【基于單片機的ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的設計11000字（論文）】

基于單片機的ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的設計ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)是把現(xiàn)在市面上普遍流行的ATM機的自動存款功能、點鈔功能，以及現(xiàn)金打捆機對現(xiàn)金的自動打捆功能融合到一塊，大大提高了現(xiàn)在金融機構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單片機的基礎上設計的。其中包含對存款模塊通信協(xié)議的分析之后并進行拓展，并且制定了如何獲取鈔票信號。本設計使用了STM32的通信控制器以及STM32的數(shù)據(jù)采集控制器，在STM32單片機的基礎上，將現(xiàn)金輪轉機構和現(xiàn)金打捆機連到一起，對現(xiàn)金打捆系統(tǒng)整體的硬件和軟件進行設計，使系統(tǒng)完成ATM現(xiàn)金打捆功能。仿真結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)進行多方面的比對以及硬件的選型之后，整體上運行可靠，在以后的生產(chǎn)生活中具有很好的應用價值。關鍵詞：ATM；STM32單片機；現(xiàn)金打捆機目錄TOC\o"1-3"\h\u29620第1章緒論 第1章緒論1.1前言ATM是自動柜員機的英文簡稱，是AutomatedTellerMachine的縮寫，它是一種集合了計算機技術，機電技術為一體的高技術產(chǎn)品，是銀行實現(xiàn)自助服務的必要性設備[1]；具有自動存款，取款，查詢余額，轉賬匯款以及監(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構的工作效率?，F(xiàn)金打捆機是對成摞紙質紙幣進行捆扎的一種機器，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，保存以及運輸?shù)?。目前的金融機構工作人員都要對存入的現(xiàn)金進行清點，扎捆等操作，當現(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，同時也耗費了相當長的時間，影響了工作效率。所以ATM自動打捆系統(tǒng)的設計就非常有必要，長遠來看，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)金打捆機構系統(tǒng)的研究雖然起步比較晚，但是一直在針對這項技術不斷的進行探索，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)的很多關鍵技術，比如加密數(shù)字鍵盤、人機交互界面的使用、電子現(xiàn)金的應用等，除此之外，我國近些年還掌握了虹膜識別計數(shù)，并進行了廣泛的應用。這些關鍵技術的發(fā)明應用都表明了ATM現(xiàn)金打捆設計正在向著更高的水平前進，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。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：打捆機現(xiàn)在擁有自動識別厚度，自動預熱等功能。

（2）自動化：現(xiàn)在的打捆機機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)金打捆機已經(jīng)實現(xiàn)了根據(jù)鈔票的厚度而自動調節(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；打捆機只有一個對現(xiàn)金打捆的功能。所以本課題的任務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，大大提高金融機構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行研究：（1）整理并對存款模塊的通信協(xié)議做相應的修改。（2）采集收集故障信號和數(shù)據(jù)信號。（3）現(xiàn)金打捆機的硬件設計。（4）控制系統(tǒng)的軟硬件設計。第2章總體設計方案2.1技術可行性分析（1）傳感器技術：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，本設計中判斷鈔票的信號以及捆扎帶是否到達現(xiàn)金打捆機終點都需要用到傳感器技術來完成，所以在傳感器技術上具有可行性。（2）單片機技術：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，通過它與其他軟硬件相結合從而發(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)濟性：目前市場上只有單獨的ATM機，單獨的現(xiàn)金打捆機，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機和現(xiàn)金打捆機合二為一，在金融機構可以大大提高工作人員的工作效率，也能減少一些工作量。在本設計中零件可選擇性強，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設計要求ATM自動打捆系統(tǒng)選用單片機為核心控制器，主要實現(xiàn)功能如下：當現(xiàn)金進入現(xiàn)金輪轉機構時，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)信號會對相應機構進行復位。