ATM出钞模块的控制系统设计

自控与测量自控与测量 121Electronic Design & Application World-Nikkei Electronics China 前言 ATM机的核心部件是出钞模 块 它是集电子 机械于一体的自 动化装置 到现在为止 只有几个 发达国家可以研发和制造 但随着 我国机械制造和自动控制技术的提 高 完全有能力研制出适合中国国 情的ATM出钞模块 ATM出钞模块的结构 ATM出钞模块一般由上 下两 层功能模块组成 上层为验钞 送钞 及废钞回收模块 下层为钞箱及挖钞 模块(由1~4个结构相同的挖钞单元 组成) 其结构示意图如图1所示 验钞及送钞模块的作用是对由 供钞模块挖出的每张钞票进行高度 厚度以及倾斜度进行检测 通过控制 分拣器把不合格的钞票送进废钞箱 而合格的钞票则送到叠钞器 最后由 送钞机械手把整叠的钞票送到出钞 口 完成一次出钞操作 如客户超时 不取款 则把钞票收回并放到回钞箱 里 挖钞模块的作用是放置钞箱并 根据指令把钞票从钞箱中一张一张地 挖出来 挖钞方式有两种 真空吸钞 和摩擦出钞 这两种方式各有千秋 真空吸钞精确可靠 容易维护 但出 钞速度较慢(1~2张/秒) 目前只有 NCR公司使用 而摩擦出钞技术的优 点是出钞速度快(5~7张/秒)为绝大 部分ATM厂商所采用 ATM出钞模块控制系统的 硬件设计 整个控制系统的主要功能就是 通过各种电子电路驱动电磁阀 单 双向电机和步进电机 以实现 对整个出钞模块的所有机械部件的 动作 并对各种开关量输入(如光电 感应器 微动开关 高低电平等)和 各种物理参数测量电路的直流电压 信号(如单张 整叠钞票厚度)做实 时 连续的检测 根据检测结果及 时调整机械部件的动作 保障顾客 在取钞过程中的正确 安全稳定运 行 同时 在运行过程中出现故障 时能够记录故障状态 给出错误代 ATM出钞模块的控制系统设计 神州数码商用设备本部技术中心 熊志金 孙廷 摘 要 本文着重介绍了ATM出钞模块的基本结构和工作原理 并对控制系统的硬件和软件设计进行了详尽 的描述 给出了ATM出钞模块控制系统的软 硬件结构框图 关键词 ATM出钞模块 控制系统 图1 ATM出钞模块结构示意图 2006.7 电子设计应用 www.eaw.com.cn 自控与测量自控与测量 122 码 并进行相应的故障处理 为维 护人员提供准确的参考数据 控制 系统的硬件结构如图2所示 MSC1210Y5单片机简介 MSC1210Y5PAGT是TI公司 生产的集成数字/模拟混合信号单 片机 具有运行速度快 功耗低等 特点 其时钟频率最高可达 3 3 MHz运行速度高达825 MIPS具 有很强的数据处理能力 芯片内集 成了大量的模拟和数字外围模块 内含32KB的Flash程序存储器 并 具有多重密码锁死(LOCK)功能 保密性较强 在对Flash程序存储 器编程方面 可通过SPI串行接口 或一般的编程器进行重新编程 因 而可对用MSC1210Y5组成的系统 进行在系统编程 给新产品的开 发 老产品升级和维护带来极大的 方便 单片机内还包含8通道模拟 信号输入 1~128倍可编程增益放 大器 24位高精度A/D转换器 非 常适合钞票厚度检测等模拟信号的 处理 钞票厚度信号采集电路 本系统采用电涡流传感器对钞 票的厚度进行采集 电涡流传感器 能静态和动态的非接触 高线性 度 高分辨率地测量被测金属导体 表面与探头表面的距离 将位置信 号转换成模拟电压信号 然后通过 CPU内部的24位高精度ADC进行 转 换 检 测 精 度 可 以 达 到 0.0005mm CPLD电路 为了简化硬件电路结构 提高 系统的集成度和可靠性 同时 也 减轻应用系统中处理器的负担 采 用了基于CPLD 的步进电机控制电 路 把处理器接口逻辑 步进电机 转速和转动角度控制 环形脉冲分 配器 斩波恒流驱动逻辑等几个模 块在一个CPLD 器件中实现 实现 系统的挖钞时序控制 步进电机控 制的逻辑如图3所示 通信和在线编程电路 出钞模块和主机的通信接口采 用RS-232C接口 