徐君鵬,田熙燕,刑應(yīng)利,武煒頡

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新航集團(tuán)134廠,河南新鄉(xiāng),453000）

基于STM8的ATM防護(hù)艙控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐君鵬1,田熙燕1,刑應(yīng)利2,武煒頡1

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新航集團(tuán)134廠,河南新鄉(xiāng),453000）

設(shè)計(jì)了一款A(yù)TM防護(hù)艙控制系統(tǒng).系統(tǒng)采用STM8單片機(jī)作為主控芯片,該芯片相對51系列單片機(jī),具有處理速度快,存儲、中斷、通信功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),性價(jià)比更好.系統(tǒng)包括語音電路、檢測電路及以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制等電路.經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)安全穩(wěn)定,較好解決了原系統(tǒng)響應(yīng)速度慢,接口不易擴(kuò)展的問題.

ATM防護(hù)艙；STM8；以太網(wǎng)

隨著銀行安全防范級別的提升,ATM防護(hù)設(shè)備也從原來簡單的ATM防護(hù)罩升級成ATM防護(hù)艙,更好地保證了金融交易的安全性.目前ATM防護(hù)艙多采用單片機(jī)為控制核心,并且不具備遠(yuǎn)程控制和上位機(jī)管理功能,響應(yīng)速度慢,接口不易擴(kuò)展,存在安全隱患.本文設(shè)計(jì)的新型ATM防護(hù)艙控制器是一種新型智能化金融自助服務(wù)設(shè)施,具有完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,以保障內(nèi)部ATM取款機(jī)及其他金融服務(wù)機(jī)實(shí)時(shí)、安全、獨(dú)立、可靠地運(yùn)行.

1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1所示,語言電路采用WT588D芯片用來進(jìn)行語言的提示,展現(xiàn)出了ATM防護(hù)艙控制系統(tǒng)的智能現(xiàn)代化.門磁檢測電路主要用來檢測門的開關(guān)狀態(tài),并把檢測的狀態(tài)通過以太網(wǎng)控制電路發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測.電路中采用兩個按鍵用來模擬進(jìn)出艙的開門按鈕[1].

2 硬件電路

硬件總體電路圖如圖2所示.

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of the system

圖2 硬件總體電路Fig.2 The overall circuit of hardware

2.1 電源電路

能夠提供長時(shí)間安全可靠的工作電壓和電流是對電源的基本要求,同樣ATM防護(hù)艙控制系統(tǒng)也不例外.如圖2中電源電路的工作原理：220 V交流電經(jīng)過12 V變壓器降壓后,先經(jīng)過二極管整流電容濾波,再通過預(yù)穩(wěn)壓電路接到三端穩(wěn)壓器7805端,即可得到5 V的主控電壓.由于電路中需要用到3.3 V的電壓,所以穩(wěn)壓器7805輸出的5 V電壓再通過ASM1117進(jìn)行穩(wěn)壓后得到3.3 V電壓.

采用R1、D5、N1組成預(yù)穩(wěn)壓電路進(jìn)行分壓,一方面用于提供電鎖的供電電壓,另一方面用于防止穩(wěn)壓塊7805過熱而導(dǎo)致塤壞.芯片STM8S需要5 V的工作電壓,所以可以把得到的9 V左右的電壓加到三端穩(wěn)壓塊7805上,得到一個穩(wěn)定的5 V的電壓,供給主控芯片及周邊電路.由于語音電路中用到的FLASH存儲器工作電壓為3.3 V,所以在穩(wěn)壓得到5 V電壓后,再接一個ASM1117—3.3V的穩(wěn)壓芯片即可得到想要的3.3 V電壓.

2.2 語音電路

WT588D語音芯片功能強(qiáng)大,可以重復(fù)擦除重寫.通過專業(yè)的上位機(jī)操作軟件能夠隨意更換組合WT588D的語音內(nèi)容,使用時(shí)把語音內(nèi)容通過上位機(jī)操作軟件下載到SPI-Flash上即可.