2.3存款模塊的功能以及拓展存款模塊由點鈔機構成，在系統(tǒng)中擔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入現(xiàn)金輪轉機構，同時將這個過程中所產(chǎn)生的信號產(chǎn)給其他模塊，進入現(xiàn)金輪轉機構之后，鈔票由現(xiàn)金輪轉機構把鈔票運轉到現(xiàn)金打捆機上，緊接著由現(xiàn)金打捆機完成對現(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去，即需要對存款模塊進行相應的功能拓展，拓展功能如下[3]：（1）（計數(shù)不相等命令）NOTEQUAL[21H]→RESET[20H]（存款模塊復位）（2）（接鈔托盤未0度復位命令）NOT0RESET[22H]→RESET[20H]（存款模塊復位）（3）（接鈔托盤未45度置位命令）NOT45RESET[23H]→RESET[20H]（存款模塊復位）（4）（夾鈔側板未夾緊命令）NOTTIGHT[24H]→RESET[20H]（存款模塊復位）（5）（現(xiàn)金鈔票沒有到位）NOTARRIVAL[25H]→RESET[20H]（存款模塊復位）（6）（缺少捆扎帶命令）BELTLACK[26H]→RESET[20H]（存款模塊復位）（7）（刀頭溫度命令錯誤）TEMPERATUREWRONG[27H]→RESET[20H]（存款模塊復位）2.4設計方案選擇及論證2.4.1單片機選擇及論證方案一：51單片機是目前使用比較多且較為簡單的一款單片機，它是所有51系列單片機的一個統(tǒng)稱。這款單片機擁有比較長的歷史，它編程相對容易而且功耗也低，對于剛剛入門的新手來說還是比較好入手的，但是它的運行速度相對較低，儲存量也對本設計來說相對較少，不太符合ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的設計方案二：STM32單片機屬于ST廠商，它相對于51系列單片機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。結論：STM32系列的單片機更符合ATM現(xiàn)金打捆的系統(tǒng)設計要求，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、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛[4]在現(xiàn)金輪轉機構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，具有較強的靈敏度，高選擇性，較低的功耗和較高的性價比，滿足此設計的基本需要。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，不太適合本設計。結論：M12傳感器功耗低，靈敏度強，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，導熱性能好，性價比高滿足本設計需要，而且此溫度傳感器可以與熱合壓頭結合在一起，能夠實時的把溫度傳給STM32單片機，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，材質為阻燃材料，具有較強的抗氧化性，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，不太適合在本設計中選用。結論：WZP-PT100鉑熱電阻溫度傳感器溫度傳輸穩(wěn)定，精確度高，價格合適滿足本設計需要。2.4.4壓力開關的選擇及論證方案一：歐姆龍D2F-01L擺桿型壓力開關，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)設計。方案二：E8AA-M10壓力開關由不銹鋼和硅膠組成，壓力感應范圍為0到490kpa，線性輸出為4到20mA，型號規(guī)格不太符合本設計。結論：歐姆龍D2F-01L擺桿型壓力開關使用壽命長，方便焊接，所以本設計選擇此型號的開關。2.4.5步進電機和驅動芯片的選型及論證此設計用的步進電機型號是28BYJ48，驅動芯片選用ULN2003。28BYJ48型號的電機與傳統(tǒng)電機相比沒有什么多大的區(qū)別，是四相八拍電機，電壓為平時的直流5V。因為采用的是步進電機，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動狀態(tài)。脈沖信號改變一個周期時，步進電機也會相應的運動一段距離。步進電機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]。四相八拍電機接收信號轉子會發(fā)生相應的轉動，一個脈沖信號對應轉子轉動0.9度。假如每秒接收400個脈沖的話，那么它一秒鐘就會轉360度。每秒轉一圈，一分鐘轉60圈。驅動芯片選用ULN2003型驅動芯片，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的最大驅動電壓。該驅動芯片在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、嵌入式、智能儀表、數(shù)字量輸入輸出等控制電路中，并且可以直接驅動繼電器等負載，它的工作電壓高、電流增益高、溫度范圍廣、驅動負載能力強，非常適合各類需要高速、大功率、步進電機驅動的系統(tǒng)[5]。