專利名稱：一種幣碼錄入裝置及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及幣碼錄入技術(shù)，具體地說是一種幣碼錄入裝置及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
搶劫銀行、運(yùn)鈔車等暴力犯罪，雖然發(fā)生機(jī)率低，但由于其嚴(yán)重的暴力侵害性，給人們的身心造成嚴(yán)重創(chuàng)傷，社會危害性極大。綁架勒索是黑社會性質(zhì)的另一類犯罪，它以人質(zhì)的性命相威脅，索取大量財物。為了防止此類犯罪，國家采取了許多種措施，如社會治安綜合治理、加強(qiáng)警力，以及配備專用點(diǎn)鈔機(jī)等，但是這些措施僅是增加了犯罪分子作案的難度，并未從根本上解決防范此類犯罪問題。一般搶劫銀行、運(yùn)鈔車以及綁架勒索等暴力犯罪的目標(biāo)最終是巨額鈔票，而且都在幾萬、幾十萬以至幾百萬元以上，犯罪分子非法所得基本上都是整捆的鈔票?，F(xiàn)有技術(shù)中的驗鈔機(jī)以及帶有驗鈔功能的點(diǎn)鈔機(jī)，雖然能夠識別偽鈔，但是對非法取得的成捆包裝的真幣仍然無可奈何。
中國專利“條碼鈔票以及條碼鈔票的數(shù)鈔及掃描處理裝置”(公開號為CN1204816A)，僅對已打印條碼的幣種進(jìn)行識別，它的出發(fā)點(diǎn)不是解決對點(diǎn)鈔機(jī)掃描過的幣種的號碼進(jìn)行識別的問題。另一中國專利“錄碼技術(shù)點(diǎn)鈔機(jī)”(公開號為CN2507074Y)采用成熟計算機(jī)的通用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)錄碼，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)鈔，視頻卡進(jìn)行簡單的電連接及圖像處理，并在計算機(jī)上完成存儲。其不足是體積大、成本高，很難產(chǎn)業(yè)化。另外，中國專利以及PCT國際申請(中國專利申請?zhí)?3111588.8；PCT國際申請申請?zhí)枮镻CT/CN2004/000385)公開一種號碼錄入點(diǎn)鈔機(jī)(或現(xiàn)鈔號碼處理方法及專用裝置)，它是一種獨(dú)立裝置，它采用CCD作為圖象攝取器件，解決了圖像的采集、處理、存儲及報警一系列技術(shù)問題，采用本發(fā)明對所有點(diǎn)過鈔票的數(shù)碼均可識別、處理，本發(fā)明為小型化獨(dú)立產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)，但結(jié)構(gòu)的簡單程度和集成化程度還不夠理想。
目前，CCD(電荷耦合器件)是主要的實(shí)用化固態(tài)圖像傳感器件，它具有讀取噪聲低、動態(tài)范圍大、響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。但CCD技術(shù)難以與主流的CMOS技術(shù)集成于同一芯片之中。這樣，諸如定時產(chǎn)生、驅(qū)動放大、自動曝光控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換及信號處理等支持電路就不能與像素陣列做同一芯片上，以CCD為基礎(chǔ)的圖像傳感器難以實(shí)現(xiàn)單片一體化，因而具有體積大、功耗高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)更為簡單、性能更好、更易于產(chǎn)業(yè)化的幣碼錄入裝置及應(yīng)用。
本發(fā)明技術(shù)方案如下包括數(shù)字?jǐn)z像模塊、高速單片機(jī)、USB控制模塊，其中數(shù)字?jǐn)z像模塊輸入端接收幣碼圖像信號，輸出端與高速單片機(jī)連接，高速單片機(jī)輸出信號為USB控制模塊輸入信號，USB控制模塊輸出信號經(jīng)USB接口送入磁盤或計算機(jī)。
其中所述USB控制模塊輸出信號可經(jīng)USB接口將數(shù)據(jù)經(jīng)計算機(jī)輸出至網(wǎng)絡(luò)；所述高速單片機(jī)可擴(kuò)展有多個靜態(tài)存儲器；所述數(shù)字?jǐn)z像模塊可選用美國OmniVision公司開發(fā)的氧化物半導(dǎo)體黑白圖像傳感器；所述高速單片機(jī)可采用C8051F系列或Lattice ispMACH4000V系列器件；所述USB控制模塊可采用具有主從功能的USB控制器。
