双层硬币分离清点装置

谢光奇 黄金 黄润桂

摘 要： 設计了一种硬币的分离和清点装置。该装置是通过带传动使硬币逐个进入分离区，使用上层分离、下层清点的方法，可以将一元、五角和一角的硬币有效分离，采用计算器进行准确计数。

关键词： 分离轨道；带传动；计数器

1.引言

硬币以不易磨损。坚固耐用、方便使用等诸多优点。在交通、商业、通讯、娱乐以及各种自动售货系统中广泛应用。多个国家研究硬币清点设备。日本GLORY 公司生产了WR- -400C型硬币点算包装机，瑞士SCANCOIN公司生产了SC22型等小型硬币分拣设备，LAuREL 公司生产了Lac-16、劳雷尔LPS-25等包括硬币分拣和包装的大型一体式处理设备。这些结构的主要特点就是硬币分拣的数量多、速度快，但是结构复杂，价格昂贵。近些年，我国在这方面的研究也取得了一些成绩。最初由清华大学和昆明机床有限公司合作对日本的机器进行仿制，但仍处于研究阶段。之后，国内多家企业和大学加入了研究行列。到目前为止，南京航空航天大学等学校已经研制出了大型硬币处理机的理论模型。河北邯郸商通电子有限公司也已经设计生产出了小型的硬币清分计数机器。但是，由于技术问题未能批量生产，且大型处理机适应的场合有限，一般银行等小型企业不会购置，无法普及。国内虽然网上也有小型硬币处理机出售，但是多数分拣性能不稳定，经常出现漏拣或错拣的情况。因此，研究一种小型的可靠性高的硬币分离装置意义重大。

目前硬币的分离和计数主要依靠人利用模具进行，面对数量庞大的硬币的分离不仅费时费力，而且整理好的硬币在转换银行时还会重复计数，仍然是一种人力上的浪费。现有的硬币分类大多是采用以下的方式：一种是利用离心力，不同的硬币因为不同的质量而被甩到不同的收集轨迹；另一种是利用不同硬币的直径不同来进行分类。第一种类型的分类机大同小异，使用离心机工作时振动噪音大，第二种类型的机器形式多，虽然都改善了噪音，但是分类的精确度却不高，如何使不同面值的硬币精准的分类而不产生误差，成为硬币分类收集装置设计的难点，此外如何在硬币精确分类前提下，又能进行清点包装收集，且保证分类、清点、收集在同个装置内同时进行，这也是硬币分类清点收集装置研发的重点。现有硬币分离机主要存在如下问题需要解决：1、解决现有硬币分类机振动噪音大问题；2、解决投放硬币的部分的限流减速问题；3、解决硬币易堆积，或与滑轨发生干涉，而发生硬币卡滞在机器内部的问题；4、解决硬币清点的准确度问题；5、解决传统分离机无法自动包装问题；6、解决人工分币费时、耗力、困难的窘境，节约分类成本。

本装置可以实现硬币的分类、整理和计数功能，解决硬币清点难、耗时大、劳动繁琐的问题。对于银行，交通公司等进行硬币分离有很大帮助。

2.分离清点装置的设计与实现

2.1设计思路

装置是一种双层硬币分离清点装置，具有硬币分类、清点和整理的功能。以实现帮助银行或公交公司达到硬币清点减轻工作强度的目的。

装置分两层，上层按照硬币的直径大小制作成不同大小的圆孔的筛子用于硬币分类，下层主要用于清点计数；采用传动带和限高板使不同硬币能有序进入下方的分离轨道，分离轨道上根据不同的硬币尺寸开相应大小的孔，符合尺寸的硬币会掉入其相应的计数通道，按照硬币尺寸从小到大的变化，以最简单的方法分离出各类硬币，即（1元：25mm，5角：20.5mm，1角：19mm）在轨道上开有三段孔，宽度分别为，19.5mm、21mm、26mm，1元硬币直径大于前两孔会通过轨道至第三个孔掉落，5角硬币直径大于第一个孔，会通过第一个孔而不会到达第三个孔，在第二个孔就掉落，1角硬币小于所有孔，所以在第一个孔直接就会掉落。掉落后会通过下层主要装置计数器，计数器会自动读取经过计数通道的硬币的个数，并将个数显示，最后会分别进入3个硬币槽，分别对应分离轨道不同掉落位置，依次装入1角、5角、1元，最终实现硬币分离。此装置操作简单，只要操作者以平稳的速度加入硬币，就能顺利完成上述步骤。