28BYJ48型步進電機通過連續(xù)的脈沖信號進而實現(xiàn)對步進電機轉動方式進行控制，改變脈沖信號進而改變步進電機的脈沖角度，滿足本設計需要。ULN2003型驅動芯片功耗低，電壓高，可以直接通過單片機控制步進電機，而且他的驅動負載能力強，滿足本設計的需求。2.4.6驅動電源的選型及論證本設計所選的驅動電源需要有較強的抗干擾能力，高效率，頻率與現(xiàn)金打捆電機相匹配，同時也要保證步進電機與驅動電源使用時的穩(wěn)定性。根據(jù)上述要求，本設計選用JCA10開關電源。因為此開關電源工作效率高，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本章小結本章為ATM現(xiàn)金打捆機系統(tǒng)的方案設計，也是本系統(tǒng)的主要理論基礎，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)的硬件設計現(xiàn)金打捆機以及現(xiàn)金輪轉機構在整個ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)中起著至關重要的作用，所以本章主要對ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的硬件進行設計。3.1系統(tǒng)整體工藝流程首先現(xiàn)金鈔票從存款模塊進入到現(xiàn)金輪轉機構，鈔票先進入到現(xiàn)金輪轉機構中的接鈔擋板上，當檢測到接鈔擋板復位時，接鈔擋板打開由接鈔擋板落入接鈔托盤，然后接鈔擋板關閉，現(xiàn)金到達接鈔托盤之后，鈔票會順著接鈔托盤滑到接鈔機構，接鈔機構將鈔票壓直之后送到現(xiàn)金打捆機?，F(xiàn)金到達打捆機指定位置時，現(xiàn)金打捆機開始對鈔票進行送帶、緊帶、再收緊、熱合剪切流程，最后鈔票被打成捆送到鈔箱。單片機負責對整個過程中所產(chǎn)生的信號進行采集傳輸。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?，同時又能準確記錄點鈔信號；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)金打捆機中的光電傳感器作用是判斷鈔票是否到達指定位置。現(xiàn)金輪轉機構：現(xiàn)金輪轉機構主要由接鈔擋板，接鈔托盤，接鈔機構，送鈔機構組成，它主要負責將鈔票運送到現(xiàn)金打捆機上?，F(xiàn)金打捆機：對現(xiàn)金輪轉機構中送來的鈔票進行打捆，包括送帶，緊帶，再收緊，熱合剪切過程。3.2STM32單片機最小系統(tǒng)設計3.2.1單片機功能本設計選用的是STM32F103ZET6單片機。本設計一共使用兩個單片機，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[6]。該單片機的具體功能如下：該單片機為F通用類型，103增強型、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。該單片機不能獨立工作，必須提供相關外圍電路，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、復位電路模塊、啟動模式接口模塊、下載調試接口模塊、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B00T1兩個管腳來設置單片機的啟動模式。STM單片機的PD0-PD3，PF2-PF5，PB6-PB9，PG11-PG14分別與驅動芯片的四條電線相連接，用來完成單片機對步進電機的控制。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成防干擾電路[11]。3.2.4復位電路為了保證整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行工作，所以復位電路是系統(tǒng)中必不可少的一部分。當系統(tǒng)運行出現(xiàn)問題時，復位電路會把電路恢復到原始的狀態(tài)。這里我們采用低電平復位，用10K的電阻和0.1μF的電容構成整個復位電路，復位電路原理圖如下所示[10]：圖3-3復位電路原理圖3.2.5STM32單片機啟動模塊設計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)從而控制程序的運行。在本課題中我們選用用戶閃存存儲器，并且設置管腳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雙單片機模塊設計本設計使用SPI連接方式對兩個單片機進行連接，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，主機控制時鐘，從機將需要采集的數(shù)據(jù)信號由相應的傳輸信號和移位脈沖傳輸?shù)街鳈C的寄存器當中。他的連接方式如圖所示：圖3-5電路連接圖3.3現(xiàn)金輪轉機構設計現(xiàn)金輪轉機構它的作用主要是將鈔票運送到現(xiàn)金打捆機上，為現(xiàn)金打捆工作奠定基礎。3.3.1現(xiàn)金輪轉機構功能現(xiàn)金轉接機構整體主要是由接鈔托盤、接鈔機構、送鈔機構、卸鈔機構以及控制接鈔托盤的旋轉機構組成。對于他的功能是負責將現(xiàn)金鈔票運送到現(xiàn)金打捆機上。本課題的主要負責現(xiàn)金輪轉機構的工作流程以及檢測硬件設計工作。3.3.2現(xiàn)金輪轉機構的工作流程現(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，由單片機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。