本發(fā)明可以對鈔票號碼存儲，對每捆鈔票可以給予唯一的編號，判定是否為偽鈔，整捆存入銀行倉庫的鈔票一旦發(fā)生搶劫銀行、運(yùn)鈔車或綁架勒索等犯罪，銀行等金融機(jī)構(gòu)可以根據(jù)每捆鈔票的唯一編號取出與其對應(yīng)的每張被劫的鈔票號碼并予以公布，對犯罪分子形成威懾；更具有如下優(yōu)點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)更簡單，性能更好。本發(fā)明是為點(diǎn)鈔機(jī)幣碼錄入設(shè)計，各部分芯片的選擇，可以滿足其功能要求，其優(yōu)化組合的功能性元器件具有高速度、大容量特點(diǎn)；可將本發(fā)明前三部分固化一體，成為高度集成的系統(tǒng)模塊、小型化獨(dú)立產(chǎn)品。
2.應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明可與網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)金融防盜，亦可實(shí)現(xiàn)國際化防范，還可作為獨(dú)立的嵌入式USB主機(jī)應(yīng)用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測等系統(tǒng)；本發(fā)明還適合于監(jiān)控、多媒體等應(yīng)用范圍。
3.平均成本低。本發(fā)明采用的數(shù)字?jǐn)z像模塊(CMOS圖像傳感器)是近幾年發(fā)展較快的新型圖像傳感器，由于采用了相同的CMOS技術(shù)，因此可以將像素陣列與外圍支持電路集成在同一塊芯片上，實(shí)現(xiàn)了單片一體化。實(shí)際上，數(shù)字?jǐn)z像模塊是一個較完成的圖像系統(tǒng)(Camera on Chip)，通常包括一個圖像傳感器核心、單一時鐘、所有的時序邏輯、可編程功能和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。與現(xiàn)有技術(shù)中的CCD相比，數(shù)字?jǐn)z像模塊將整個圖像系統(tǒng)集成在一塊芯片上，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)體積小，重量輕，功耗低；2)編程方便，易于控制；3)平均成本低。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的數(shù)字?jǐn)z像模塊是美國OmniVision公司開發(fā)的CMOS黑白圖像傳感器芯片，該芯片將CMOS光感應(yīng)核與外圍支持電路集成在一起，具有可編程控制與視頻模/數(shù)混合輸出等功能，其輸出的視頻為黑白圖像，與CCIR標(biāo)準(zhǔn)兼容。本發(fā)明由于省略了A/D等器件，因而具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。同時，由于所采用的數(shù)字?jǐn)z像模塊(如OV5017)內(nèi)部嵌入曝光、增益、開窗等控制電路，并且編程方便，這就提高了采集系統(tǒng)在功能上的靈活性。由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單及性能優(yōu)化，使批量生產(chǎn)成為可能，進(jìn)而更便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。


圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
圖3為幣碼錄入裝置工作程序流程圖。
圖4為圖2中高速單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1如圖1、2所示，本實(shí)施例幣碼錄入裝置由數(shù)字?jǐn)z像模塊(M4088CMOC)、C8051FXXX系列高速單片機(jī)(本實(shí)施例為C8051F121)、USB控制模塊(SL811HS芯片)和移動磁盤(U盤)四部分組成，其中數(shù)字?jǐn)z像模塊輸入端經(jīng)自身一體化的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)接收來自點(diǎn)鈔機(jī)的幣碼數(shù)字圖像信號，輸出端與高速單片機(jī)連接，高速單片機(jī)輸出信號為USB控制模塊的輸入信號，可經(jīng)USB接口將處理過的數(shù)據(jù)送入磁盤(U盤或計算機(jī))，整體構(gòu)成嵌入式USB主機(jī)。圖中U1為數(shù)字?jǐn)z像模塊，U2為高速單片機(jī)，U3為USB控制模塊。
