ATM出鈔模塊的控制系統(tǒng)設計

時間：2006-08-11 22:16:00

關鍵字：控制系統(tǒng) ATM 控制系統(tǒng)設計 BSP

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[導讀]本文只是從出鈔模塊控制系統(tǒng)的功能著手對整個控制系統(tǒng)做一個簡單的介紹。

前言
     ATM機的核心部件是出鈔模塊，它是集電子、機械于一體的自動化裝置，到現(xiàn)在為止，只有幾個發(fā)達國家可以研發(fā)和制造，但隨著我國機械制造和自動控制技術的提高，完全有能力研制出適合中國國情的ATM出鈔模塊。
　　
ATM出鈔模塊的結構
    ATM出鈔模塊一般由上、下兩層功能模塊組成：上層為驗鈔、送鈔及廢鈔回收模塊；下層為鈔箱及挖鈔模塊(由1~4個結構相同的挖鈔單元組成)，其結構示意圖如圖1所示。

    驗鈔及送鈔模塊的作用是對由供鈔模塊挖出的每張鈔票進行高度、厚度以及傾斜度進行檢測，通過控制分揀器把不合格的鈔票送進廢鈔箱，而合格的鈔票則送到疊鈔器，最后由送鈔機械手把整疊的鈔票送到出鈔口，完成一次出鈔操作。如客戶超時不取款，則把鈔票收回并放到回鈔箱里。

    挖鈔模塊的作用是放置鈔箱并根據(jù)指令把鈔票從鈔箱中一張一張地挖出來，挖鈔方式有兩種：真空吸鈔和摩擦出鈔。這兩種方式各有千秋，真空吸鈔精確可靠，容易維護，但出鈔速度較慢(1~2張/秒)，目前只有NCR公司使用。而摩擦出鈔技術的優(yōu)點是出鈔速度快(5~7張/秒)，為絕大部分ATM廠商所采用。

圖1 ATM出鈔模塊結構示意圖

ATM出鈔模塊控制系統(tǒng)的硬件設計
整個控制系統(tǒng)的主要功能就是通過各種電子電路驅動電磁閥、單、雙向電機和步進電機，以實現(xiàn)對整個出鈔模塊的所有機械部件的動作，并對各種開關量輸入(如光電感應器、微動開關、高低電平等)和各種物理參數(shù)測量電路的直流電壓信號(如單張、整疊鈔票厚度)做實時、連續(xù)的檢測，根據(jù)檢測結果及時調整機械部件的動作，保障顧客在取鈔過程中的正確、安全穩(wěn)定運行。同時，在運行過程中出現(xiàn)故障時能夠記錄故障狀態(tài)，給出錯誤代碼，并進行相應的故障處理，為維護人員提供準確的參考數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)的硬件結構如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)的硬件結構

MSC1210Y5單片機簡介
    MSC1210Y5PAGT是TI公司生產的集成數(shù)字/模擬混合信號單片機，具有運行速度快、功耗低等特點，其時鐘頻率最高可達33 MHz，運行速度高達825 MIPS，具有很強的數(shù)據(jù)處理能力；芯片內集成了大量的模擬和數(shù)字外圍模塊：內含32KB的Flash程序存儲器，并具有多重密碼鎖死(LOCK)功能，保密性較強。在對Flash程序存儲器編程方面，可通過SPI串行接口或一般的編程器進行重新編程，因而可對用MSC1210Y5組成的系統(tǒng)進行在系統(tǒng)編程，給新產品的開發(fā)、老產品升級和維護帶來極大的方便。單片機內還包含8通道模擬信號輸入，1~128倍可編程增益放大器、24位高精度A/D轉換器，非常適合鈔票厚度檢測等模擬信號的處理。

鈔票厚度信號采集電路
    本系統(tǒng)采用電渦流傳感器對鈔票的厚度進行采集，電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)的非接觸、高線性度、高分辨率地測量被測金屬導體表面與探頭表面的距離，將位置信號轉換成模擬電壓信號，然后通過CPU內部的24位高精度ADC進行轉換，檢測精度可以達到0.0005mm。

CPLD電路
    為了簡化硬件電路結構，提高系統(tǒng)的集成度和可靠性，同時，也減輕應用系統(tǒng)中處理器的負擔，采用了基于CPLD 的步進電機控制電路，把處理器接口邏輯、步進電機轉速和轉動角度控制、環(huán)形脈沖分配器、斬波恒流驅動邏輯等幾個模塊在一個CPLD 器件中實現(xiàn)，實現(xiàn)系統(tǒng)的挖鈔時序控制。步進電機控制的邏輯如圖3所示。

圖3 步進電機控制的邏輯圖

通信和在線編程電路
出鈔模塊和主機的通信接口采用RS-232C接口，通過CPU的串行口0來實現(xiàn)通信，接口芯片采用MAX3232。MCU的在線編程與通信電路共用CPU的串行口0，二者之間通過跳線來實現(xiàn)接口的轉換，在線編程時， PC將產生RST信號,RST信號經過MAX3232轉換成TTL電平信號給MCU編程信號PSEN，MCU復位后開始接收下載的程序。

