接鈔托盤呈45度角時，鈔票將順著接鈔托盤下滑到接鈔機(jī)構(gòu)中。壓鈔側(cè)板的壓力開關(guān)檢測到鈔票已經(jīng)壓緊時，數(shù)據(jù)采集控制器會發(fā)出指令將鈔票運(yùn)到送鈔機(jī)構(gòu)。3.4現(xiàn)金打捆機(jī)設(shè)計現(xiàn)金打捆機(jī)作為整個系統(tǒng)中不可或缺的一部分，我們采用STM32作為主要控制器。利用單片機(jī)STM32與微動開關(guān)壓力開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)一起來控制現(xiàn)金打捆機(jī)的進(jìn)帶、收帶、再收緊的過程，最后完成熱合剪切的動作。當(dāng)工作過程發(fā)生問題時,系統(tǒng)會通過輔助程序復(fù)位工作過程。3.4.1現(xiàn)金打捆機(jī)工作流程前邊已經(jīng)提到，現(xiàn)金打捆機(jī)一共包含四個流程，分別為送帶、緊帶、再收緊、熱合剪切這四個過程。詳細(xì)步驟如下：送帶：進(jìn)收帶電機(jī)正轉(zhuǎn)開始進(jìn)帶，捆扎帶開始向前走，進(jìn)帶完成之后進(jìn)收帶電機(jī)停止工作?，F(xiàn)金打捆機(jī)帶道上有一個微動開關(guān)，當(dāng)捆扎帶觸碰到微動開關(guān)時，說明送帶完成。緊帶：進(jìn)帶完成之后，接下來由壓頭電機(jī)先把捆扎帶開頭固定，壓緊之后壓頭電機(jī)停止工作。然后進(jìn)收帶電機(jī)反轉(zhuǎn)收帶直到收緊。捆扎帶收緊時，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)捆扎帶收緊時，壓力開關(guān)處于置位狀態(tài)。當(dāng)壓力開關(guān)未置位時，說明捆扎帶未收緊。再收緊：捆扎帶開頭已經(jīng)固定，接下來需要用固定壓頭正轉(zhuǎn)，把捆扎帶尾部固定。這個過程的意義主要就是將鈔票徹底捆扎收緊。熱合剪切：當(dāng)捆扎帶完全被收緊時，步進(jìn)電機(jī)開始進(jìn)行對捆扎帶的熱合剪切工作，因為是熱合剪切，所以在對捆扎帶進(jìn)行剪短的過程中捆扎帶也會融合到一塊。四個步驟完成之后，各個電機(jī)依次復(fù)位反轉(zhuǎn)，現(xiàn)金打捆完成[9]。現(xiàn)金打捆機(jī)現(xiàn)金打捆機(jī)硬件如下圖所示[10]：圖3-7現(xiàn)金打捆機(jī)流程圖3.4.2打捆機(jī)控制模塊設(shè)計打捆機(jī)構(gòu)的控制原理主要是對步進(jìn)電機(jī)的控制，由現(xiàn)金打捆機(jī)構(gòu)中的傳動軸來控制壓頭的升降從而控制步進(jìn)電機(jī)。打捆機(jī)的實現(xiàn)方法是通過步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，設(shè)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為Q，打捆機(jī)中壓頭需要上升或下降的距離為h，機(jī)械傳動的轉(zhuǎn)化系數(shù)為q，那么得到本設(shè)計中用到的是四相八拍的步進(jìn)電機(jī)，減速比為1/64，它的步距角為6.625/64度。則步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈就需要360/步距角的度數(shù)，算出來等于4096，所以步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要4096個脈沖信號。我們知道電機(jī)所需要轉(zhuǎn)動的總?cè)?shù)為Q，設(shè)步進(jìn)電機(jī)總的脈沖數(shù)為P，我們可以得知P=4096*Q=由上述公式我們可以得出并且算出步進(jìn)電機(jī)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)需要的脈沖總個數(shù)。而速度是由脈沖信號的頻率決定的，脈沖信號的頻率是由時鐘頻率，預(yù)分頻值，計數(shù)周期來決定，時鐘的周期頻率以及計數(shù)周期一般是不會發(fā)生改變的，所以只要改變PWM的值就可以使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。當(dāng)需要改變步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向時，只需變動脈沖的順序即可[9]。3.4.3現(xiàn)金打捆機(jī)硬件設(shè)計前邊我們已經(jīng)提到步進(jìn)電機(jī)為28BYJ48型電機(jī)，驅(qū)動芯片為ULN2003型驅(qū)動芯片。在整個步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的位移時通過脈沖數(shù)來控制的，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度是由脈沖頻率來決定的[13]。前邊我們已經(jīng)詳細(xì)描述了步進(jìn)電機(jī)以及驅(qū)動芯片的選型及工作原理。28BYJ48型電機(jī)與ULN2003型驅(qū)動芯片的沒有比較多的連接方式，他的連接方式相對單一，連接方式如下圖所示：圖3-8電機(jī)與驅(qū)動芯片連接圖首先先把紅色的電源線連接上，他的電壓是5V。