如圖3所示，幣碼錄入程序流程為設(shè)備初始化，張數(shù)置0，判斷是否是有效圖像，否—則結(jié)束；是—則做以下事宜1)發(fā)送設(shè)置命令；2)接收設(shè)備狀態(tài)信息；3)配置設(shè)備；4)分配地置；5)供給電源；然后判斷是否是主模式，否--則接計算機(jī)，是--則發(fā)送采集命令，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，經(jīng)數(shù)字?jǐn)z像模塊輸出數(shù)字視頻信號，存入RAM中；這時再判斷是否完成一禎采集，如完成了一禎采集，給張數(shù)加1，由高速單片機(jī)對數(shù)字視頻信號識別并處理，再將處理后的視頻信號存入存儲器；如完成了一組數(shù)據(jù)，則定義組編號，將數(shù)據(jù)存入U盤，再重新判斷是否是有效圖像；如未完成一組數(shù)據(jù)，則回至由高速單片機(jī)識別并處理視頻信號步驟。
本發(fā)明原理是數(shù)字?jǐn)z像模塊實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)鈔幣碼的攝取，并將攝錄的數(shù)字圖像傳輸給高速單片機(jī)。當(dāng)高速單片機(jī)對一幀數(shù)據(jù)識別處理后，便將識別處理后的幣碼數(shù)據(jù)儲存，存儲的幣碼數(shù)據(jù)每百幀為一組，每組對應(yīng)一個唯一編號，然后通過USB控制器、經(jīng)USB接口將該組數(shù)據(jù)存儲到移動磁盤(U盤)或送入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
具體功能的實(shí)現(xiàn)過程如下1.圖像采集過程圖像采集由數(shù)字?jǐn)z像模塊完成，可選用美國OmniVision公司開發(fā)的氧化物半導(dǎo)體黑白圖像傳感器(OV5017器件)，它具有豐富的編程控制功能，其圖像幀頻、曝光時間、增益控制、圖像開窗等均可通過對芯片內(nèi)部寄存器寫操作進(jìn)行設(shè)置。數(shù)字?jǐn)z像模塊內(nèi)部嵌入了一個bit的/D，因而可以同步輸出8位的數(shù)字視頻流[7---0]。在輸出數(shù)字視頻流的同時，還提供像素時鐘PCLK水平參考信號HREF垂直同步信號VSYNC，便于外部電路讀取圖像。數(shù)字?jǐn)z像模塊的像素陣列為384×288，分為16×16的子塊，每個子塊大小為24×18，可以在整個圖像的局部開窗，輸出窗口中的圖像。在本發(fā)明中，圖像傳感器其內(nèi)部將獲取的圖像采集量化，在外部邏輯的控制下輸出數(shù)字圖像，系統(tǒng)讀取圖像的過程為(1)由數(shù)字?jǐn)z像模塊對其內(nèi)部的譯碼器與時序發(fā)生器初始化；(2)設(shè)置數(shù)字?jǐn)z像模塊的內(nèi)部控制寄存器，如曝光控制、增益控制、窗口控制等；(3)選擇數(shù)字?jǐn)z像模塊的視頻數(shù)據(jù)端口；(4)向譯碼器與時序發(fā)生器發(fā)出開始采集圖像信號；(5)譯碼器與時序發(fā)生器使能總線隔離，并根據(jù)數(shù)字?jǐn)z像模塊輸出的參考信號，即VSYNC、HREF與PCLK，生成圖像存儲器的片選、寫及地址信號。這樣數(shù)字圖像即以連續(xù)的方式存入圖像存儲器中；(6)當(dāng)譯碼器與時序發(fā)生器得到停止采集圖像信號，OV5017則停止輸出數(shù)字圖像。
2.圖像識別與控制過程這部分是發(fā)明的核心，需要對采集的圖像進(jìn)行識別處理、傳輸并對外圍的器件進(jìn)行集中控制。本實(shí)施例選用Cygnal C8051FXXX(F121)系列全集成混合信號在片系統(tǒng)高速單片機(jī)作為信號處理器(參見圖4)，其主要特征如下(1)具有高速度的(100MIPS)與8051全兼容的微控制器內(nèi)核，CIP-51微處理器采用管線式結(jié)構(gòu)，流水線方式處理指令，大大提高了處理能力。
(2)具有Flash存儲器，可實(shí)現(xiàn)在線編程和用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(E2PROM的作用)。
(3)片內(nèi)JTAG仿真電路提供全速、非插入式(不使用在片資源)的內(nèi)仿真。支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步觀察點(diǎn)出、運(yùn)行和停止等調(diào)試命令，支持存儲器和寄存器校驗和修改。