配置語音輸出控制引腳為按鍵控制模式中的電平保持不可循環(huán)的控制方式,即低電平觸發(fā)語音播放,當(dāng)控制端口輸出為低電平時(shí),保持播放,高電平停止.Voice1用于業(yè)務(wù)辦理人員按下門外按鈕入艙時(shí),熱釋電感應(yīng)到人體,門磁閉合上鎖后語音提示客戶,如“您好,**銀行歡迎您,請注意鎖好門”.Voice2用于當(dāng)辦理完業(yè)務(wù)按下出門按鈕,門打開時(shí)輸出語音提示,如“謝謝,請保管好您的磁卡,再見”.Voice3用于客戶辦理業(yè)務(wù)快超時(shí)時(shí)提醒用戶,如“您好,本次業(yè)務(wù)允許辦理的時(shí)間已到,請注意安全”.Voice4用于當(dāng)客戶正在辦理業(yè)務(wù)時(shí)外部又有人按進(jìn)門按鈕時(shí)語音輸出,如“對不起,系統(tǒng)忙,請稍等”[2].

2.3 以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制

WIZnet公司生產(chǎn)的W5100芯片,可以實(shí)現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的Internet連接.W5100與IEEE 802.3 10 BASE-T和802.3u 100 BASE-TX兼容.W5100內(nèi)部集成有16 KB存儲器用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,其中有8 K用于發(fā)送數(shù)據(jù),另外8 K用于接收數(shù)據(jù).由于采用的STC15單片機(jī)的IO口有限,為了節(jié)省單片機(jī)寶貴的IO口,所以采用SPI總線控制方式.采用以TCP模式為基礎(chǔ)使用SPI總線進(jìn)行通信連接,采用TCP模式必須首先建立連接,然后利用連接的IP地址和端口號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[3].使用客戶端模式須要設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有以下幾個：

（1）網(wǎng)關(guān)IP地址,4個字節(jié),例如：192.168.1.1；

（2）子網(wǎng)掩碼,4個字節(jié),例如：255.255.255.0；

（3）物理地址（MAC）,6個字節(jié),例如：0C 29 AB 7C 00 01,第一個字節(jié)必須為偶數(shù)；

（4）本機(jī)IP地址,4個字節(jié),例如：192.168.1.199；

（5）端口0的端口號,2個字節(jié),例如：5000；

（6）端口0目的IP地址,4個字節(jié),例如：192.168.1.190；

（7）端口0目的端口號,2個字節(jié),例如：6000.

上位機(jī)界面中采用VB中的winsock控件來進(jìn)行通信.

以太網(wǎng)連接成功之后就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制了,可以通過上位機(jī)界面來控制ATM防護(hù)艙的電鎖開關(guān)、照明燈亮滅、以及風(fēng)扇的啟停等各項(xiàng)功能[4].以太網(wǎng)控制界面如圖3所示.

圖3 以太網(wǎng)控制界面Fig.3 Ethernet control interface

2.4 門鎖驅(qū)動電路

門鎖驅(qū)動控制電路中的電鎖具有當(dāng)門閉合時(shí)能自動上鎖,內(nèi)部具有手動開鎖的功能.當(dāng)有開鎖命令發(fā)出時(shí),門鎖控制I/O口將清零（即門鎖狀態(tài)端）,從而驅(qū)動N2導(dǎo)通,門鎖驅(qū)動線圈J1通電,繼電器吸合,門鎖打開.D6為續(xù)流二極管,由于J1為感性器件,當(dāng)J1突然斷電時(shí),器件兩端會形成很大的感應(yīng)電動勢,若不能及時(shí)釋放,容易損壞繼電器；為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,電路中采用續(xù)流二極管D6,用于線圈斷電時(shí)構(gòu)成J1的放電回路.當(dāng)門鎖控制I/O口置高電平則繼電器J1斷開不導(dǎo)通,門鎖失去控制信號延時(shí)一段時(shí)間后自動上鎖.

