基于STM8的ATM防护舱控制系统设计

徐君鹏,田熙燕,刑应利,武炜颉

（1.河南科技学院,河南新乡453003；2.新航集团134厂,河南新乡,453000）

基于STM8的ATM防护舱控制系统设计

徐君鹏1,田熙燕1,刑应利2,武炜颉1

（1.河南科技学院,河南新乡453003；2.新航集团134厂,河南新乡,453000）

设计了一款ATM防护舱控制系统.系统采用STM8单片机作为主控芯片,该芯片相对51系列单片机,具有处理速度快,存储、中断、通信功能强等优点,性价比更好.系统包括语音电路、检测电路及以太网远程控制等电路.经过实验测试系统安全稳定,较好解决了原系统响应速度慢,接口不易扩展的问题.

ATM防护舱；STM8；以太网

随着银行安全防范级别的提升,ATM防护设备也从原来简单的ATM防护罩升级成ATM防护舱,更好地保证了金融交易的安全性.目前ATM防护舱多采用单片机为控制核心,并且不具备远程控制和上位机管理功能,响应速度慢,接口不易扩展,存在安全隐患.本文设计的新型ATM防护舱控制器是一种新型智能化金融自助服务设施,具有完善的结构设计、智能化控制和远程监控功能,以保障内部ATM取款机及其他金融服务机实时、安全、独立、可靠地运行.

1 总体设计

系统结构框图如图 1所示,语言电路采用WT588D芯片用来进行语言的提示,展现出了ATM防护舱控制系统的智能现代化.门磁检测电路主要用来检测门的开关状态,并把检测的状态通过以太网控制电路发送给上位机进行实时检测.电路中采用两个按键用来模拟进出舱的开门按钮[1].

2 硬件电路

硬件总体电路图如图2所示.

图1 系统结构Fig.1 Architecture of the system

图2 硬件总体电路Fig.2 The overall circuit of hardware

2.1 电源电路

能够提供长时间安全可靠的工作电压和电流是对电源的基本要求,同样ATM防护舱控制系统也不例外.如图2中电源电路的工作原理：220 V交流电经过12 V变压器降压后,先经过二极管整流电容滤波,再通过预稳压电路接到三端稳压器7805端,即可得到5 V的主控电压.由于电路中需要用到3.3 V的电压,所以稳压器7805输出的5 V电压再通过ASM1117进行稳压后得到3.3 V电压.

采用R1、D5、N1组成预稳压电路进行分压,一方面用于提供电锁的供电电压,另一方面用于防止稳压块7805过热而导致埙坏.芯片STM8S需要5 V的工作电压,所以可以把得到的9 V左右的电压加到三端稳压块7805上,得到一个稳定的5 V的电压,供给主控芯片及周边电路.由于语音电路中用到的FLASH存储器工作电压为3.3 V,所以在稳压得到5 V电压后,再接一个ASM1117—3.3V的稳压芯片即可得到想要的3.3 V电压.

2.2 语音电路

WT588D语音芯片功能强大,可以重复擦除重写.通过专业的上位机操作软件能够随意更换组合WT588D的语音内容,使用时把语音内容通过上位机操作软件下载到SPI-Flash上即可.

配置语音输出控制引脚为按键控制模式中的电平保持不可循环的控制方式,即低电平触发语音播放,当控制端口输出为低电平时,保持播放,高电平停止.Voice1用于业务办理人员按下门外按钮入舱时,热释电感应到人体,门磁闭合上锁后语音提示客户,如“您好,**银行欢迎您,请注意锁好门”.Voice2用于当办理完业务按下出门按钮,门打开时输出语音提示,如“谢谢,请保管好您的磁卡,再见”.Voice3用于客户办理业务快超时时提醒用户,如“您好,本次业务允许办理的时间已到,请注意安全”.Voice4用于当客户正在办理业务时外部又有人按进门按钮时语音输出,如“对不起,系统忙,请稍等”[2].

2.3 以太网远程控制

WIZnet公司生产的W5100芯片,可以实现没有操作系统的Internet连接.W5100与IEEE 802.3 10 BASE-T和802.3u 100 BASE-TX兼容.W5100内部集成有16 KB存储器用于进行数据传输,其中有8 K用于发送数据,另外8 K用于接收数据.由于采用的STC15单片机的IO口有限,为了节省单片机宝贵的IO口,所以采用SPI总线控制方式.采用以TCP模式为基础使用SPI总线进行通信连接,采用TCP模式必须首先建立连接,然后利用连接的IP地址和端口号进行数据传输[3].使用客户端模式须要设置的网络参数有以下几个：

（1）网关IP地址,4个字节,例如：192.168.1.1；

（2）子网掩码,4个字节,例如：255.255.255.0；

（3）物理地址（MAC）,6个字节,例如：0C 29 AB 7C 00 01,第一个字节必须为偶数；

（4）本机IP地址,4个字节,例如：192.168.1.199；

（5）端口0的端口号,2个字节,例如：5000；

（6）端口0目的IP地址,4个字节,例如：192.168.1.190；

（7）端口0目的端口号,2个字节,例如：6000.

