專利名稱：一種幣碼錄入裝置及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及幣碼錄入技術，具體地說是一種幣碼錄入裝置及應用。
背景技術：
搶劫銀行、運鈔車等暴力犯罪，雖然發(fā)生機率低，但由于其嚴重的暴力侵害性，給人們的身心造成嚴重創(chuàng)傷，社會危害性極大。綁架勒索是黑社會性質的另一類犯罪，它以人質的性命相威脅，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、加強警力，以及配備專用點鈔機等，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、運鈔車以及綁架勒索等暴力犯罪的目標最終是巨額鈔票，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)有技術中的驗鈔機以及帶有驗鈔功能的點鈔機，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行識別，它的出發(fā)點不是解決對點鈔機掃描過的幣種的號碼進行識別的問題。另一中國專利“錄碼技術點鈔機”(公開號為CN2507074Y)采用成熟計算機的通用技術來實現(xiàn)錄碼，實現(xiàn)點鈔，視頻卡進行簡單的電連接及圖像處理，并在計算機上完成存儲。其不足是體積大、成本高，很難產業(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鈔機(或現(xiàn)鈔號碼處理方法及專用裝置)，它是一種獨立裝置，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問題，采用本發(fā)明對所有點過鈔票的數(shù)碼均可識別、處理，本發(fā)明為小型化獨立產品，可實現(xiàn)產業(yè)化、批量生產，但結構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、響應靈敏度高等優(yōu)點。但CCD技術難以與主流的CMOS技術集成于同一芯片之中。這樣，諸如定時產生、驅動放大、自動曝光控制、模數(shù)轉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為基礎的圖像傳感器難以實現(xiàn)單片一體化，因而具有體積大、功耗高等缺點。

發(fā)明內容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種結構更為簡單、性能更好、更易于產業(yè)化的幣碼錄入裝置及應用。
本發(fā)明技術方案如下包括數(shù)字攝像模塊、高速單片機、USB控制模塊，其中數(shù)字攝像模塊輸入端接收幣碼圖像信號，輸出端與高速單片機連接，高速單片機輸出信號為USB控制模塊輸入信號，USB控制模塊輸出信號經USB接口送入磁盤或計算機。
其中所述USB控制模塊輸出信號可經USB接口將數(shù)據(jù)經計算機輸出至網絡；所述高速單片機可擴展有多個靜態(tài)存儲器；所述數(shù)字攝像模塊可選用美國OmniVision公司開發(fā)的氧化物半導體黑白圖像傳感器；所述高速單片機可采用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、運鈔車或綁架勒索等犯罪，銀行等金融機構可以根據(jù)每捆鈔票的唯一編號取出與其對應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1.結構更簡單，性能更好。本發(fā)明是為點鈔機幣碼錄入設計，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；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、小型化獨立產品。
2.應用范圍廣。本發(fā)明可與網絡連接實現(xiàn)金融防盜，亦可實現(xiàn)國際化防范，還可作為獨立的嵌入式USB主機應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、多媒體等應用范圍。
3.平均成本低。本發(fā)明采用的數(shù)字攝像模塊(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，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，實現(xiàn)了單片一體化。實際上，數(shù)字攝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)轉換器。與現(xiàn)有技術中的CCD相比，數(shù)字攝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)明實施例中采用的數(shù)字攝像模塊是美國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標準兼容。本發(fā)明由于省略了A/D等器件，因而具有結構簡單、體積小、功耗低等優(yōu)點。同時，由于所采用的數(shù)字攝像模塊(如OV5017)內部嵌入曝光、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)明結構簡單及性能優(yōu)化，使批量生產成為可能，進而更便于實現(xiàn)產業(yè)化。


圖1為本發(fā)明的電路結構框圖。
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中高速單片機內部結構。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1如圖1、2所示，本實施例幣碼錄入裝置由數(shù)字攝像模塊(M4088CMOC)、C8051FXXX系列高速單片機(本實施例為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)字攝像模塊輸入端經自身一體化的數(shù)字攝像機接收來自點鈔機的幣碼數(shù)字圖像信號，輸出端與高速單片機連接，高速單片機輸出信號為USB控制模塊的輸入信號，可經USB接口將處理過的數(shù)據(jù)送入磁盤(U盤或計算機)，整體構成嵌入式USB主機。圖中U1為數(shù)字攝像模塊，U2為高速單片機，U3為USB控制模塊。
如圖3所示，幣碼錄入程序流程為設備初始化，張數(shù)置0，判斷是否是有效圖像，否—則結束；是—則做以下事宜1)發(fā)送設置命令；2)接收設備狀態(tài)信息；3)配置設備；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，是--則發(fā)送采集命令，進行D/A轉換，經數(shù)字攝像模塊輸出數(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識別并處理視頻信號步驟。
本發(fā)明原理是數(shù)字攝像模塊實現(xiàn)對點鈔幣碼的攝取，并將攝錄的數(shù)字圖像傳輸給高速單片機。當高速單片機對一幀數(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，每組對應一個唯一編號，然后通過USB控制器、經USB接口將該組數(shù)據(jù)存儲到移動磁盤(U盤)或送入計算機網絡系統(tǒng)。