2.2 装置的结构设计

双层硬币分离清点装置的整体设计主要分为：机身，传送带，分离轨道和计数器。该装置三维建模图如图1所示，电动机作为动力源，将动力传递给传送带，传送带匀速直线运动，在限高板的辅助作用下，硬币逐一进入下层硬币分离轨道，通过重力的作用，各硬币会依次经过分离通道1，分离通道2，分离通道3，当硬币尺寸符合时会下落并分别通过一角计数器或五角计数器或一元计数器，最后会在显示器上分别显示出一元，五角，一角硬币各自的总数。

2.3硬件电路及清点程序

硬件电路由红外光电传感器、STC89C52单片机、LCD1602？显示模块以及复位电路部分组成。光电传感器检测到硬币的落入，将此信号传递给单片机，单片机对采集来的信号进行计数、总和处理并将处理的结果传递到LCD1602显示模块显示，显示出1角、5角、1元的硬币个数。当需要重新开始计数时，按下复位按钮，LCD1602？会显示开机画面，并且从0开始重新计数。清点程序如下

/*------------------------------------------------

主函数

------------------------------------------------*/

void main（）

{

cmg88（）；//关数码管，点阵函数

LCD_Init（）；

LCD_Clear（）；//清屏

InitT0（）；

INT_init（）；

delay（20）；

a=0；b=0；c=0；

P3=0x1c；

while （1）

{ y=a-b；w=b-c；

d1=y%1000/100+0x30；e1=y%100/10+0x30；f1=y%10+0x30； //一角数量

d5=w%1000/100+0x30；e5=w%100/10+0x30；f5=w%10+0x30； //五角数量

d10=c%1000/100+0x30；e10=c%100/10+0x30；f10=c%10+0x30； //一元数量

LCD_Write_Char（0，0，0x31）； //一角

LCD_Write_Char（1，0，0x3a）；

LCD_Write_Char（2，0，d1）；

LCD_Write_Char（3，0，e1）；

LCD_Write_Char（4，0，f1）；

LCD_Write_Char（11，0，0x35）； //五角

LCD_Write_Char（12，0，0x3a）；

LCD_Write_Char（13，0，d5）；

LCD_Write_Char（14，0，e5）；

LCD_Write_Char（15，0，f5）；

LCD_Write_Char（0，1，0x31）； //一元

LCD_Write_Char（1，1，0x30）；

LCD_Write_Char（2，1，0x3a）；

LCD_Write_Char（3，1，d10）；

LCD_Write_Char（4，1，e10）；

LCD_Write_Char（5，1，f10）；

}

}

2.4 设计方案主要特点

（1）通过比对已有的分拣结构的优缺点，提出一种新型结构形式。该结构利用皮带不间断传输提高分拣速度，同时利用硬币自身的重力保持硬币运动的轨迹，不仅简化了结构。同时也提高了机构的运行寿命和降低了出错率：

（2） 提出了一种节省空间的硬币采集盒取出和放置方案。方案采用倾斜式的放置方案，利用比硬币采集盒稍长的空间，从尺寸上减小了设备的体积。运用红外光电传感器，对硬币落入收集盒时进行计数，最终把计币数量和总币值显示出来。

（3） 支撑机构采用整机的方式，保证所有的零件安装到位。硬币采集盒和硬币导向机構采用过渡配合，从而实现一步安装到位。

2.5 样机及特点

项目组成员按照设计方案，研制的双层硬币分离清点装置，如图2所示。

通过调试，该装置解决了耗时耗力效率低的困扰，综合了硬币分类和清点等单一产品的功能性，操作性强，能实现顺畅的硬币分离和正确的计数清点。

参考文献

[1]吉顺如.C程序设计教程与实验[M].清华大学出版社.

[2]程国钢.51单片机常用模块设计查询手册[M]（第2版）.清华大学出版社.

[3]郎家峰.硬币检测清分系统研究[D].南京：南京航空航天大学，2005.