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片分別對應(yīng)著接口P1.0-P1.3，他們再與STM32單片機(jī)相連接，具體連接方法如下：對步進(jìn)電機(jī)來說，四個驅(qū)動芯片和步進(jìn)電機(jī)是相同的，所以步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動芯片之間的連接是一樣的。而單片機(jī)只有一個，所以主要是連接驅(qū)動芯片和STM32單片機(jī)之間的連線。對步進(jìn)電機(jī)0來說，驅(qū)動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應(yīng)STM32單片機(jī)上邊的PD0-PD3端口。對步進(jìn)電機(jī)1來說，驅(qū)動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應(yīng)STM32單片機(jī)上的PF2-PF5端口。對步進(jìn)電機(jī)2來說，驅(qū)動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應(yīng)STM32單片機(jī)上的PB6-PB9端口。對步進(jìn)電機(jī)3來說，驅(qū)動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應(yīng)STM32單片機(jī)上的PG11-PG14接口。前邊已經(jīng)提到溫度傳感器的型號為WZP-PT100鉑熱電阻溫度傳感器，他安裝在熱合剪切壓頭的熱合片下方，負(fù)責(zé)檢測熱合剪切過程中熱合板的溫度是否達(dá)到預(yù)設(shè)值170°。當(dāng)達(dá)到溫度時。由單片機(jī)向驅(qū)動芯片發(fā)送驅(qū)動信號進(jìn)行操作，當(dāng)沒有到達(dá)指定溫度時，單片機(jī)不發(fā)送命令?，F(xiàn)金打捆機(jī)中選擇與上述現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一樣的壓力開關(guān)，兩個壓力開關(guān)一個安裝在現(xiàn)金打捆機(jī)捆扎帶帶道的終點位置，當(dāng)送帶到達(dá)指定位置時，壓力開關(guān)置位，另一個安裝在壓頭的接觸遠(yuǎn)端，判斷捆扎帶是否收緊。現(xiàn)金打捆機(jī)中的光電傳感器選型上文已經(jīng)提到，他安裝在現(xiàn)金打捆機(jī)的始端和終端，當(dāng)兩端同時檢測到鈔票信號時，說明鈔票已經(jīng)到位。3.5本章小結(jié)設(shè)計了ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的工藝流程。完成了對STM32單片機(jī)的詳細(xì)介紹以及部分端口連接方法。完成了現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的流程以及硬件設(shè)計。完成了對現(xiàn)金打捆機(jī)的流程以及硬件設(shè)計。第4章ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的軟件設(shè)計硬件部分的設(shè)計已經(jīng)完成，接下來主要對軟硬件聯(lián)合調(diào)試的過程進(jìn)行設(shè)計，整個設(shè)計不僅需要硬件的配合，更需要軟件賦予其靈魂。4.1主程序設(shè)計按照ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)建立軟件所需要的功能，并且進(jìn)行各個軟件相關(guān)功能的實現(xiàn)，具體功能體現(xiàn)下面詳細(xì)介紹。主程序大體流程圖如圖所示：圖4-SEQ圖\*ARABIC\s11主程序流程圖因為STM32通信控制器的功能是數(shù)據(jù)的傳輸與截獲，STM32數(shù)據(jù)采集控制器的主要功能是數(shù)據(jù)信號的采集與對現(xiàn)金打捆機(jī)的控制，所以相應(yīng)的對軟件進(jìn)行設(shè)計。4.2數(shù)據(jù)傳輸與截獲程序設(shè)計數(shù)據(jù)的傳輸與截獲功能主要通過單片機(jī)中的USART2和USART3接口實現(xiàn)，其中USART2連的是系統(tǒng)中的存款模塊，USART3接口連的是系統(tǒng)中的顯示控制模塊即上位機(jī)。USART2即接口2和USART3即接口3通過STM32通信控制器相連接并對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，所以整個部分是串聯(lián)起來，保證了數(shù)據(jù)傳輸和截止檢測的效率。透明傳輸主要是說把通過由USART2接口得到的數(shù)據(jù)再由USART3接口發(fā)出去，然后USART3接口得到的數(shù)據(jù)再由USART2發(fā)出去，兩者實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。數(shù)據(jù)截獲是檢驗接口二的數(shù)據(jù)是否為VENDVALID。