通过CPU的串行 口0来实现通信 接口芯片采用 MAX3232MCU的在线编程与通 信电路共用CPU的串行口0 二者 之间通过跳线来实现接口的转换 在 线编程时 PC将产生RST信号,RST 信号经过MAX3232转换成TTL电 平信号给MCU编程信号PSEN MCU复位后开始接收下载的程序 键盘和显示电路 键盘和显示电路的主要功能 是在没有外部主机的情况下 维 护人员也可以对出钞模块进行相 应的操作 通过键盘输入相应的 命令 并将执行结果在LED上显 示出来 LED显示采用静态方式 通过CPU的串口和74LS164串行 移位来实现 大大节省了CPU资 源 图2 控制系统的硬件结构 图3 步进电机控制的逻辑图 2006.7 电子设计应用 www.eaw.com.cn 自控与测量自控与测量 124 出钞模块控制系统软件设计 出钞模块控制系统软件结构 出钞模块控制软件主要接收 ATM主机的控制命令 根据这些命 令执行相应的功能操作 并将执行 结果送回到ATM主机 因此可以将 ATM出钞模块的控制软件划分为 通信模块和命令功能模块 通信模 块实现ATM出钞模块与ATM主机 之间的信息交换 命令功能模块主 要实现挖钞命令 送钞命令 未取 钞回收命令 通道清理与复位命 令 获取钞箱信息命令 出钞口取 钞检测命令和拒绝命令操作 ATM 主机通过发送这些命令实现顾客在 ATM机上的取款操作 整个控制系 统软件主程序如图4所示 通信模块 出钞模块通信采用中断方式 CPU接收到一个命令包之后 设立 一个标志 主程序检测到这个标志 后就读取命令包 出钞模块在执行命令后 以一 定格式将命令的执行结果返回到PC 主机 在执行命令过程中出钞模块 不接收命令 直到命令返回 命令功能模块 命令功能模块实现挖钞命令 送钞命令 未取钞回收命令 通道 清理与复位命令 获取钞箱信息命 令 出钞口取钞检测命令和拒绝命 令操作 ATM主机软件在启动时 先要发送通道清理与复位命令 检 测出钞模块的状态 进行一次完整 的取款操作需要依次发送获取钞箱 信息命令 挖钞命令 送钞命令和 出钞口取钞检测命令 如果在规定 的时间内检测到钞票没有取走 则 发送未取钞回收命令 将出钞口钞 票回收 拒绝命令是在挖钞命令执 行出错的时候发送 每个命令都必 须按照这个顺序来发送 否则被视 为非法命令 不予执行 1通道清理与复位命令 此命令的主要功能是复位出钞 模块内部寄存器 清理挖钞通道和 送钞通道 如果有残余钞票在通道 中 则将其送入回收箱 同时检测 各个部件是否正常 ATM主机软件 在启动时 首先要发送此命令对出 钞模块进行通道清理和复位 出钞 模块将相应的执行结果返回到控制 主机 如果出钞模块有故障返回 码 表示出钞模块不能正常工作 ATM主机控制软件需要停止取款 的功能 并给出相应的故障提示 等待维护 2获取钞箱信息命令 此命令的主要功能是出钞模块 将模块中钞箱的配置信息 包括各 图4 控制系统软件主流程图 自控与测量自控与测量 125Electronic Design & Application World-Nikkei Electronics China 个钞箱中钞票的面额和币种信息返 回给主机控制软件 在有取款操作 时 主机控制软件通过这些信息来 分配每个钞箱的出钞数量 3挖钞命令 此命令的功能是执行主机控制 软件所分配的各个钞箱的出钞数量 在对每个通道钞箱进行挖钞操作时 都要对钞票进行检测 如果有尺寸 或者厚度不合格的 则打开分拣器 将其送入废钞箱中 将合格的钞票 送到叠钞板上 整个命令执行完成 后将各个钞箱的出钞数量和废钞数 量返回到主机 等待主机控制软件 发送下一个命令 即送钞命令 4送钞命令 此命令的主要功能是把叠钞板 上的钞票送到闸门口 取款人就可 以将钞票拿走 5出钞口检测命令 此命令的主要功能是检测闸门 口的钞票是否被拿走 并将信息返 回到主机 如果检测到钞票已经拿 走 机械手将回到原始位置 6未取钞回收命令 如果在银行规定的时间内(一般 是30秒 时间由主机控制软件控制) 闸门口的钞票都未拿走 主机控制软 件将发送此命令 通知出钞模块将闸 门口钞票回收 送入回收箱中 7拒绝命令 在挖钞命令执行过程中出现了 故障 整个命令未成功执行 或者 是挖钞命令执行成功 但由于某些 原因 不能进行送钞操作 此时主 机控制软件需要发送拒绝命令 通 知出钞模块将叠钞板上的钞票送入 回收箱中 结语 由于篇幅所限 本文只能从出 钞模块控制系统的功能着手对整个 控制系统做一个简单的介绍 本文 所介绍的出钞模块控制系统已应用 于ATM机中 实践证明 系统可靠 稳定 参考文献 1.