基于单片机的公交车自动找零系统设计

包凡彪+詹乃欢

摘 要：文章介绍了公交车自动找零系统方案的设计思路，根据公交运行的主要特点，初步统计分析乘客的投币特征，根据规律设置零钱储备。运用单片机能实现控制钱币识别、计算差额、找零等分解功能。文章提出找零系统各项功能、组成部分、程序控制等，设计一款由单片机控制的快自动找零系统，将为公交系统提升服务水平发挥重要作用。

关键词：单片机；自动找零；功能模块；控制系统

引言

自动收费系统是融合计算机技术、信息收集和处理技术、机械制造于一体的自动化售票、检票系统，具有很强的智能化功能。本设计主要对公交汽车无法快速实现的较大面额找零系统装置进行研究，针对传统的公交车投币系统，自备零钱，不设找续的缺点，以单片机为核心，优化找零系统的内部设计。公共交通是城市重要的服务窗口，通过设计这样的公交找零系统，不仅让公交系统智能化更进一步，更让市民可以随心所欲的自由乘坐公交汽车，不需要考虑身上是否有零钱，大大提高公交的乘坐率，促进城市公交公益事业的发展。日本、韩国已有相关产品投入使用，而且效果明显。作为人口第一大国的中国，公交系统的发展需要这样的一个产品设计很有必要[1]。

1 系统的组成和工作原理

1.1 自动找零系统的主要组成

自动找零系统由以下主要模块组成：主控单元、纸币识别处理模块、纸币找零模块、纸币接收模块、硬币模块、零钱箱信息处理模块和不间断电源。

主要功能：零钱的自身储备、线路价格控制、面额识别、差额计算和找零，可找续的投币功能，附带真伪币识别功能等。

1.2 公交找零系统的工作原理

公交车自动找零系统格局功能模块其工作过程和基本原理如下[2]：

从投币口送入货币（包括纸币或硬币），然后通过传感器采集数据、感应图像或判断重量，识别器判断货币的真伪并判别面值。根据识别的投币情况，识别器把信息数据传给通信模块。通信模块与设置线路售票价格控制系统通信，操作面板系统显示面值，做差确定找零的数额。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。如果发现找零金额不足，预警提醒。当无法实现找零，或者找零不够等意外情况发生时，能及时退还乘客的投币。乘客取走找零后，完成这一个投币过程。系统复零，完成等待下一位乘客投币的准备。

综上所述，自动找零系统可以分为四部分，即控制子系统、信息传递和执行系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。其中控制子系统是本设计研究重点。

2 公交找零系统的主程序分析

本系统采用AT89C51单片机为核心，乘客上车后把钞票放进进钞口（硬币放进硬币口），机器自动运转，单片机根据相应的程序执行对应的工作。系统的主体框架如图1所示。主程序由单片机和报警系统、硬币模块、找零模块等进行信息连接和处理[3]。

图1 系统主体框图

3 公交找零系统的子程序设计

3.1 纸币真伪及面额辨别的功能子程序设计

现在不乏有些破坏分子使用假币，尤其当公交系统实现大面额找续之后，所以这样的系统必须具备真伪币识别功能。钞票进入进钞口，系统对纸币先进行面额识别，再对纸币进行真伪识别，当识别为假币的时候会报警亮灯，并把假币退出；当为真币就进入下一个程序。

在本设计中，只有在按键选错，导致系统无法正常处理时，才会出现报警现象。当出现错误的时候，输出信号通过光电耦合，来驱动一个扬声器工作，实现报警功能，其原理如图2所示。

图2 找零子系统流程图

3.2 公交找零系统实现的主要子程序设计

这部分的设计主要针对纸币的找零功能。当乘客放进钞票，以100块为例，当100进入进钞口，系统运行，纸币识别处理模块识别为100，找零模块立马从零钱箱调出97块零钱进入待机，与此同时100块在系统中继续进行真伪币识别，当为真币的时候，识别处理模块会向处理中心发出确认指令，之前已经进入的待机的97块零钱马上从出钞口出来；当为假币的时候，报警灯亮起，100块会自动原路返回，之前待机的97块零钞会自动进入废钞箱。

3.3 零钱箱信息处理模块的子程序设计

由于最高面额是100，所以准备的零钱从50元起，分别有50、20、10、5、1元等面额，初次系统运行，零钱箱一般设计为1000张零钱，其中50元占1%，20元占13%，10元占22%，5元占26%，1元占38%。零钱箱的设计可以根据每个公交线路途径的地方不同而对各面额所占的百分比进行调整。每次公交出行，零钱箱会整理上次的出行记录，反馈出“哪些纸币需要准备更多”的信息。