上位机界面中采用VB中的winsock控件来进行通信.

以太网连接成功之后就可以进行远程的控制了,可以通过上位机界面来控制ATM防护舱的电锁开关、照明灯亮灭、以及风扇的启停等各项功能[4].以太网控制界面如图3所示.

图3 以太网控制界面Fig.3 Ethernet control interface

2.4 门锁驱动电路

门锁驱动控制电路中的电锁具有当门闭合时能自动上锁,内部具有手动开锁的功能.当有开锁命令发出时,门锁控制I/O口将清零（即门锁状态端）,从而驱动N2导通,门锁驱动线圈J1通电,继电器吸合,门锁打开.D6为续流二极管,由于J1为感性器件,当J1突然断电时,器件两端会形成很大的感应电动势,若不能及时释放,容易损坏继电器；为了避免这种现象的发生,电路中采用续流二极管D6,用于线圈断电时构成J1的放电回路.当门锁控制I/O口置高电平则继电器J1断开不导通,门锁失去控制信号延时一段时间后自动上锁.

2.5 其他电路

采用HC_SR501模块进行人体检测,其检测范围可在0～7 m内可调.当有人进入舱内,红外检测即感应到人体,输出高电平的控制信号到主控芯片STM8S中,然后通过主控芯片进行上电锁,播放语音等一系列操作.

按键电路使用两个按键,进门按钮在舱外,出门按钮在舱内,当客户进出防护舱时即可通过按钮进行操作.照明灯电路是为了保障舱内的光线能够满足客户的需求,避免出现误操作等现象.

系统工作时先由以太网远程控制检测电锁、照明灯及风扇等的状态.如果以太网没有发出控制指令脱机运行,则判断舱外按钮是否按下,如果按下进一步判断舱内是否有人,没有人则开电锁,照明灯亮.有人则语音提示,系统繁忙不开电锁.有人开门进入舱内热释电人体检测感应到后输出感应信号,门磁检测开关闭合,上电锁,开风扇,语音输出提示用户操作.当用户办理完业务之后按下舱内开门按钮,电锁开,风扇停,语音输出.然后当门磁检测再一次检测到门闭合时,热释电没有检测到人体上电锁,照明灯灭.如果用户在舱内操作业务时间过长快到设定时间时会提前提示“您好,本次业务允许办理的时间已到,请注意安全”.如业务办理时间已到或超过,内部人员还未出门,系统将停止对他的保护,允许门外人员按钮开门.这样可以解决舱内不良占用和非法逗留的情况[5].系统的程序设计流程如图4所示.

图4 总体程序流程Fig.4 Overall program flow chart

3 系统测试

防护舱控制器经过实验室以及联合厂家测试,相对以前的单片机系统,响应速度得到明显提高,远程控制及上位机管理功能提高了设备管理的实时性和方便性.

4 小结

设计采用STM8S105K芯片为主控单元,实现了人员检测、语音提示、紧急处理、照明通风、远程控制等功能.较好的解决了原有ATM防护舱控制器系统中存在的响应速度慢、扩展和控制管理不方便的问题,具有较好的市场应用价值.

[1]王圆妹,许劲,李涛.基于VB实现PC机与单片机的串行通信[J].中国科技信息,2006（22）：126-128.

[2]李侠,刘春华.超声波入侵探测器在ATM机安全防护舱中的应用[J].技术应用,2013（4）：96-97.

[3]肖辉.分散控制系统与TCP/IP网络集成的研究及实现[D].吉林：吉林大学,2005.

[4]赵骁,周斌,赵华.基于LabVIEW的SPI串行总线接口的实现[J].现代电子技术,2014（7）：138-141.

[5]罗军.银行ATM智能防护舱系统探讨[J].中国公共安全,2014（6）：105-107.

（责任编辑：卢奇）

The control system design of ATM protection module based on STM8

Xu Junpeng1,Tian Xiyan1,Xing Yingli2,Wu Weixie1
（1.Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China；2.Sia Group 134 Rd Factory, Xinxiang 453000,China）

A ATM control system was designed in this paper.The system uses STM8 microcontroller as the main control chip,the chip is relatively 51 series microcontroller,with the advantages of fast processing,storage,interrupt, communication functions,and better performance.The system includes voice circuit,detection circuit and Ethernet Remote control circuit.After the experiment,the system is safe and stable,it can solve the problem of slow response speed of the system and the interface is not easy to expand.

ATM protection module；STM8；Ethernet

TP273.5

A

：1008-7516（2015）04-0064-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2015.04.013

2015-05-17

徐君鹏（1979―）,男,河南南阳人,硕士,实验师.主要从事电气自动化与计算机仿真技术研究.