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. 1特征采集系統(tǒng) 1.1 硬件簡介 特殊光發(fā)光/接收電路是紙幣識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵信號(hào)收集電路，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在紙幣通道上、下設(shè)有特殊光發(fā)光部件和接收部件，S3C4510B對發(fā)光部件進(jìn)行強(qiáng)度控制。當(dāng)有紙幣通過時(shí)，接收部件將檢測到的特殊光信號(hào)傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1543。共有三路類似的特殊光發(fā)光/接收電路，這三路信號(hào)通過TLC1543后由SPI串行總線傳回S3C4510B。 紙幣 發(fā)光部件 接收部件 開關(guān) D/A TLC1543 4510B 發(fā)光接收電路 光有以上光發(fā)光/接收電路還是不夠的，要采集多個(gè)不同點(diǎn)的信息還要借助其他的硬件設(shè)備，碼盤光耦信號(hào)收集電路和馬達(dá)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路必不可少。 馬達(dá)電機(jī)的作用是帶動(dòng)傳動(dòng)裝置將放入紙幣通道的紙幣卷進(jìn)紙幣器。在紙幣通道上下都有特殊的發(fā)光部件和接受部件，它們在紙幣被卷入紙幣器時(shí)是保存不動(dòng)的，那么紙幣上的多個(gè)點(diǎn)就能被特殊的發(fā)光部件掃描，這樣就實(shí)現(xiàn)了對紙幣上多個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。馬達(dá)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。S3C4510B通過大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的過載信號(hào)也由L298傳回。 過載信號(hào) 電機(jī)控制信號(hào) L289 電機(jī) 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路 碼盤是安裝在電機(jī)旁對電機(jī)進(jìn)行測速的角度傳感器，碼盤光耦是測速光信號(hào)的發(fā)生器和接收器。碼盤光耦將接收到的信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后，傳送到S3C4510B的I/O口。這個(gè)電路對實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)的意義重大。而本文所設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)也是依賴這一電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)，形成中斷，從而實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的讀取。碼盤光耦信號(hào)收集電路如圖3 所示。 CD4093 碼盤光耦 I/O口 Vcc 碼盤光耦信號(hào)收集電路 Vcc 2 程序設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)，所采集的數(shù)據(jù)是紙幣上等距離點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器的輸入，并用它來判斷紙幣的真假，從而使紙幣識(shí)別系統(tǒng)決定是否接受被檢測的紙幣?？梢?，能正確的取得紙幣的數(shù)據(jù)對這些算法來說是非常重要的。當(dāng)紙幣的一端進(jìn)入紙幣通道時(shí)，位置傳感器提示系統(tǒng)，紙幣進(jìn)入預(yù)定的開始進(jìn)入位置，而后通過馬達(dá)和傳動(dòng)裝置，紙幣就被卷入紙幣器中。馬達(dá)轉(zhuǎn)過相同的角度，紙幣也就移動(dòng)相同的距離，而碼盤光耦電路每產(chǎn)生一個(gè)反饋信號(hào)，馬達(dá)轉(zhuǎn)過的角度是一個(gè)固定值，紙幣移動(dòng)距離也就是一個(gè)固定值，那么根據(jù)這個(gè)反饋信號(hào)就能實(shí)現(xiàn)固定等距離點(diǎn)的采集， 所以硬件的設(shè)計(jì)是能保證，當(dāng)紙幣上的定點(diǎn)到達(dá)紙幣識(shí)別系統(tǒng)特殊光發(fā)光部件和接收部件中間時(shí)，通知采集程序此時(shí)數(shù)據(jù)有效。馬達(dá)轉(zhuǎn)過多少角度碼盤光耦產(chǎn)生反饋信號(hào)，是由碼盤光耦的規(guī)格決定。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序部分要解決的問題，就是能夠及時(shí)根據(jù)碼盤光耦電路的反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)的將特殊光傳感器中的數(shù)據(jù)讀出，而后保存。由于uClinux操作系統(tǒng)本身的限制，紙幣識(shí)別系統(tǒng)中只有一個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)即采集，所以考慮采用中斷的方式解決這個(gè)問題 。 在本系統(tǒng)中，根據(jù)采樣原理，每6毫秒采集一次數(shù)據(jù)，選用了適合本采集系統(tǒng)規(guī)格的馬達(dá)和碼盤光耦。