邓宏彬等编著.MSC121X系 统级单片机原理与应用. 北京 机 械工业出版社 2004 2.艾克武等译. 嵌入式系统的C 程序设计.机械工业出版社,2002 目前 USB因其便捷性已经 在业界得到了广泛的应用 在 Sensors杂志做的一项调查中显 示 有30%的用户希望能在数据 采集系统中采用USB总线 NI最 新的数据采集系统CompactDAQ 通过结合USB接口即插即用的简 便性与模块化仪器的高性能和灵 活性 可以满足这些用户的需求 CompactDAQ基于高速的 USB 2.0接口 可方便地与PC机 或笔记本电脑连接 当它和所有I/ O模块连接到USB端口时 系统 会自动识别并配置它们 产品体 积只有25cm9cm9cm并可 用交流或11V30V的直流供电 非常适合于便携应用 该系统提供了一个8槽机箱 并在单个机箱内集成了信号接线 器 信号调理和ADC其I/O模块 可实现高达256通道的电气 物理 机械和声波信号的测量 目前在 CompactDAQ中可使用的模块有11 种 所有模块都可热插拔 并能进 行自动检测 系统中还为同步的模 拟和数字I/O提供了4路专用的USB 信号流 模块中采用了ADI和TI等公 司的先进器件和电路 其中的ADC 可提供24位的分辨率和3.2MSPS 的采样率 通过采用ADI公司新的 iCoupler数字隔离芯片 这些模块 还提供了高达2300Vrms的隔离保 护 为了提供更高的灵活性 C o m p a c t D A Q还包含用于 LabVIEWLabWindows/CVI以及 Visual Studio的NI-DAQmx驱动和 NI便携式CompactDAQ提供高速数据采集和USB连接性 测量服务软件 软件中包含有配 置管理和测试工具 DAQ助手向 导工具以及多线程和数据压缩等 高级功能 NI中国市场部经理朱君表 示 创建一个全新的数据采集 平台需要具有功能强大的数据总 线 全新的半导体技术 模块化 的系统 以及灵活易用的软件 CompactDAQ就是这样一款数据 采集和控制系统 它的推出使NI 具有了更加完整的数据采集平 台 和NI其他的测试平台相比 CompactDAQ非常适合于需要 256通道的模拟或数字I/O应用 应用领域可从车内测试到记录环 境数据 从便携式振动监视到导 弹制导控制 (磊) ATM出钞模块的控制系统设计 作者： 熊志金， 孙廷 作者单位： 神州数码商用设备本部技术中心 刊名： 电子设计应用 英文刊名： ELECTRONIC DESIGN & APPLICATION WORLD-NIKKEI ELECTRONICS CHINA 年，卷(期)： 2006，""(7) 被引用次数： 0次 参考文献(2条) 1.邓宏彬 MSC121X系统级单片机原理与应用 2004 2.艾克武 嵌入式系统的C程序设计 2002 相似文献(1条) 1.期刊论文 李庆莉 得利来:以顶尖出钞技术助力本土ATM厂商 -中国金融电脑2007,""(10) 在众多参展的ATM厂商中,得利来的身影显得有些特殊,没有一台ATM标志着"得利来制造",但却有大量ATM,特别是国产ATM,其核心部分出钞模块都出自得利来之手. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzsjyy200607024.aspx 授权使用：浙江工商大学图书馆(zjgsdxtsg)，授权号：0a698064-c750-4d4a-96c9-9e4201490037 下载时间：2010年12月4日