Arduino tabanlı banknot ayırma kontrol sistemi tasarımı
Chen Fangqi, Lin Ziyu, Huang Kaihong, Zhou Yujing, Zhao Jianzhu
(Mühendislik Fakültesi, Çin Ziraat Üniversitesi, Pekin 100083)
Arduino geliştirme kartına dayalı bir banknot ayırma ve sıralama kontrol sistemi tasarlayın. Sistem, kontrol çekirdeği olarak Arduino Mega2560 tek çipli mikro bilgisayarı kullanır, eksiksiz bir sistem oluşturmak için step motor sürücü kartı, renk sensörü, görüntü ekranı, ses çalma modülü vb.İle birlikte ve banknot sıralama, sınıflandırma, görüntüleme, ses yayını ve diğer işlevleri gerçekleştirir. Sistem, kontrol programları yazmak için Arduino IDE geliştirme ortamını kullanır, banknotların manuel sıralama sürecini simüle ederek banknot tasnifini gerçekleştirir, renk sensörleri ve algoritma kontrolü ile veri toplar, banknot sınıflandırmasını gerçekleştirir ve deneylerle tasarımın güvenilirliğini ve istikrarını kanıtlar.
Banknot sıralama; Arduino; banknot sınıflandırması; renk tanıma
Ülkemizde insansız otobüs bileti ödemelerinin önemli bir kısmı, küçük kupürler veya madeni paralar kullanan yolcular tarafından ödenmektedir.Kriptoların sayılması zor bir sorundur.Özellikle banknotların sınıflandırılması çok fazla manuel çalışma gerektirir ve otomatik sıralama cihazlarından yoksundur. Banknot ayıklama makinesinin yapısı karmaşık ve pahalıdır. Bu makale, banknot ayırma, sıralama, görüntüleme ve diğer işlevleri gerçekleştirebilen ve iyi bir uygulama imkânına sahip tam otomatik bir banknot ayırma ve ayırma makinesi önermektedir.
1 Sistem şeması tasarımı
Banknot tasnif bölümü: banknotları manuel olarak sıralama işlemini taklit edin: (1) dağınık banknotları ayağa kaldırın; (2) dikey veya eğimli banknotları aşağı çekmek için parmaklarınızı veya avuçlarınızı kullanın; (3) banknotları aşağı çekmek için parmaklarınızı veya avuçlarınızı kullanın Düzgünce itin. Banknotları ayırma sistemi 4 adımda tamamlanır: (1) banknotlar eğimli levhadan aşağı kayar; (2) hareketli levha banknotları titreştirmek için ileri geri hareket eder; (3) üst kadran dikey veya eğimli banknotları döndürür; (4) alt kadran Devrilmiş banknotu sola itin.
Banknot sınıflandırması: Farklı banknotlar arasında belirgin renk farklılıkları vardır.Renk sensörü her bir banknotun farklı kırmızı, yeşil ve mavi renk değerlerini (RGB) algılar, farklı banknotların RGB özelliklerini analiz eder ve karşılaştırır ve banknot sınıflandırmasını gerçekleştirir.
2 sistem yapısı
2.1 Banknot sıralama mekanizması
Banknotlar eğimli tahtadan aşağı kayarak biri hareketli tahta diğeri sabit tahta olmak üzere iki dikey tahta arasına girerler. Yatay ileri geri doğrusal hareket yapmak için hareketli plakayı kontrol etmek için step motor vidalı kaydırma tablasını kontrol ederek, iki plaka arasındaki mesafe periyodik olarak değiştirilir ve banknotlar yerçekimi etkisine düşmeye devam eder. Hareketli plaka ileri geri hareket ederken, üst kademeli motor dikey banknotları aşağı çekmek için zamanlama kayışı üzerindeki iğneyi tahrik eder ve alt kademeli motor, banknotları sağdan sola itmek için triger kayışı üzerindeki iğneyi tahrik eder. Sıralanan banknotlar, direksiyon dişlisi milinin dönüşünü kontrol ederek aşağıdaki banknot tasnif mekanizmasına düşer.
2.2 Banknot sınıflandırma kuruluşu
Banknotun üzerindeki renk tanıma sensörü sinyallerin toplanmasından sorumludur.Farklı banknotların banknotları farklı RGB'ye karşılık gelir ve 8G-4R-4B ikileme [1], farklı banknotların sınıflandırmasını gerçekleştirmek için önemli farklılıklar yaratmak için RGB sayısal işleme için kullanılır. Döndürme çarkını döndürmek için step motorunu kontrol ederek, tek banknot çıktısı gerçekleştirilir.Geçerli banknot değeri her tanındığında, alt kademeli motor kaydırma tablası, kayar tablanın üzerine sabitlenmiş toplama kutusunu ilerletmek veya geri çekilmek üzere sürmek için kontrol edilir, böylece İlgili toplama kutusuna farklı banknotlar düşmektedir. Sistem blok şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.