為了使基于S3C4510B和uClinux的紙幣識(shí)別系統(tǒng)充分發(fā)揮同時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)的能力，可以從S3C4510B的內(nèi)存中開辟一個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，該區(qū)域是用來提供給非實(shí)時(shí)程序和采集系統(tǒng)共享的內(nèi)存，專門用來存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)，這樣非實(shí)時(shí)程序就不需要調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用或者驅(qū)動(dòng)程序去訪問采集到的數(shù)據(jù)，從而大大提高了將采集數(shù)據(jù)送給非實(shí)時(shí)程序的速度，提高了處理速度。 3 紙幣識(shí)別 3.1 紙幣識(shí)別硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)前面討論的要求，采用S3C4510B芯片設(shè)計(jì)的紙幣識(shí)別器硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示，它包含的主要功能模塊有:S3C4510B中央處理器、系統(tǒng)時(shí)鐘和復(fù)位模塊、外擴(kuò)存儲(chǔ)單元、板載電源模塊、串口通信模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紙幣檢測模塊以及相關(guān)的信號(hào)采集模塊。 S3C4510B 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 信號(hào)采集 紙幣檢測 系統(tǒng)時(shí)鐘 外擴(kuò)存儲(chǔ) 電源模塊 串口通信 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊 硬件結(jié)構(gòu)圖 為了支持日常工作和智能升級(jí)的需要，外存存儲(chǔ)單元采用兩片F(xiàn)LASH存儲(chǔ)芯片和一片SDRAM, 串口通信模塊的設(shè)計(jì)時(shí)使用MDB和RS232,采用S3C4510B UART單元提供的兩個(gè)異步串行I/O端口分別給MDB和RS232各一個(gè)。在網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)時(shí)，由于S3C4510B內(nèi)嵌一個(gè)以太網(wǎng)控制器，這里采用一個(gè)PHY芯片RTL8201BL與其搭配實(shí)現(xiàn)一個(gè)10M/100M以太網(wǎng)接口，對外接頭使用RJ45接頭。 3.2 紙幣識(shí)別軟件設(shè)計(jì) 3.2.1 軟件流程 整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),其主體框架是通信和識(shí)別分時(shí)共享。主程序主要以通信模塊為主,通過設(shè)置各種標(biāo)志位,然后把相應(yīng)模塊作為子程序嵌入其中。當(dāng)紙幣未到時(shí),程序工作在通信模塊中,通過檢測各個(gè)標(biāo)志位執(zhí)行相應(yīng)操作,保持與上位機(jī)的通信。 當(dāng)上位機(jī)允許識(shí)別器識(shí)別的標(biāo)志位有效,并且紙幣到的標(biāo)志位有效時(shí),程序轉(zhuǎn)入識(shí)別模塊,這時(shí)識(shí)別器與上位機(jī)的通信斷開,當(dāng)識(shí)別處理完成后,喚醒通信模塊繼續(xù)通信。這樣整個(gè)系統(tǒng)分時(shí)共享,程序流程簡單明了,可讀性和可擴(kuò)展性好。主程序流程為: (1) 初始化部分　包括通信的初始化和識(shí)別的初始化。 (2) 自檢部分　分為上電自檢和正常自檢， 上電自檢是開機(jī)上電時(shí),程序檢測硬件系統(tǒng)的狀態(tài),如有錯(cuò)誤給出錯(cuò)誤信息。正常自檢是維持正常工作時(shí)作的必要的檢測。 (3) 命令處理部分　包括命令的接受和分類處理. 在命令處理過程中,售貨的上位機(jī)既發(fā)送紙幣命令,也發(fā)送硬幣命令,兩者交錯(cuò)發(fā)送,各通信識(shí)別器只響應(yīng)上位機(jī)發(fā)給自己的命令。 (4) 識(shí)別部分　將紙幣信息與標(biāo)準(zhǔn)樣本比較可識(shí)別紙幣的真假,并置相應(yīng)的標(biāo)志位。 3.2.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的紙幣識(shí)別 為了能準(zhǔn)確快速的識(shí)別人民幣，在識(shí)別紙幣之前需對其進(jìn)行必要的預(yù)處理。圖像的傾斜往往會(huì)影響到圖像的定位以及待識(shí)別信息的提取。因此需要進(jìn)行圖像的傾斜矯正[3]。二值化處理是把灰度圖像信號(hào)變成二值(0,1)的數(shù)字信號(hào)。二值化方法通常有整體閾值法和自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)閾值法。實(shí)際處理的紙幣圖像比較復(fù)雜，為了更好的適應(yīng)質(zhì)量差的紙幣圖像，采用動(dòng)態(tài)閾值法[4]。 這里測量了以下5 種人民幣: 第4 版100 元和50元及第5 版100 元、50 元和20 元的高和寬的尺寸(其它面值的圖像處理方法一樣) , 應(yīng)用模糊邏輯推理方法對紙幣面值進(jìn)行分類[5]。在得到紙幣面值的基礎(chǔ)上, 接著進(jìn)行紙幣正反面和正反向的識(shí)別，并識(shí)別出紙幣的真假。中心矩與圖像的平移無關(guān), 故提取中心矩作為特征用于紙幣識(shí)別。在紙幣圖像的右上角和左下角均為4896 的區(qū)域內(nèi)分別提取5 個(gè)1-2 階的中心矩合在一起作為10 個(gè)識(shí)別特征, 然后使用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對紙幣進(jìn)行識(shí)別. .