基于嵌入式紙幣識別系統的設計與實現

1 引言

紙幣識別系統已經廣泛應用于金融、商業、交通、電信、公用事業、文化娛樂等各個領域的自動存款機、自助信息亭、自動充值機、自動售貨機、自動售卡機、自動售票機、紙硬幣兌換機、自動繳費機等等。經過幾十年的發展,紙幣識別技術已經發展到了比較成熟的階段,能夠達到比較高的識別水平。識別器的機械、電機控制方面也已比較完善。但目前國內外主要廠商的主流產品都是基于單片機(無操作系統)，在功能、擴展性等方面比較有限。隨著技術的革新和自助服務在國內的迅速興起，基于單片機的紙幣識別系統已經越來越不能滿足市場需求。

基于單片機的紙幣識別系統中，由于處理器處理能力和系統資源的限制，采集系統在采集時獨占處理器，其他系統只有等采集結束后才能處理采集到的數據，這樣使得整個處理的時間延遲了不少。并且單片機本身功能簡單，對現在很多新增功能不能很好的支持。

本文從uClinux操作系統[1]和S3C4510B的特點[2]出發，結合紙幣識別系統采集系統的要求，采用中斷方式實現采集，本采集系統將采集到的數據送往非實時程序與采集系統共享的內存區，縮短了其他模塊的訪問時間，這樣將提高整個紙幣識別系統的并發處理能力，充分利用處理器的強大處理能力和系統資源。在軟件識別部分選取預處理之后的紙幣圖像的尺寸特征用模糊邏輯推理方法識別圖像的面值, 提取矩作為特征，采用RBF神經網絡來識別紙幣的正反面和正反向及判斷紙幣的真假，并通過實驗證明該系統的有效性和可行性。

2 特征采集系統

2.1 硬件簡介

特殊光發光/接收電路是紙幣識別系統的關鍵信號收集電路，具體結構如圖1所示。在紙幣通道上、下設有特殊光發光部件和接收部件，S3C4510B對發光部件進行強度控制。當有紙幣通過時，接收部件將檢測到的特殊光信號傳給模數轉換器TLC1543。共有三路類似的特殊光發光/接收電路，這三路信號通過TLC1543后由SPI串行總線傳回S3C4510B。

圖1 特殊光發光/接收電路

光有以上特殊光發光/接收電路還是不夠的，要采集多個不同點的信息還要借助其他的硬件設備，碼盤光耦信號收集電路和馬達電機驅動電路必不可少。

馬達電機的作用是帶動傳動裝置將放入紙幣通道的紙幣卷進紙幣器。在紙幣通道上下都有特殊的發光部件和接受部件，它們在紙幣被卷入紙幣器時是保存不動的，那么紙幣上的多個點就能被特殊的發光部件掃描，這樣就實現了對紙幣上多個點的數據采集。馬達電機驅動電路如圖2所示。S3C4510B通過大電流電機驅動芯片L298驅動步進電機，電機的過載信號也由L298傳回。

圖2 馬達電機驅動電路

碼盤是安裝在電機旁對電機進行測速的角度傳感器，碼盤光耦是測速光信號的發生器和接收器。碼盤光耦將接收到的信號經施密特觸發器整形后，傳送到S3C4510B的I/O口。這個電路對實現采集系統的意義重大。而本文所設計的采集系統也是依賴這一電路產生的反饋信號，形成中斷，從而實現對采集數據的讀取。碼盤光耦信號收集電路如圖3 所示。