3 donanım parçası
Banknotların RGB verilerini toplamak için TCS3200 renk sensörü, veri işleme için ATmega2560 yongası ve Ardunio Mega 2560 kontrolüne dayalı bir sistem oluşturmak için step motor sürücü genişletme kartı olarak Ramps1.4 genişletme kartı ve a4988 sürücü kartı kullanılır. Her bileşen, her arayüzün yüksek ve düşük seviyeli çıkışı kontrol edilerek kontrol edilir, sinyal iletimi çoklu dijital arayüzler aracılığıyla gerçekleştirilir ve her bileşenin çalışma durumu, zaman sırasına göre I / O arayüzü aracılığıyla kontrol edilir. Sensörlerin normal envanterde aldığı sinyaller örneklenir, belirlenir ve tespit için temel olarak kaydedilir.Aynı zamanda kıymetli banknotun karakteristik sinyali karşılaştırma algoritmasına göre elde edilir. Banknotları sayarken, renk sensörü tarafından alınan sinyal parametreleri karşılaştırılır ve orijinal olarak kaydedilen sinyal parametreleri ile değerlendirilir ve talimatlar verilir Kademeli motor, vidalı kayar tablayı hareket ettirmek için tahrik eder ve farklı banknotlar karşılık gelen banknot toplama kutularına aktarılır.
3.1 MCU ünitesi
Temel devre kartı olarak Arduino Mega2560 kullanan sistemde en büyük özelliği 54 adete kadar dijital giriş ve çıkışa sahip olmasıdır.Özellikle çekirdek olarak Mega2560 işlemci ile çok sayıda I / O arayüzü gerektiren tasarımlar için uygundur.Ayrıca 54 adet dijital giriş / çıkış portu vardır. (16 kanal PWM çıkışı olarak kullanılabilir), 16 analog giriş, 4 UART arabirimi, 116 MHz kristal osilatör, 1 USB bağlantı noktası, 1 güç soketi, 1 ICSP başlığı ve 1 sıfırlama düğmesi [2] . Arduino Mega 2560'ın güçlü fonksiyonları göz önüne alındığında, banknot ayırma makinesinin çekirdek işlemcisi olarak seçildi. Banknot tasnif ve tasnif makinesi, aralarında 5 kademeli motor sürücü kartının 10 dijital I / O portunu, renk sensörünün bir interrupt 0 pinini, 4 dijital I / O portunu ve ses modülünün 2 dijital I / O portunu kapladığı çok sayıda bileşen içerir. / O arayüzü, ekran 2 dijital I / O arayüzünü kaplar. Arduino Mega 2560, banknot tasnif makinesinin veri işleme ihtiyaçlarını karşılayabilir. Sistemin kullandığı ana kontrol kartı Şekil 2'de gösterilmektedir.
3.2 Renk sensörü birimi
TCS3200 programlanabilir renkli ışık frekansı dönüştürücü, kolorimetre ölçüm uygulamaları için uygundur Üç ana renk algılama prensibine göre, her bir rengi oluşturan üç ana renk değeri biliniyorsa, ölçülen nesnenin rengi bilinebilir. TCS3200 için, bir renk filtresi seçildiğinde, yalnızca belirli bir ana rengin geçmesine izin verir ve diğer ana renklerin geçmesini engeller [3]. Örneğin kırmızı filtre seçildiğinde olay ışığının sadece kırmızısı geçebilir ve hem mavi hem de yeşil bloke edilerek kırmızı ışığın yoğunluğu elde edilebilir; aynı şekilde diğer filtreler seçilerek mavi ışık veya yeşil ışık elde edilebilir. Işık yoğunluğu. Bu üç değer aracılığıyla, TCS3200 sensörüne yansıtılan ışığın rengi analiz edilebilir.
Renk sensörü ile banknotun RGB değeri elde edildikten sonra veriler 8G-4R-4B ikileme ile işlenir ve banknotun özelliklerine göre sınıflandırılır. Sistemde kullanılan renk sensörü Şekil 3'te gösterilmektedir.
3.3 Ekran birimi
Sistem, düşük güç tüketimi, küçük boyutu, zengin görüntü içeriği, ultra ince ve hafif olması gibi pek çok avantajı olan LCD1602 likit kristal ekranı tercih etmektedir.2 satırda 16 karakterlik görüntü kapasitesi ile karakter ve sayıları görüntüleyebilmektedir. Sistemde, ilk satırdaki 16 karakter "1yuan 5jiao zong" olarak bölünmüştür ve farklı banknotların sayısı ve toplam miktarı ikinci satırdaki 16 karaktere karşılık gelmektedir. Veri iletişimi açısından, devreyi büyük ölçüde basitleştiren ve tüm sistemi basit ve işlevsel hale getiren veri iletimini (I2C protokolü) gerçekleştirmek için iki çift yönlü seri hat kullanılır.