假设公交车票是3元一人，一开始乘客准备的是100元，那么系统优先找一张50元、两张20元、一张5元、两张1元，假如缺少某种币值，就选择另一种找零模式，会根据零钱箱哪种币值多而优先更多使用该币值。

零钱箱也有自动报警系统，当零钱箱的纸币不够的时候，反馈到处理器，报警系统自动亮灯，告诉司机这时候乘客开始要自备零钱。

零钱箱还包括废纸箱，根据系统的需要，当系统检测出假币的时候，零钱箱准备的零钱会被自动送进零钱箱。

4 结束语

市面上出现过自动的找零系统，因为其不具备真伪币识别的功能，所以使公交集团受到很大的损失，也因系统经常无法正常运行，程序冗长，找零缓慢，增加公交车在每一站的停留时间，导致交通混乱，所以并未在市场上推出过一套成熟的公交找零系统。文章主要从硬件和软件了进行设计，分析如何实现公交自动找零，对各子程序的控制进行程序设计。

文章设计的公交车自动找零系统具有现实意义，可投入生产。最终实现的功能就是公交车有找续，进一步智能化，便民化。对于本次的设计，在零钱箱处理的模块会出现缺陷，可以进一步对各线路进行调查，确保零钱箱有足够的零钱储备。

参考文献

[1]自动售货机主控制器及执行机构的设计与实现[J].东南大学学报（自然科学版），2007年11期.

[2]富安.单片机与可编程控制应用技术[M].北京：电子工业出版社， 2003，8第1版：89-94.

[3]茂祥，巩荣芬，吴庆洪.一种纸币识别系统的设计，2004年第12期.

摘 要：文章介绍了公交车自动找零系统方案的设计思路，根据公交运行的主要特点，初步统计分析乘客的投币特征，根据规律设置零钱储备。运用单片机能实现控制钱币识别、计算差额、找零等分解功能。文章提出找零系统各项功能、组成部分、程序控制等，设计一款由单片机控制的快自动找零系统，将为公交系统提升服务水平发挥重要作用。

关键词：单片机；自动找零；功能模块；控制系统

引言

自动收费系统是融合计算机技术、信息收集和处理技术、机械制造于一体的自动化售票、检票系统，具有很强的智能化功能。本设计主要对公交汽车无法快速实现的较大面额找零系统装置进行研究，针对传统的公交车投币系统，自备零钱，不设找续的缺点，以单片机为核心，优化找零系统的内部设计。公共交通是城市重要的服务窗口，通过设计这样的公交找零系统，不仅让公交系统智能化更进一步，更让市民可以随心所欲的自由乘坐公交汽车，不需要考虑身上是否有零钱，大大提高公交的乘坐率，促进城市公交公益事业的发展。日本、韩国已有相关产品投入使用，而且效果明显。作为人口第一大国的中国，公交系统的发展需要这样的一个产品设计很有必要[1]。

1 系统的组成和工作原理

1.1 自动找零系统的主要组成

自动找零系统由以下主要模块组成：主控单元、纸币识别处理模块、纸币找零模块、纸币接收模块、硬币模块、零钱箱信息处理模块和不间断电源。

主要功能：零钱的自身储备、线路价格控制、面额识别、差额计算和找零，可找续的投币功能，附带真伪币识别功能等。

1.2 公交找零系统的工作原理

公交车自动找零系统格局功能模块其工作过程和基本原理如下[2]：

从投币口送入货币（包括纸币或硬币），然后通过传感器采集数据、感应图像或判断重量，识别器判断货币的真伪并判别面值。根据识别的投币情况，识别器把信息数据传给通信模块。通信模块与设置线路售票价格控制系统通信，操作面板系统显示面值，做差确定找零的数额。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。如果发现找零金额不足，预警提醒。当无法实现找零，或者找零不够等意外情况发生时，能及时退还乘客的投币。乘客取走找零后，完成这一个投币过程。系统复零，完成等待下一位乘客投币的准备。

综上所述，自动找零系统可以分为四部分，即控制子系统、信息传递和执行系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。其中控制子系统是本设计研究重点。

2 公交找零系统的主程序分析

本系统采用AT89C51单片机为核心，乘客上车后把钞票放进进钞口（硬币放进硬币口），机器自动运转，单片机根据相应的程序执行对应的工作。系统的主体框架如图1所示。主程序由单片机和报警系统、硬币模块、找零模块等进行信息连接和处理[3]。

图1 系统主体框图

3 公交找零系统的子程序设计

3.1 纸币真伪及面额辨别的功能子程序设计

现在不乏有些破坏分子使用假币，尤其当公交系统实现大面额找续之后，所以这样的系统必须具备真伪币识别功能。钞票进入进钞口，系统对纸币先进行面额识别，再对纸币进行真伪识别，当识别为假币的时候会报警亮灯，并把假币退出；当为真币就进入下一个程序。