(4)有擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)，提供了22個中斷源，可實(shí)現(xiàn)時實(shí)多任務(wù)系統(tǒng)。
(5)增加了復(fù)位源，提高了系統(tǒng)的可靠性。
(6)具有內(nèi)部獨(dú)立的時鐘源，在系統(tǒng)復(fù)位時默認(rèn)內(nèi)部時鐘，如果需要可接外部時鐘，并可在程序運(yùn)行時實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部時鐘的切換，有利于低功耗的應(yīng)用。
(7)具有8448字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM存儲，并設(shè)有外部并行數(shù)據(jù)存儲器接口。
(8)具有可編程的I/O口及Crossbar，最為獨(dú)特的是增加了“Digtalcrossbar”(數(shù)字開關(guān))，它可將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源定向到P0，p1和P2。定時器，串行總線，外部中斷源，AD轉(zhuǎn)換輸入，比較器輸出都可通過Crossbar計存器定向到P0、P1、P2中的I/O口。
(9)可編程序定時器陣列增加了可自動裝載的定時器，還特別設(shè)計了16位可編程定時計數(shù)器(PCA)。它有5種可編程的撲捉/比較模塊，每種撲捉/比較模塊有四種工作方式(邊緣觸發(fā)撲捉；軟件定時器；高速輸出；PWM)。
(10)C8051FXXX MCU除設(shè)計有標(biāo)準(zhǔn)的全雙工的UART，還設(shè)有覆蓋了典型的串行通信標(biāo)準(zhǔn)的串行總線，功能更加強(qiáng)大。
(11)工作電壓典型值為3伏(2.7伏～3.3伏)，全部I/O、RST、JTAG引角均允許5伏電壓輸入，典型工作電流50mA@100MHZ典型停機(jī)模式電流小于0.1uA。
(12)微程序控制器(MCU)用JTAG口編程加密芯片是一種與傳統(tǒng)方式完全不同的加密方式，決無解密的可能。
Cygnal C8051F121 MCU對數(shù)字?jǐn)z像模塊傳入的數(shù)字視頻信號，即時識別處理，并存入RAM。當(dāng)一幀圖象完成后，經(jīng)USB控制模塊(SL811HS)送至USB存儲。由于所采集的圖像是在選定的窗口內(nèi)進(jìn)行，有效地減少了處理量，節(jié)省了大量時間和存儲空間。在下一幀圖像到來前高速單片機(jī)(C8051F121)足以完成對圖像的識別處理和傳輸。
3.USB的控制和數(shù)據(jù)傳輸過程本發(fā)明選擇了Cypress公司的USB Host/Slave的接口控制模塊(SL811HS芯片)，它是USB Host控制器硬件部分。實(shí)現(xiàn)USB Host的接口，配置USB設(shè)備，管理USB總線電源。其功能為實(shí)現(xiàn)各種USB Host動作，邏輯控制、協(xié)調(diào)內(nèi)容各項功能與外圍主控制器通訊。RAM緩沖區(qū)和系統(tǒng)寄存器，存放傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，設(shè)置USB的傳輸特性。當(dāng)一組圖像數(shù)據(jù)存完后，USB從RAM讀取數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)存入U盤，或經(jīng)緩存一組數(shù)據(jù)后，再存入U盤。
本發(fā)明對移動磁盤(U盤)要求容量足夠大，需滿足一定時期幣碼錄入的要求。其各部分芯片的選擇，以滿足其功能要求而定。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)亦可稱為嵌入式USB HOST，可作為獨(dú)立的嵌入式USB主機(jī)應(yīng)用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測等系統(tǒng)。高速單片機(jī)亦可采用Lattice ispMACH4000V系列器件。
USB控制模塊可采用具有主從功能的USB控制器，可通過人工選擇，本實(shí)施例1設(shè)置主模式，它可以由主動管理到移動硬盤，將全部數(shù)據(jù)存入移動硬盤，方便攜帶，易于保密，使用方便。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于USB控制模塊設(shè)置從模式，它可以連接計算機(jī)，將全部數(shù)據(jù)存入計算機(jī)內(nèi)，并可與網(wǎng)絡(luò)連接(如國際互連網(wǎng))實(shí)現(xiàn)金融防盜。亦可將前三部分固化一體，成為系統(tǒng)模塊。
