劉曉婷 薛雅文 孟新欣 張智超 張浩男

摘要：隨著中國城市化水平的加快，城市交通問題變得越來越突出。公交車作為解決城市交通問題的重要工具，具有很多優(yōu)勢，公交收費是公交運營的重要組成部分，直接關(guān)系到公交公司的切身利益。設(shè)計這款錢幣分離箱，主要是針對無人售票公交車使用的投幣箱進(jìn)行功能的改造與升級，使其具有自動分離紙幣、硬幣，硬幣數(shù)量記錄，硬幣數(shù)額實時統(tǒng)計的功能，同時對其外觀進(jìn)行設(shè)計，讓城市公交車具有自己的風(fēng)貌。本次研究首先介紹了公交車錢幣分析箱在國內(nèi)的發(fā)展情況。此外，還介紹了錢幣分離和計數(shù)等創(chuàng)新技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)有的系統(tǒng)的問題和實際需求，完成分析，在此基礎(chǔ)上完成設(shè)計方案和模塊化方案。該系統(tǒng)分為以下主要模塊：紙幣、硬幣分離模塊、硬幣識別計數(shù)模塊、硬幣貯存裝置等模塊。

Abstract： With the acceleration of urbanization in China， urban traffic problems have become increasingly prominent. As an important tool to solve urban traffic problems， buses have many advantages， and bus charges are an important part of bus operation， which is directly related to the vital interests of bus companies. This coin separating box is designed to transform and upgrade the function of the coin box used by unmanned buses， so that it has the functions of automatically separating banknotes and coins， recording the number of coins， and counting the amount of coins in real time. At the same time， its appearance is designed to make the city buses have their own style. Firstly， this study introduces the development of bus coin analysis box in China. In addition， innovative technologies such as coin separation and counting are also introduced. According to the existing system problems and actual needs， this paper completes the analysis， and then completes the design scheme and modular scheme. The system is divided into the following main modules： paper money and coin separation module， coin identification and counting module， coin storage device and other modules.

關(guān)鍵詞：紙幣;分離箱;硬幣計數(shù)器

Key words： paper money;separation box;coin counter

中圖分類號：U469.13 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0231-02

1 ?課題研究背景

“綠水青山就是金山銀山”，公交車出行也是人們綠色出行的最佳方式之一，雖然公交刷卡、掃碼支付已經(jīng)成為大多數(shù)人的支付方式，但是仍有部分人群使用紙幣或硬幣來投幣上車。城市之間的公交卡往往不能互通，當(dāng)人們?nèi)ネ獾爻鞘新糜位虺霾?，投幣上車的速度要快于使用掃碼支付。近年來城市交通取得了長足的進(jìn)步，但仍與我們城市人口眾多和交通需求的增長格格不入。由于人們對城市交通的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于城市交通供給，發(fā)生交通條件惡劣等重大問題，居民出行大大增加。因此，城市交通已成為每個人都應(yīng)關(guān)注并迫切解決的熱點問題。

中國已采取許多措施從根本上解決城市交通問題，包括限制汽車的購買和使用：征收道路擁堵費以及優(yōu)先發(fā)展公共交通。由于該國人口眾多且交通復(fù)雜，因此發(fā)展公共交通應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急。公交車是公共交通的一種重要運輸方式，具有很多的優(yōu)勢，可緩解城市交通擁堵，運輸成本低，安全性高的特點，因此在不久的將來，中國的公交車部署和公交技術(shù)研發(fā)投入將會增加大。

目前市場上所廣泛使用的無人售票公交車投幣箱，只能將硬、紙幣收納，不能在投幣時將硬幣和紙幣分開，無法實時統(tǒng)計錢幣數(shù)額，后期公交公司在整理錢幣時通常使用大量人工，耗費大量人力物力以及時間，而且效果并不令人滿意。如果在投幣時就可以將錢幣和硬幣分離，并且能夠記錄硬幣數(shù)量，就可以減少大量工作的需要，使得公交車錢幣分離箱有了更多的意義。

2 ?研究意義

在公交刷卡和手機(jī)支付如此方便的現(xiàn)在，錢幣分離箱是否還有意義？

科技在飛速發(fā)展，作為普通人的我們在享受這些便利，但不可否認(rèn)的是，有部分人群由于種種原因仍然在使用錢幣。在我們普通人享受到科技發(fā)展的便利時，我們也應(yīng)該去思考那些特殊人群的生活方式，畢竟不是每一位社會成員都可以跟得上時代的腳步。