這時要先判斷機構是否復位置位，首先要通過I/O口確認壓力開關1接鈔托盤是否復位，然后通過I/O口確認壓力開關1接鈔擋板是否已經(jīng)置位。當接鈔托盤和接鈔擋板分別復位以及置位時，機構順利工作，進行下一工作過程。接下來要對鈔票進行壓直夾緊操作，這時要通過I/O口確認壓力開關2是否已經(jīng)置位，置位時鈔票繼續(xù)運送到現(xiàn)金打捆機上，當成功到達現(xiàn)金打捆機上時，光電傳感器二和光電傳感器三會同時感應到鈔票信號。當現(xiàn)金鈔票順利從現(xiàn)金打捆機出來的時候，現(xiàn)金鈔票會進入卸鈔機構，此時打捆工作完成，接下來進行卸鈔工作。現(xiàn)金輪轉機構工作流程圖如下：圖3-6工作流程圖3.3.3現(xiàn)金輪轉機構硬件設計前邊已經(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，負責收集鈔票信號，并由單片機將信號傳輸給上位機。當鈔票信號與存款模式中鈔票數(shù)量不同時，單片機數(shù)據(jù)采集控制器不發(fā)出下一階段操作指令，當兩次鈔票數(shù)量相同時，單片機數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)出操作指令，進行下一階段操作。壓力開關選用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責檢測接鈔托盤和壓鈔板的復位置位情況。當接鈔托盤的壓力開關檢測到接鈔托盤呈45度角時，鈔票將順著接鈔托盤下滑到接鈔機構中。壓鈔側板的壓力開關檢測到鈔票已經(jīng)壓緊時，數(shù)據(jù)采集控制器會發(fā)出指令將鈔票運到送鈔機構。3.4現(xiàn)金打捆機設計現(xiàn)金打捆機作為整個系統(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STM32與微動開關壓力開關和步進電機一起來控制現(xiàn)金打捆機的進帶、收帶、再收緊的過程，最后完成熱合剪切的動作。當工作過程發(fā)生問題時,系統(tǒng)會通過輔助程序復位工作過程。3.4.1現(xiàn)金打捆機工作流程前邊已經(jīng)提到，現(xiàn)金打捆機一共包含四個流程，分別為送帶、緊帶、再收緊、熱合剪切這四個過程。詳細步驟如下：送帶：進收帶電機正轉開始進帶，捆扎帶開始向前走，進帶完成之后進收帶電機停止工作?，F(xiàn)金打捆機帶道上有一個微動開關，當捆扎帶觸碰到微動開關時，說明送帶完成。緊帶：進帶完成之后，接下來由壓頭電機先把捆扎帶開頭固定，壓緊之后壓頭電機停止工作。然后進收帶電機反轉收帶直到收緊。捆扎帶收緊時，步進電機停止運行。當捆扎帶收緊時，壓力開關處于置位狀態(tài)。當壓力開關未置位時，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，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：當捆扎帶完全被收緊時，步進電機開始進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，各個電機依次復位反轉，現(xiàn)金打捆完成[9]。現(xiàn)金打捆機現(xiàn)金打捆機硬件如下圖所示[10]：圖3-7現(xiàn)金打捆機流程圖3.4.2打捆機控制模塊設計打捆機構的控制原理主要是對步進電機的控制，由現(xiàn)金打捆機構中的傳動軸來控制壓頭的升降從而控制步進電機。打捆機的實現(xiàn)方法是通過步進電機的轉速來實現(xiàn)，設步進電機轉動的圈數(shù)為Q，打捆機中壓頭需要上升或下降的距離為h，機械傳動的轉化系數(shù)為q，那么得到本設計中用到的是四相八拍的步進電機，減速比為1/64，它的步距角為6.625/64度。則步進電機轉一圈就需要360/步距角的度數(shù)，算出來等于4096，所以步進電機轉一圈需要4096個脈沖信號。我們知道電機所需要轉動的總圈數(shù)為Q，設步進電機總的脈沖數(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電機所轉的圈數(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的值就可以使步進電機的轉速發(fā)生改變。當需要改變步進電機轉動的方向時，只需變動脈沖的順序即可[9]。3.4.3現(xiàn)金打捆機硬件設計前邊我們已經(jīng)提到步進電機為28BYJ48型電機，驅動芯片為ULN2003型驅動芯片。在整個步進電機的控制系統(tǒng)中，步進電機的位移時通過脈沖數(shù)來控制的，步進電機的轉動速度是由脈沖頻率來決定的[13]。前邊我們已經(jīng)詳細描述了步進電機以及驅動芯片的選型及工作原理。28BYJ48型電機與ULN2003型驅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電機與驅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。步進電機驅動芯片分別對應著接口P1.0-P1.3，他們再與STM32單片機相連接，具體連接方法如下：對步進電機來說，四個驅動芯片和步進電機是相同的，所以步進電機與驅動芯片之間的連接是一樣的。而單片機只有一個，所以主要是連接驅動芯片和STM32單片機之間的連線。對步進電機0來說，驅動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應STM32單片機上邊的PD0-PD3端口。