3.4 Ses çalma ünitesi
Bu sistem, boyutu küçük, entegrasyonu yüksek, hacmi büyük, güvenilir ve kararlı olan mini ses M3 ses çalma modülünü seçer ve bellek kartında depolanan belirli sesi tek yongalı birim [4] aracılığıyla çalmak için seçilebilir, örneğin "çal , 0001, $ ", basit kullanım ve yüksek kontrol edilebilirlik avantajlarına sahip olan 0001 dosyasını çalacaktır. Sistem, verileri [4] iletmek için asenkron seri iletişim UART arayüzünü 2 kullanır ve toplam sayının sesli komutları ve ses yayını işlevlerini gerçekleştirir.
3.5 Genişletme kartı ünitesi
Ramps1.4, güçlü Arduino MEGA platformuna bağlıdır ve genişleme için bolca alana sahiptir. Step motor sürücü arayüzüne ek olarak, Ramps 1.4 diğer uygulama devreleri için çok sayıda genişletme arayüzü sağlar.Parçaların değiştirilmesi kolay, güçlü bir yükseltme kabiliyetine ve genişletilmiş bir modüler tasarıma sahip bir Arduino genişletme kartıdır. Beş yollu step motorun darbe genişlik modülasyonu (PWM) sinyal arayüzüne ek olarak, LCD1602 ekranının dijital I / O arayüzünü, renk sensörünü ve mini ses M3 ses çalma modülünü özelleştirin ve tüm arayüzleri Ramps1.4 genişletme kartında yoğunlaştırın. Cihazı entegre etmek ve otomatikleştirmek için.
3.6 Step motor sürücü ünitesi
A4988, dönüştürücü ve aşırı akım korumalı bir DMOS mikro adımlı sürücüdür.Bu ürün, çift kutuplu adımlı motorları tam, yarım, 1/4, 1/8 ve 1/16 adımlı modlarda ve çıkış sürücü performansında çalıştırabilir. 35 V ve 2 A'ya kadar A4988, yavaş veya karışık bozunma modunda çalışabilen sabit bir kapalı zaman akım regülatörü içerir. Sistemde kullanılan step motor sürücüsü Şekil 4'te gösterilmektedir.
Sistem, kontrol programları yazmak için Arduino IDE geliştirme ortamını kullanır. Geliştirme ortamı C diline dayanmaktadır ve ana parametre fonksiyonları işlevselleştirilmiştir ve her modülün [5] işlevlerinin gerçekleştirilmesini kolaylaştırmak için işlevler doğrudan çağrılır. Program modüler programlamayı benimser Program, sistem ana programı, başlatma alt programı, PWM kademeli motor hız kontrol alt programı, LCD1602 sıvı kristal ekran alt programı, sesli komut alt programı ve renk sensörü tanıma alt programından oluşur.
Ana sistem programı akış şeması Şekil 5'te gösterildiği gibi gösterilmektedir.
5. Sonuç
Bu makale, banknotları sıralayabilen ve sınıflandırabilen bir uygulama yöntemi önermektedir. Hareketli levhanın ileri geri hareketi ile üst iğne banknotları çevirir ve alt kadran banknotların dizilişini gerçekleştirmek için banknotları iter, banknotların RGB değeri renk sensörü ile ölçülür ve veriler 8G-4R-4B ikileme ile işlenir. Veri özellikleri, banknotları sınıflandırmak için kullanılır. Banknot ayırma ve ayırma cihazı basit bir yapıya ve düşük maliyete sahiptir, insan gücü ve malzeme kaynaklarının tüketimini azaltabilir, daha iyi bir banknot ayırma etkisi sağlar ve iyi bir uygulama imkânına sahiptir.
Referanslar
[1] Cai Shijie MATLAB [D] 'ye dayalı ağaç görüntüsü bölütleme araştırması Nanjing: Nanjing Ormancılık Üniversitesi, 2005.
[2] Cui Yang, Zhang Weihua, Bai Yunfeng.Arduino J tabanlı akıllı bir ev kontrol sistemi Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2014, 40 (4): 123-125.
[3] Zhang Jing, Yang Yingping, Zhang Jinmin, vb. Renk üretimi ve sınıflandırma TCS3200D J. Journal of Wuhan University (Engineering Science Edition), 2013, 46 (2): 257-260.
[4] Ma Guang. Tek Çipli Mikrobilgisayar İlkesi ve Uygulaması M Beijing: Mechanical Industry Press, 2006.
[5] Cheng Chen. Arduino Geliştirme Pratik Kılavuzu: AVR Bölümü [M] Pekin: Mechanical Industry Press, 2012.
AET üyeleri için yıl sonu avantajları!