在本设计中，只有在按键选错，导致系统无法正常处理时，才会出现报警现象。当出现错误的时候，输出信号通过光电耦合，来驱动一个扬声器工作，实现报警功能，其原理如图2所示。

图2 找零子系统流程图

3.2 公交找零系统实现的主要子程序设计

这部分的设计主要针对纸币的找零功能。当乘客放进钞票，以100块为例，当100进入进钞口，系统运行，纸币识别处理模块识别为100，找零模块立马从零钱箱调出97块零钱进入待机，与此同时100块在系统中继续进行真伪币识别，当为真币的时候，识别处理模块会向处理中心发出确认指令，之前已经进入的待机的97块零钱马上从出钞口出来；当为假币的时候，报警灯亮起，100块会自动原路返回，之前待机的97块零钞会自动进入废钞箱。

3.3 零钱箱信息处理模块的子程序设计

由于最高面额是100，所以准备的零钱从50元起，分别有50、20、10、5、1元等面额，初次系统运行，零钱箱一般设计为1000张零钱，其中50元占1%，20元占13%，10元占22%，5元占26%，1元占38%。零钱箱的设计可以根据每个公交线路途径的地方不同而对各面额所占的百分比进行调整。每次公交出行，零钱箱会整理上次的出行记录，反馈出“哪些纸币需要准备更多”的信息。

假设公交车票是3元一人，一开始乘客准备的是100元，那么系统优先找一张50元、两张20元、一张5元、两张1元，假如缺少某种币值，就选择另一种找零模式，会根据零钱箱哪种币值多而优先更多使用该币值。

零钱箱也有自动报警系统，当零钱箱的纸币不够的时候，反馈到处理器，报警系统自动亮灯，告诉司机这时候乘客开始要自备零钱。

零钱箱还包括废纸箱，根据系统的需要，当系统检测出假币的时候，零钱箱准备的零钱会被自动送进零钱箱。

4 结束语

市面上出现过自动的找零系统，因为其不具备真伪币识别的功能，所以使公交集团受到很大的损失，也因系统经常无法正常运行，程序冗长，找零缓慢，增加公交车在每一站的停留时间，导致交通混乱，所以并未在市场上推出过一套成熟的公交找零系统。文章主要从硬件和软件了进行设计，分析如何实现公交自动找零，对各子程序的控制进行程序设计。

文章设计的公交车自动找零系统具有现实意义，可投入生产。最终实现的功能就是公交车有找续，进一步智能化，便民化。对于本次的设计，在零钱箱处理的模块会出现缺陷，可以进一步对各线路进行调查，确保零钱箱有足够的零钱储备。

参考文献

[1]自动售货机主控制器及执行机构的设计与实现[J].东南大学学报（自然科学版），2007年11期.

[2]富安.单片机与可编程控制应用技术[M].北京：电子工业出版社， 2003，8第1版：89-94.

[3]茂祥，巩荣芬，吴庆洪.一种纸币识别系统的设计，2004年第12期.

摘 要：文章介绍了公交车自动找零系统方案的设计思路，根据公交运行的主要特点，初步统计分析乘客的投币特征，根据规律设置零钱储备。运用单片机能实现控制钱币识别、计算差额、找零等分解功能。文章提出找零系统各项功能、组成部分、程序控制等，设计一款由单片机控制的快自动找零系统，将为公交系统提升服务水平发挥重要作用。

关键词：单片机；自动找零；功能模块；控制系统

引言

自动收费系统是融合计算机技术、信息收集和处理技术、机械制造于一体的自动化售票、检票系统，具有很强的智能化功能。本设计主要对公交汽车无法快速实现的较大面额找零系统装置进行研究，针对传统的公交车投币系统，自备零钱，不设找续的缺点，以单片机为核心，优化找零系统的内部设计。公共交通是城市重要的服务窗口，通过设计这样的公交找零系统，不仅让公交系统智能化更进一步，更让市民可以随心所欲的自由乘坐公交汽车，不需要考虑身上是否有零钱，大大提高公交的乘坐率，促进城市公交公益事业的发展。日本、韩国已有相关产品投入使用，而且效果明显。作为人口第一大国的中国，公交系统的发展需要这样的一个产品设计很有必要[1]。