對步進電機1來說，驅動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應STM32單片機上的PF2-PF5端口。對步進電機2來說，驅動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應STM32單片機上的PB6-PB9端口。對步進電機3來說，驅動芯片上的P1.0-P1.3接口分別對應STM32單片機上的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，負責檢測熱合剪切過程中熱合板的溫度是否達到預設值170°。當達到溫度時。由單片機向驅動芯片發(fā)送驅動信號進行操作，當沒有到達指定溫度時，單片機不發(fā)送命令?，F(xiàn)金打捆機中選擇與上述現(xiàn)金輪轉機構中的一樣的壓力開關，兩個壓力開關一個安裝在現(xiàn)金打捆機捆扎帶帶道的終點位置，當送帶到達指定位置時，壓力開關置位，另一個安裝在壓頭的接觸遠端，判斷捆扎帶是否收緊?，F(xiàn)金打捆機中的光電傳感器選型上文已經(jīng)提到，他安裝在現(xiàn)金打捆機的始端和終端，當兩端同時檢測到鈔票信號時，說明鈔票已經(jīng)到位。3.5本章小結設計了ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的工藝流程。完成了對STM32單片機的詳細介紹以及部分端口連接方法。完成了現(xiàn)金輪轉機構的流程以及硬件設計。完成了對現(xiàn)金打捆機的流程以及硬件設計。第4章ATM現(xiàn)金打捆系統(tǒng)的軟件設計硬件部分的設計已經(jīng)完成，接下來主要對軟硬件聯(lián)合調試的過程進行設計，整個設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，并且進行各個軟件相關功能的實現(xiàn)，具體功能體現(xiàn)下面詳細介紹。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)金打捆機的控制，所以相應的對軟件進行設計。4.2數(shù)據(jù)傳輸與截獲程序設計數(shù)據(jù)的傳輸與截獲功能主要通過單片機中的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。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)金輪轉機構中接鈔托盤是復位還是置位，置位時接鈔托盤呈現(xiàn)45度角，復位時呈現(xiàn)0度角；在現(xiàn)金輪轉機構中的現(xiàn)金鈔票的夾鈔側板上鈔票是否被夾緊；現(xiàn)金打捆機上現(xiàn)金鈔票是否到達現(xiàn)金打捆機的指定地點；捆扎帶是否夠用；剪切機的刀頭溫度是不是達到指定溫度。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雙單片機通信程序設計根據(jù)前邊敘述可知，兩個單片機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)，兩個單片機各自有相應的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的，先初始化，再設置高低電平，主機設置為高電平，從機設置為低電平，然后設置好主從單片機全雙工通信模式。接下來通過對SPI的程序進行設置。下面給出他的主要程序[12]：4.5現(xiàn)金打捆控制程序設計本設計采用通過用STM32單片機來控制四個步進電機的正反轉從而完成對現(xiàn)金打捆的控制，因為相對于傳統(tǒng)的打捆機來說，此設計精度更高，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電機正反轉的步數(shù)，通過控制PWM的脈沖數(shù)來控制步進電機的步數(shù)，進一步可以通過調節(jié)計數(shù)周期、時鐘頻率來設置PWM的總脈沖數(shù)。（2）第二步因為要協(xié)調好現(xiàn)金打捆機的打捆時間，所以控制好步進電機的轉速就顯得尤為重要。（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電機的正反轉。（4）最后一步是關于現(xiàn)金是否到達現(xiàn)金打捆機所規(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，還要調整步進電機的正反轉，該正傳時必須要正傳，反轉時必須要反轉，這里我們通過壓力開關和微動開關所產(chǎn)生的信號來控制。在上述數(shù)據(jù)采集程序設計中已經(jīng)設計好了打捆機打捆過程中可能出現(xiàn)的7個事件，在這里將這7個事件應用到現(xiàn)金打捆機控制過程中?，F(xiàn)金打捆機具體流程圖如下所示[10]：圖4-SEQ圖\*ARABIC\s14現(xiàn)金打捆機控制流程圖在進行現(xiàn)金打捆機打捆之前，首先要進行STM32單片機的初始化工作，完成這個工作的前提就是設置好系統(tǒng)所需要的預定值，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電機進行控制，下面給出PWM主要的設計程序：4.6本章小結本章完成了對STM32通信控制器的數(shù)據(jù)傳輸與截獲程序進行了設計，對STM32數(shù)據(jù)采集控制器的數(shù)據(jù)采集程序進行了設計，同時也對兩個單片機之間的通信連接進行了程序設計，最后對單片機與打捆機之間控制進行了程