摘要： 硬币自动分选清点机是一种集自动分选、清点和包装于一体的小型机械。本设计式为了使硬币的处理更加便捷，解决当今社会硬币逐渐增大的流通量，以及硬币的处理不便的问题。 经对市场产品的调查研究发现，现今已有的硬币分类机构基本都不具备包装功能，在此次的设计中，针对这个缺陷设计出了这种自动分选、清点和包装的硬币分类机器。根据各银币直径的大小，该机构由上至下设计出不同规格的孔和管道，各种银币由于自身的重力不同从机构上面的四漏斗型经第一层圆盘里的4个转动扫叶带动，从而把1元从1角和5角中分离，再运动到相应的1元收集装置中。同理，第二层圆盘里的4个转动扫叶再把1角和5角分离并收集。本机设计具有操作简单，运作方便，成本低，效率高，易推广的特点。
关键词：分选 清点 包装 效率高
装置背景
随着无人售票、自动售货机的推广，硬币流通量大大增加，特别是公交公司，金融部门等每天要对大量硬币进行分类，工作量巨大。虽然市场上已经有各种硬币分类机，但由于价格昂贵，一次分离量少等原因，目前国内仍普遍采用人工处理的方式。目前在世界范围内，盈利以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可代替的优势占领小面额货币市场是大势所趋。我国第五版人民币的发行，辅币（10元以下）硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放还将大幅度增加。由于硬币手工清分成本大，利润小，一般不复点且误差多，因此硬币流通自动化成为迫切的社会需要，市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。像我们这样的结构简单，操作方便，效率高的硬币分类机器在市场上还没有出现，所以我们的产品算得上是首创性的，因此市场是巨大的。当今现有社会中，硬币成为一种广泛使用的货币，针对自动售货机，公交车收款机等硬币流通的现状，尤其是在公交公司，金融公司等一些重要场所，它们每天都有大量硬币需要进行分类，清点和包装整理。但是目前的科技中并无有用于实际生活的且结构简单的硬币分类机器。
结构原理：
控制核心系统采用arduino单片机，Arduino是2005年1月由米兰交互设计学院的两位教师David Cuartielles和Massimo Banzi联合创建，是一块基于开放原始代码的Simple I／O平台，该平台由两部分组成：硬件(包括微处理器、电路板等)和软件(编程接口和语言)。平台的两部分都是开源的，如果需要，可以下载Arduino的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并制作一个电路板。Arduino具有类似java、C语言的开发环境。可以快速使用Ardu ino语言与Flash或Processing等软件完成互动作品。Arduino能够使用开发完成的电子元件，如Switch、Sensors或其它控制器、LED、步进电机或其它输入／输出装置，同时，Arduino也可以成为独立与软件沟通的平台，如flash、Processing、Max／MSP或其它互动软件。其主要功能特点有①开放源代码的电路图设计。程序开发接口免费下载，也可依需求自己修改。②使用低价格的微处理控制器(ATmega8或ATmega128)。可以采用USB接口供电，不需外接电源，也可以使用外部9VDC输入。③支持ISP线上烧入器，将Bootloader固件烧入芯片。Arduino控制器内带Bootloader程序，是系统上电后运行的第一段代码，就好比PC机BIOS中的程序，启动就进行自检，配置端口等等，当然，单片机是靠烧写熔丝位来设定上电从boot区启动的，使用这个程序就可以直接把从串口发来的程序存放到flash区中。所以，使用Arduino编译环境下载程序时，就先让单片机复位，启动Boodoader程序引导串口发过来的程序顺利写入flash区中，flash可以重复烧写，因此想更新软件非常方便。有了Bootloader之后，可以通过串口或者USB to RS232线更新固件。④可依据官方提供的PCB和SCH电路图，简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制。⑤可简单地与传感器，各式各样的电子元件连接，如红外线、超音波、热敏电阻、光敏电阻、伺服马达等。⑥支持多样的互动程序，如Flash，Max／MSP，VVVV，PureData，C，Processin等。使用低价格的微处理控制器。⑦应用方面，利用hrduino，突破以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入的装置的互动内容，可以更简单地达成单人或多人游戏互动。Ard uino的功能特点，使其得到了越来越广泛的应用。
Arduino系统针对不同的应用环境还开发了不同的版本，文中以“Arduino Duemilanove”版本为例介绍，该版本于2009年开发，基于ATm ega328微控制器板，能自动选择何种供电，直接将它用USB线连上计算机或者用一个电源适配器给它供电，就可以开始使用。Arduino Duemilanove的外部结构。（1）1个9V DC输入，为Arduino板提供外部电源输出，使Arduino控制板具有能够驱动舵机等大功率外部设备的能力；（2）1个USB口，通过该口连接到计算机，由Arduino的IDE将用户编写好的控制程序上传到控制板中，同时还可以通过该口为电路板供电，驱动小功率的外部设备；（3）14个数字输入／输出端，其中端口0(RX)和1(TX)分别连接主控芯片的串行引脚，用来接收和发送TTL串行数据。其中端口2、3可以接收外部信号，实现外部中断功能；端口3、5、6、9、10、11作为PWM端口，可用于电机PWM调速[5]或音乐播放；端口10(SS)、11(MOSI)、12(MISO)和13(SCK)在SPI模块库的支持下，可以提供SPI通信模式；端口13内部连接了一个LED指示灯，随着13脚上电平的高低变化，实现开启和关闭；（4）6个模拟输入／输出端，其中端口4(SDA)和端口5(SCL)端口可以实现I2C通信；（5）1个5 V DC输出和1个3．3 V DC输出，可为其它电路提高3．3 V和5 V直流电源；6）1个复位接口。Arduino系统是基于单片机开发的，并且大量应用通用和标准的电子元器件，包括硬件和软件在内的整个设计，代码均采用开源方式发布，因此采购的成本较低，在各种电子制作竞赛、电子艺术品创意设计等越来越多地使用Arduino作为开发平台。
本硬币分类机器可以制成立式的或者卧式的样式，由几个基本的圆盘，识别器，感应器，集钱箱和导管等制成，具体如下：由上至下设计出不同规格的孔和管道，银币从机构上面的四漏斗型经第一层圆盘里的4个转动扫叶带动，经过感应和识别从而把1元从1角和5角中分离，再运动到相应的1元收集装置中。同理，第二层圆盘里的4个转动扫叶再把1角和5角分离并收集。在全球硬币流通量大的情形下，进行硬币分类，清点和包装时基本上都是人力劳动完成的，其效率低，速度慢，造成了人力资源的巨大浪费。硬币伴随着人们的衣食住行，在社会中大量的流通，超市，公交公司等地方是硬币大量集中的地点，每天都会有数以万计的硬币，如果由人工清点，将会浪费人力资源，因此用机械清点并包装硬币将是以后的发展趋势。本设计的硬币分类机器其效率高，结构简单，大大减少劳动力，无污染等优点，其结构示意图如图
参考文献：
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论文作者:冯梓源 余青松 杨鹏昆 赖江峰
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/11
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