具體功能的實現(xiàn)過程如下1.圖像采集過程圖像采集由數(shù)字攝像模塊完成，可選用美國OmniVision公司開發(fā)的氧化物半導體黑白圖像傳感器(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部寄存器寫操作進行設置。數(shù)字攝像模塊內部嵌入了一個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)字攝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)字攝像模塊對其內部的譯碼器與時序發(fā)生器初始化；(2)設置數(shù)字攝像模塊的內部控制寄存器，如曝光控制、增益控制、窗口控制等；(3)選擇數(shù)字攝像模塊的視頻數(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)字攝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行識別處理、傳輸并對外圍的器件進行集中控制。本實施例選用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核，CIP-51微處理器采用管線式結構，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JTAG仿真電路提供全速、非插入式(不使用在片資源)的內仿真。支持斷點、單步觀察點出、運行和停止等調試命令，支持存儲器和寄存器校驗和修改。
(4)有擴展的中斷系統(tǒng)，提供了22個中斷源，可實現(xiàn)時實多任務系統(tǒng)。
(5)增加了復位源，提高了系統(tǒng)的可靠性。
(6)具有內部獨立的時鐘源，在系統(tǒng)復位時默認內部時鐘，如果需要可接外部時鐘，并可在程序運行時實現(xiàn)內外部時鐘的切換，有利于低功耗的應用。
(7)具有8448字節(jié)內部數(shù)據(jù)RAM存儲，并設有外部并行數(shù)據(jù)存儲器接口。
(8)具有可編程的I/O口及Crossbar，最為獨特的是增加了“Digtalcrossbar”(數(shù)字開關)，它可將內部數(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除設計有標準的全雙工的UART，還設有覆蓋了典型的串行通信標準的串行總線，功能更加強大。
(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)字攝像模塊傳入的數(shù)字視頻信號，即時識別處理，并存入RAM。當一幀圖象完成后，經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進行，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(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。實現(xiàn)USB Host的接口，配置USB設備，管理USB總線電源。其功能為實現(xiàn)各種USB Host動作，邏輯控制、協(xié)調內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)，設置USB的傳輸特性。當一組圖像數(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)明整體結構亦可稱為嵌入式USB HOST，可作為獨立的嵌入式USB主機應用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測等系統(tǒng)。高速單片機亦可采用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，本實施例1設置主模式，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。
實施例2與實施例1不同之處在于USB控制模塊設置從模式，它可以連接計算機，將全部數(shù)據(jù)存入計算機內，并可與網絡連接(如國際互連網)實現(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)字攝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。
實施例3與實施例1不同之處在于在量大的情況下，高速單片機可配有兩個靜態(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，應用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測、監(jiān)控等系統(tǒng)。
權利要求
1.一種幣碼錄入裝置，其特征在于包括數(shù)字攝像模塊、高速單片機、USB控制模塊，其中數(shù)字攝像模塊輸入端接收幣碼圖像信號，輸出端與高速單片機連接，高速單片機輸出信號為USB控制模塊輸入信號，USB控制模塊輸出信號經USB接口送入磁盤或計算機。
2.按照權利要求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USB接口將數(shù)據(jù)經計算機輸出至網絡。
3.按照權利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于其中所述高速單片機可擴展有多個靜態(tài)存儲器。
4.按照權利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于其中所述數(shù)字攝像模塊可選用美國OmniVision公司開發(fā)的氧化物半導體黑白圖像傳感器。
5.按照權利要求1所述幣碼錄入裝置，其特征在于所述高速單片機可采用C8051F系列或LatticeispMACH4000V系列器件。
6.按照權利要求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用，其特征在于所述幣碼錄入裝置可作為嵌入式USB主機，應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用。它包括數(shù)字攝像模塊、高速單片機、USB控制模塊，其中數(shù)字攝像模塊輸入端接收來自點鈔機的幣碼圖像信號，輸出端與高速單片機連接，高速單片機輸出信號為USB控制模塊輸入信號，USB控制模塊輸出信號經USB接口送入磁盤或計算機。本發(fā)明結構更簡單，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，可將前三部分固化一體，成為高度集成的系統(tǒng)模塊、小型化獨立產品。本發(fā)明可與網絡連接實現(xiàn)金融防盜，亦可實現(xiàn)國際化防范，還可作為獨立的USB主機應用于其他圖像及文字存儲、監(jiān)測等系統(tǒng)，應用范圍廣。本發(fā)明結構簡單及性能優(yōu)化，使批量生產成為可能，進而更便于實現(xiàn)產業(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