1 系统的组成和工作原理

1.1 自动找零系统的主要组成

自动找零系统由以下主要模块组成：主控单元、纸币识别处理模块、纸币找零模块、纸币接收模块、硬币模块、零钱箱信息处理模块和不间断电源。

主要功能：零钱的自身储备、线路价格控制、面额识别、差额计算和找零，可找续的投币功能，附带真伪币识别功能等。

1.2 公交找零系统的工作原理

公交车自动找零系统格局功能模块其工作过程和基本原理如下[2]：

从投币口送入货币（包括纸币或硬币），然后通过传感器采集数据、感应图像或判断重量，识别器判断货币的真伪并判别面值。根据识别的投币情况，识别器把信息数据传给通信模块。通信模块与设置线路售票价格控制系统通信，操作面板系统显示面值，做差确定找零的数额。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。如果发现找零金额不足，预警提醒。当无法实现找零，或者找零不够等意外情况发生时，能及时退还乘客的投币。乘客取走找零后，完成这一个投币过程。系统复零，完成等待下一位乘客投币的准备。

综上所述，自动找零系统可以分为四部分，即控制子系统、信息传递和执行系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。其中控制子系统是本设计研究重点。

2 公交找零系统的主程序分析

本系统采用AT89C51单片机为核心，乘客上车后把钞票放进进钞口（硬币放进硬币口），机器自动运转，单片机根据相应的程序执行对应的工作。系统的主体框架如图1所示。主程序由单片机和报警系统、硬币模块、找零模块等进行信息连接和处理[3]。

图1 系统主体框图

3 公交找零系统的子程序设计

3.1 纸币真伪及面额辨别的功能子程序设计

现在不乏有些破坏分子使用假币，尤其当公交系统实现大面额找续之后，所以这样的系统必须具备真伪币识别功能。钞票进入进钞口，系统对纸币先进行面额识别，再对纸币进行真伪识别，当识别为假币的时候会报警亮灯，并把假币退出；当为真币就进入下一个程序。

在本设计中，只有在按键选错，导致系统无法正常处理时，才会出现报警现象。当出现错误的时候，输出信号通过光电耦合，来驱动一个扬声器工作，实现报警功能，其原理如图2所示。

图2 找零子系统流程图

3.2 公交找零系统实现的主要子程序设计

这部分的设计主要针对纸币的找零功能。当乘客放进钞票，以100块为例，当100进入进钞口，系统运行，纸币识别处理模块识别为100，找零模块立马从零钱箱调出97块零钱进入待机，与此同时100块在系统中继续进行真伪币识别，当为真币的时候，识别处理模块会向处理中心发出确认指令，之前已经进入的待机的97块零钱马上从出钞口出来；当为假币的时候，报警灯亮起，100块会自动原路返回，之前待机的97块零钞会自动进入废钞箱。

3.3 零钱箱信息处理模块的子程序设计

由于最高面额是100，所以准备的零钱从50元起，分别有50、20、10、5、1元等面额，初次系统运行，零钱箱一般设计为1000张零钱，其中50元占1%，20元占13%，10元占22%，5元占26%，1元占38%。零钱箱的设计可以根据每个公交线路途径的地方不同而对各面额所占的百分比进行调整。每次公交出行，零钱箱会整理上次的出行记录，反馈出“哪些纸币需要准备更多”的信息。

假设公交车票是3元一人，一开始乘客准备的是100元，那么系统优先找一张50元、两张20元、一张5元、两张1元，假如缺少某种币值，就选择另一种找零模式，会根据零钱箱哪种币值多而优先更多使用该币值。

零钱箱也有自动报警系统，当零钱箱的纸币不够的时候，反馈到处理器，报警系统自动亮灯，告诉司机这时候乘客开始要自备零钱。

零钱箱还包括废纸箱，根据系统的需要，当系统检测出假币的时候，零钱箱准备的零钱会被自动送进零钱箱。

4 结束语

市面上出现过自动的找零系统，因为其不具备真伪币识别的功能，所以使公交集团受到很大的损失，也因系统经常无法正常运行，程序冗长，找零缓慢，增加公交车在每一站的停留时间，导致交通混乱，所以并未在市场上推出过一套成熟的公交找零系统。文章主要从硬件和软件了进行设计，分析如何实现公交自动找零，对各子程序的控制进行程序设计。

文章设计的公交车自动找零系统具有现实意义，可投入生产。最终实现的功能就是公交车有找续，进一步智能化，便民化。对于本次的设计，在零钱箱处理的模块会出现缺陷，可以进一步对各线路进行调查，确保零钱箱有足够的零钱储备。

参考文献

[1]自动售货机主控制器及执行机构的设计与实现[J].东南大学学报（自然科学版），2007年11期.

[2]富安.单片机与可编程控制应用技术[M].北京：电子工业出版社， 2003，8第1版：89-94.

[3]茂祥，巩荣芬，吴庆洪.一种纸币识别系统的设计，2004年第12期.