本發(fā)明所述數(shù)字?jǐn)z像模塊的輸入端所采集的圖像信號亦可以為其它裝置輸出的幣碼數(shù)字圖像信號、或其它圖像信號。
實(shí)施例3與實(shí)施例1不同之處在于在量大的情況下，高速單片機(jī)可配有兩個靜態(tài)存儲器(SRAM)。
本發(fā)明幣碼錄入裝置整體可作為嵌入式USB主機(jī)，應(yīng)用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測、監(jiān)控等系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種幣碼錄入裝置，其特征在于包括數(shù)字?jǐn)z像模塊、高速單片機(jī)、USB控制模塊，其中數(shù)字?jǐn)z像模塊輸入端接收幣碼圖像信號，輸出端與高速單片機(jī)連接，高速單片機(jī)輸出信號為USB控制模塊輸入信號，USB控制模塊輸出信號經(jīng)USB接口送入磁盤或計算機(jī)。
2.按照權(quán)利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于所述USB控制模塊輸出信號可經(jīng)USB接口將數(shù)據(jù)經(jīng)計算機(jī)輸出至網(wǎng)絡(luò)。
3.按照權(quán)利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于其中所述高速單片機(jī)可擴(kuò)展有多個靜態(tài)存儲器。
4.按照權(quán)利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于其中所述數(shù)字?jǐn)z像模塊可選用美國OmniVision公司開發(fā)的氧化物半導(dǎo)體黑白圖像傳感器。
5.按照權(quán)利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于所述高速單片機(jī)可采用C8051F系列或LatticeispMACH4000V系列器件。
6.按照權(quán)利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于所述USB控制模塊可采用具有主從功能的USB控制器。
7.一種幣碼錄入裝置的應(yīng)用，其特征在于所述幣碼錄入裝置可作為嵌入式USB主機(jī)，應(yīng)用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種幣碼錄入裝置及應(yīng)用。它包括數(shù)字?jǐn)z像模塊、高速單片機(jī)、USB控制模塊，其中數(shù)字?jǐn)z像模塊輸入端接收來自點(diǎn)鈔機(jī)的幣碼圖像信號，輸出端與高速單片機(jī)連接，高速單片機(jī)輸出信號為USB控制模塊輸入信號，USB控制模塊輸出信號經(jīng)USB接口送入磁盤或計算機(jī)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)更簡單，性能更好。本發(fā)明優(yōu)化組合的功能性元器件具有高速度、大容量特點(diǎn)，可將前三部分固化一體，成為高度集成的系統(tǒng)模塊、小型化獨(dú)立產(chǎn)品。本發(fā)明可與網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)金融防盜，亦可實(shí)現(xiàn)國際化防范，還可作為獨(dú)立的USB主機(jī)應(yīng)用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測等系統(tǒng)，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單及性能優(yōu)化，使批量生產(chǎn)成為可能，進(jìn)而更便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號H04N5/335GK1617076SQ200410050518
公開日2005年5月18日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者顧小松, 趙睿, 曾培龍 申請人:顧小松