2.5 其他電路

采用HC_SR501模塊進(jìn)行人體檢測,其檢測范圍可在0～7 m內(nèi)可調(diào).當(dāng)有人進(jìn)入艙內(nèi),紅外檢測即感應(yīng)到人體,輸出高電平的控制信號到主控芯片STM8S中,然后通過主控芯片進(jìn)行上電鎖,播放語音等一系列操作.

按鍵電路使用兩個按鍵,進(jìn)門按鈕在艙外,出門按鈕在艙內(nèi),當(dāng)客戶進(jìn)出防護(hù)艙時(shí)即可通過按鈕進(jìn)行操作.照明燈電路是為了保障艙內(nèi)的光線能夠滿足客戶的需求,避免出現(xiàn)誤操作等現(xiàn)象.

系統(tǒng)工作時(shí)先由以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制檢測電鎖、照明燈及風(fēng)扇等的狀態(tài).如果以太網(wǎng)沒有發(fā)出控制指令脫機(jī)運(yùn)行,則判斷艙外按鈕是否按下,如果按下進(jìn)一步判斷艙內(nèi)是否有人,沒有人則開電鎖,照明燈亮.有人則語音提示,系統(tǒng)繁忙不開電鎖.有人開門進(jìn)入艙內(nèi)熱釋電人體檢測感應(yīng)到后輸出感應(yīng)信號,門磁檢測開關(guān)閉合,上電鎖,開風(fēng)扇,語音輸出提示用戶操作.當(dāng)用戶辦理完業(yè)務(wù)之后按下艙內(nèi)開門按鈕,電鎖開,風(fēng)扇停,語音輸出.然后當(dāng)門磁檢測再一次檢測到門閉合時(shí),熱釋電沒有檢測到人體上電鎖,照明燈滅.如果用戶在艙內(nèi)操作業(yè)務(wù)時(shí)間過長快到設(shè)定時(shí)間時(shí)會提前提示“您好,本次業(yè)務(wù)允許辦理的時(shí)間已到,請注意安全”.如業(yè)務(wù)辦理時(shí)間已到或超過,內(nèi)部人員還未出門,系統(tǒng)將停止對他的保護(hù),允許門外人員按鈕開門.這樣可以解決艙內(nèi)不良占用和非法逗留的情況[5].系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)流程如圖4所示.

圖4 總體程序流程Fig.4 Overall program flow chart

3 系統(tǒng)測試

防護(hù)艙控制器經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室以及聯(lián)合廠家測試,相對以前的單片機(jī)系統(tǒng),響應(yīng)速度得到明顯提高,遠(yuǎn)程控制及上位機(jī)管理功能提高了設(shè)備管理的實(shí)時(shí)性和方便性.

4 小結(jié)

設(shè)計(jì)采用STM8S105K芯片為主控單元,實(shí)現(xiàn)了人員檢測、語音提示、緊急處理、照明通風(fēng)、遠(yuǎn)程控制等功能.較好的解決了原有ATM防護(hù)艙控制器系統(tǒng)中存在的響應(yīng)速度慢、擴(kuò)展和控制管理不方便的問題,具有較好的市場應(yīng)用價(jià)值.

[1]王圓妹,許勁,李濤.基于VB實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的串行通信[J].中國科技信息,2006（22）：126-128.

[2]李俠,劉春華.超聲波入侵探測器在ATM機(jī)安全防護(hù)艙中的應(yīng)用[J].技術(shù)應(yīng)用,2013（4）：96-97.

[3]肖輝.分散控制系統(tǒng)與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)集成的研究及實(shí)現(xiàn)[D].吉林：吉林大學(xué),2005.

[4]趙驍,周斌,趙華.基于LabVIEW的SPI串行總線接口的實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2014（7）：138-141.

[5]羅軍.銀行ATM智能防護(hù)艙系統(tǒng)探討[J].中國公共安全,2014（6）：105-107.

（責(zé)任編輯：盧奇）

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

徐君鵬（1979―）,男,河南南陽人,碩士,實(shí)驗(yàn)師.主要從事電氣自動化與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研究.