鍵盤和顯示電路
鍵盤和顯示電路的主要功能是在沒有外部主機的情況下，維護人員也可以對出鈔模塊進行相應的操作，通過鍵盤輸入相應的命令，并將執(zhí)行結果在LED上顯示出來。LED顯示采用靜態(tài)方式，通過CPU的串口和74LS164串行移位來實現(xiàn)，大大節(jié)省了CPU資源。

圖4 控制系統(tǒng)軟件主流程圖

出鈔模塊控制系統(tǒng)軟件設計
出鈔模塊控制系統(tǒng)軟件結構
     出鈔模塊控制軟件主要接收ATM主機的控制命令，根據(jù)這些命令執(zhí)行相應的功能操作，并將執(zhí)行結果送回到ATM主機，因此可以將ATM出鈔模塊的控制軟件劃分為通信模塊和命令功能模塊。通信模塊實現(xiàn)ATM出鈔模塊與ATM主機之間的信息交換，命令功能模塊主要實現(xiàn)挖鈔命令、送鈔命令、未取鈔回收命令、通道清理與復位命令、獲取鈔箱信息命令、出鈔口取鈔檢測命令和拒絕命令操作，ATM主機通過發(fā)送這些命令實現(xiàn)顧客在ATM機上的取款操作。整個控制系統(tǒng)軟件主程序如圖4所示。

通信模塊
    出鈔模塊通信采用中斷方式，CPU接收到一個命令包之后，設立一個標志，主程序檢測到這個標志后就讀取命令包。

    出鈔模塊在執(zhí)行命令后，以一定格式將命令的執(zhí)行結果返回到PC主機，在執(zhí)行命令過程中出鈔模塊不接收命令，直到命令返回。

命令功能模塊
     命令功能模塊實現(xiàn)挖鈔命令、送鈔命令、未取鈔回收命令、通道清理與復位命令、獲取鈔箱信息命令、出鈔口取鈔檢測命令和拒絕命令操作。ATM主機軟件在啟動時，先要發(fā)送通道清理與復位命令，檢測出鈔模塊的狀態(tài)；進行一次完整的取款操作需要依次發(fā)送獲取鈔箱信息命令、挖鈔命令、送鈔命令和出鈔口取鈔檢測命令；如果在規(guī)定的時間內檢測到鈔票沒有取走，則發(fā)送未取鈔回收命令，將出鈔口鈔票回收，拒絕命令是在挖鈔命令執(zhí)行出錯的時候發(fā)送。每個命令都必須按照這個順序來發(fā)送，否則被視為非法命令，不予執(zhí)行。

1通道清理與復位命令
    此命令的主要功能是復位出鈔模塊內部寄存器、清理挖鈔通道和送鈔通道，如果有殘余鈔票在通道中，則將其送入回收箱，同時檢測各個部件是否正常。ATM主機軟件在啟動時，首先要發(fā)送此命令對出鈔模塊進行通道清理和復位，出鈔模塊將相應的執(zhí)行結果返回到控制主機，如果出鈔模塊有故障返回碼，表示出鈔模塊不能正常工作，ATM主機控制軟件需要停止取款的功能，并給出相應的故障提示，等待維護。

2獲取鈔箱信息命令
     此命令的主要功能是出鈔模塊將模塊中鈔箱的配置信息，包括各個鈔箱中鈔票的面額和幣種信息返回給主機控制軟件，在有取款操作時，主機控制軟件通過這些信息來分配每個鈔箱的出鈔數(shù)量。

3挖鈔命令
     此命令的功能是執(zhí)行主機控制軟件所分配的各個鈔箱的出鈔數(shù)量，在對每個通道鈔箱進行挖鈔操作時，都要對鈔票進行檢測，如果有尺寸或者厚度不合格的，則打開分揀器將其送入廢鈔箱中，將合格的鈔票送到疊鈔板上，整個命令執(zhí)行完成后將各個鈔箱的出鈔數(shù)量和廢鈔數(shù)量返回到主機，等待主機控制軟件發(fā)送下一個命令，即送鈔命令。

4送鈔命令
     此命令的主要功能是把疊鈔板上的鈔票送到閘門口，取款人就可以將鈔票拿走。

5出鈔口檢測命令
     此命令的主要功能是檢測閘門口的鈔票是否被拿走，并將信息返回到主機，如果檢測到鈔票已經拿走，機械手將回到原始位置。

6未取鈔回收命令
     如果在銀行規(guī)定的時間內(一般是30秒，時間由主機控制軟件控制)閘門口的鈔票都未拿走，主機控制軟件將發(fā)送此命令，通知出鈔模塊將閘門口鈔票回收，送入回收箱中。

7拒絕命令
     在挖鈔命令執(zhí)行過程中出現(xiàn)了故障，整個命令未成功執(zhí)行，或者是挖鈔命令執(zhí)行成功，但由于某些原因，不能進行送鈔操作，此時主機控制軟件需要發(fā)送拒絕命令，通知出鈔模塊將疊鈔板上的鈔票送入回收箱中。