中國鐵路12306網(wǎng)站已經(jīng)上線多年，大部分人也養(yǎng)成了網(wǎng)絡(luò)訂購火車票的習(xí)慣。但仍有一些人不會使用智能手機(jī)，習(xí)慣在火車站窗口排隊購票。正是因為這一部分人及其需求還在，火車站幾乎都還保留著人工窗口。這個保留，不僅僅是人性化的措施，也是“不拋棄、不放棄”的社會共同體的應(yīng)有理念。

耗費大量人力物力的售票窗口尚且如此，公交車投幣箱的存在也應(yīng)該有意義。

3 ?錢幣分離

3.1 硬幣紙幣的分離

在以往傳統(tǒng)硬幣紙幣投幣口的基礎(chǔ)上，改變了項目最初的投幣方式，將硬幣紙幣投幣口直接分離，進(jìn)入不同的收集箱，達(dá)到分離的目的。

3.2 硬幣內(nèi)部分離

投幣箱內(nèi)部設(shè)有滑道，硬幣從滑道下落，根據(jù)孔的直徑不同可將不同面值的硬幣分離，經(jīng)管路進(jìn)入不同收集裝置。

4 ?硬幣計數(shù)設(shè)計

4.1 硬幣識別模塊

在硬幣計數(shù)模塊中有一個硬幣識別模塊。其有4個引腳，分為1234共4級，每一個引腳對應(yīng)著不同的硬幣面值。投入硬幣時會壓縮到彈簧四個等級引腳中的某一個，在硬幣進(jìn)入后，到達(dá)相應(yīng)的等級，激發(fā)電信號，進(jìn)行傳輸。數(shù)字信號，并進(jìn)行記錄、計算總額、儲存數(shù)據(jù)。見圖1。

4.2 液晶顯示模塊

在硬幣收集和計數(shù)后，由液晶模塊顯示硬幣的總額。

4.3 復(fù)位模塊

復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是使單片機(jī)從0000H單元（首單元）開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。復(fù)位電路采用了上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，上電復(fù)位工作過程是在加電時，通過10uF的電解電容給復(fù)位端一個短暫的高電平信號;按鍵電路工作過程是當(dāng)按鍵按下時，通過電阻R85、R9把復(fù)位鎖定到高電平，由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，因此完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。

5 ?機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)由投幣口、滑道、計數(shù)器、收集箱等幾個模塊組成，各個環(huán)節(jié)相互配合，完成錢幣的分離與收集、計數(shù)。在設(shè)計時，首先完成各個零件或組件，然后根據(jù)需要進(jìn)行組裝，每個零件彼此參照以形成一個相互連接的整體。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求各個滑道精密配合，已保證硬幣能夠順利滑下并且掉入既定的孔和收集箱內(nèi)。實物使用亞克力板進(jìn)行拼裝。設(shè)計塑料零件時，應(yīng)考慮以下設(shè)計經(jīng)驗和準(zhǔn)則。

①合理的壁厚以防止收縮。塑料零件在注塑過程中會收縮，冷卻后會收縮。壁厚不應(yīng)太厚，不同壁厚之間的過渡應(yīng)均勻。如果需要較厚的壁厚，則可以使用中空處理。壁厚不能太薄，否則，將發(fā)生諸如翹曲和變形的缺陷。②各滑道的設(shè)計安裝角度應(yīng)該合理，避免大小硬幣之間疊摞使得小硬幣落入大的孔洞中，避免因為滑道坡度過大或過小影響硬幣的正常滑落，如：坡度過大，使得硬幣滑落速度過大;坡度過小，摩擦力大，使得硬幣不能按照既定的軌道路線落入收集箱內(nèi)。③避免倒角：過渡位置，并避免由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生銳利邊緣。④具有相同或相似功能的塑料零件應(yīng)采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)以降低模具成本。

圖2和圖3分別為：計數(shù)器實物圖和投幣箱實物圖。

6 ?結(jié)論

本次設(shè)計總結(jié)了錢幣分離系統(tǒng)的缺點和問題以及發(fā)展?fàn)顩r。從實際角度看，需要進(jìn)行需求分析和設(shè)計方案;為了把公交車錢幣分析系統(tǒng)的設(shè)計和實施分成幾個部分：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計計數(shù)模塊，模塊結(jié)構(gòu)修整等結(jié)果滿足了功能需求，并設(shè)計了預(yù)期效果。

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作者簡介：劉曉婷（1964-），女，河北唐山人，副教授，工學(xué)學(xué)士，研究方向為機(jī)械加工、工程材料;薛雅文（1997-），女，陜西延安人，本科在讀，研究方向為能源與動力工程;孟新欣（1998-），女，陜西咸陽人，在讀本科，研究方向為能源與動力工程;張智超（1998-），男，陜西寶雞人，本科在讀，研究方向為機(jī)械電子工程;張浩男（1999-），男，陜西銅川人，本科在讀，研究方向為機(jī)械電子工程。