主要流程如下圖所示：圖4-SEQ圖\*ARABIC\s12數(shù)據(jù)傳輸與截獲流程圖下面給出他主要實現(xiàn)程序：4.3數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計數(shù)據(jù)采集需要采集的數(shù)據(jù)有在存款模式中對兩次鈔票數(shù)目信號的對比；在現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中接鈔托盤是復(fù)位還是置位，置位時接鈔托盤呈現(xiàn)45度角，復(fù)位時呈現(xiàn)0度角；在現(xiàn)金輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的現(xiàn)金鈔票的夾鈔側(cè)板上鈔票是否被夾緊；現(xiàn)金打捆機(jī)上現(xiàn)金鈔票是否到達(dá)現(xiàn)金打捆機(jī)的指定地點；捆扎帶是否夠用；剪切機(jī)的刀頭溫度是不是達(dá)到指定溫度。將上述的數(shù)據(jù)定義為7個事件，分別為[10]:01:NOT_EQUAL[]={0xFC,0x05,0x15,0x85,0x5D};02:NOT_0RESET[]={0xFC,0x05,0x15,0xE6,0x6D};03:NOT_45RESET[]={0xFC,0x05,0x15,0xC7,0x7D};04:NOT_TIGHT[]={0xFC,0x05,0x15,0x20,0x0D};05:NOT_ARRIVAL[]={0xFC,0x05,0x15,0x01,0x1D};06:BELT_LACK[]={0xFC,0x05,0x15,0x62,0x2D};07:TEMPERATURE_WRONG[]={0xFC,0x05,0x15,0x43,0x3D}。數(shù)據(jù)采集流程圖如下[10]：圖4-SEQ圖\*ARABIC\s13數(shù)據(jù)采集流程圖4.4雙單片機(jī)通信程序設(shè)計根據(jù)前邊敘述可知，兩個單片機(jī)STM32通信控制器和STM32數(shù)據(jù)采集控制器主要是通過SPI接口來實現(xiàn)，兩個單片機(jī)各自有相應(yīng)的SPI接口，接口有三個為SPI1、2、3，每個SPI基本上有四個引腳，分別是MISO、NSS、MOSI、SCK.而且這幾個接口與它的功能是相對應(yīng)的，先初始化，再設(shè)置高低電平，主機(jī)設(shè)置為高電平，從機(jī)設(shè)置為低電平，然后設(shè)置好主從單片機(jī)全雙工通信模式。接下來通過對SPI的程序進(jìn)行設(shè)置。下面給出他的主要程序[12]：4.5現(xiàn)金打捆控制程序設(shè)計本設(shè)計采用通過用STM32單片機(jī)來控制四個步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)從而完成對現(xiàn)金打捆的控制，因為相對于傳統(tǒng)的打捆機(jī)來說，此設(shè)計精度更高，消耗成本相對較低。其中主要包括以下幾方面：（1）第一步是控制好步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的步數(shù)，通過控制PWM的脈沖數(shù)來控制步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)，進(jìn)一步可以通過調(diào)節(jié)計數(shù)周期、時鐘頻率來設(shè)置PWM的總脈沖數(shù)。（2）第二步因為要協(xié)調(diào)好現(xiàn)金打捆機(jī)的打捆時間，所以控制好步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就顯得尤為重要。（3）捆扎帶的收緊在打捆過程中也是相對重要的一個過程，所以這一步就是要控制好步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。（4）最后一步是關(guān)于現(xiàn)金是否到達(dá)現(xiàn)金打捆機(jī)所規(guī)定的位置，這里需要用到光電傳感器來判斷鈔票的位置。判斷鈔票的位置之后，還要調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，該正傳時必須要正傳，反轉(zhuǎn)時必須要反轉(zhuǎn)，這里我們通過壓力開關(guān)和微動開關(guān)所產(chǎn)生的信號來控制。在上述數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計中已經(jīng)設(shè)計好了打捆機(jī)打捆過程中可能出現(xiàn)的7個事件，在這里將這7個事件應(yīng)用到現(xiàn)金打捆機(jī)控制過程中。現(xiàn)金打捆機(jī)具體流程圖如下所示[10]：圖4-SEQ圖\*ARABIC\s14現(xiàn)金打捆機(jī)控制流程圖在進(jìn)行現(xiàn)金打捆機(jī)打捆之前，首先要進(jìn)行STM32單片機(jī)的初始化工作，完成這個工作的前提就是設(shè)置好系統(tǒng)所需要的預(yù)定值，從而完成現(xiàn)金打捆工作。PWM所產(chǎn)生的脈沖信號從而對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，下面給出PWM主要的設(shè)計程序：4.6本章小結(jié)本章完成了對STM32通信控制器的數(shù)據(jù)傳輸與截獲程序進(jìn)行了設(shè)計，對STM32數(shù)據(jù)采集控制器的數(shù)據(jù)采集程序進(jìn)行了設(shè)計，同時也對兩個單片機(jī)之間的通信連接進(jìn)行了程序設(shè)計，最后對單片機(jī)與打捆機(jī)之間控制進(jìn)行了程