专利名称：智能邮品自动出售机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自助式设备，更确切地说是涉及一种用硬币等物体启动售货的设备。
近年来，我国邮电通信事业得到了迅速发展，在邮政营业上先后使用了由计算机作综合处理的包裹收寄机、各类邮政电子秤及各种单据处理器等，这些设备都是营业员操作使用的前台机。在实际的邮政营业中，购信封、明信片、各种面值邮票及办理特快专递等业务是大量存在的，并成为邮局营业员的主要工作量，同时这种营业方式也给顾客造成了诸多不便，浪费了不少反复排队等候的时间。
为提高工作效率、改善邮政营业环境、方便顾客和提高邮政自动化水平，邮政部门先后推出了不少面向顾客的自助、单一式邮政营业设备，如汇款单出售机，信封出售机等邮品出售机。邮品出售机以投币方式自动售货，一般包括由鉴币头及币道构成的鉴币装置、单片机控制器、通过摩擦分离及光电技术出货的邮品机芯和操作装置。整机在单片机控制器的统一指挥下根据操作装置的状态完成投币、鉴币和命令邮品机芯动作送出邮品的出售过程。受硬币鉴币技术的限制，此类邮品出售机一般只收一种硬币，但在实际使用中，顾客往往因缺少相应面值的硬币而只能望机兴叹，此外还有因不会操作而不敢使用邮品出售机方面的问题，这些问题都影响了邮品出售机的推广使用，因而邮品出售机虽在七十年代风行了一段时间，但很快便消声匿迹了。
本实用新型的目的是设计一种智能邮品自动出售机，既可收受、鉴别目前国内流通的各种硬币，又可适应科技发展、收受国内流通的电话IC卡，既可单项出售邮票、明信片、信封(特快专递、航空、普通)，又可多项出售上述邮品，且便于顾客操作使用，通过清晰明了的语音、文字式人机界面选购任意品种、任意数量的邮品。
本实用新型的智能邮品自动出售机，包括单片机控制器、由鉴币头及币道构成的鉴币装置、至少一个邮品机芯、操作装置及显示器，其特征在于还包括有由IC卡座及IC读卡器构成的IC卡收卡装置；所述的显示器包括由显示数字与金额的主显示器和用动画方式进行人机对话的副显示器；还包括有语音提示装置；所述的IC卡收卡装置、主显示器、副显示器、语音提示装置分别与所述的单片机控制器连接。
所述的鉴币头包括LC振荡器、由电压比较器构成的振荡幅度鉴别器和由一个以上的电容与电子开关连接构成的加权电容网络；振荡幅度鉴别器的输入端连接LC振荡器的输出端，振荡幅度鉴别器的输出端连接所述的单片机控制器，电子开关的开关控制端接所述单片机控制器，加权电容网络的输出端与LC振荡器的电容端连接，LC振荡器中的电感器设置在所述的币道中。
所述的鉴币头还包括有由一个以上的光发射器与一个以上的光接收器组成的光敏开关电路，所述的一个以上的光发射器与一个以上的光接收器分别相对设置在所述币道的两侧壁上，且与币道底侧边的距离分别为流通硬币的直径，光敏开关电路的输出连接所述的单片机控制器。
所述的鉴币头还包括有由光发射器及光接收器组成的硬币中孔及到位检测器，光发射器及光接收器相对设置在所述币道的两侧壁上，且与币道底侧边的距离小于最小尺寸流通硬币的直径，光接收器输出接所述的单片机控制器。
所述的主显示器包括2位及6位数码显示器，所述的副显示器是照亮文字语句的发光二极管阵列。
所述的语音提示装置由语音合成片、随机存储器、音频放大器及其扬声器连接构成，语音合成片与所述的单片机控制器的输出口连接，随机存储器通过数据、地址线与语音合成片连接，所述的音频放大器与语音合成片的语音输出端连接。
顾客投入足够的硬币或插入电话预付费IC卡，根据操作面板上副显示器的文字语句提示及相应的语音提示，按个人所愿作相应的按键操作，就可购售所要品种、数量的邮品。
下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术
图1、智能邮品自动出售机原理框图图2、智能邮品自动出售机电原理图图3、图1中语音提示装置实施电路图图4、智能邮品自动出售机鉴币器实施电路图图5、智能邮品自动出售机鉴币流程框图图6、智能邮品自动出售机主流程框图参见图1，图中101为单片机处理器，102为操作面板，103为内键盘及显示，104为IC卡收卡装置，105为硬币鉴币头，106为语音提示装置，107至116为邮品机芯，包括普通标准信封、普通航空标准信封、国际航空信封、邮政快件信封、明信片、面值1角的普通邮票、面值2角的普通邮票、面值5角的普通邮票和特快专递封套(或大号信封)。根据需要，也可只设一种或几种邮品机芯，而使出售机成为单一式的邮品自动出售机。图中所示的十种邮品机芯从结构上可区分为邮票机芯、标准信封机芯及特快专递套封机芯三种，采用传统的摩擦分离和光电检测技术，完成出售邮品的功能。
单片机处理器101主要包括单片机及接口电路，是出售机的控制中心，与操作面板102、硬币鉴币头105、IC卡收卡装置104、语音提示装置106、内键盘及显示103和邮品机芯107至116联系，完成硬币检测、人机对话及邮品输出等功能。
硬币鉴币头105用于鉴别我国现行流通的六种硬币，为确保正确、可靠地鉴别，本鉴币头采用综合法检测，即根据硬币的大小、金属的属性及其对电子电路产生影响的差异性，通过单片机鉴别硬币真伪及真币的币值。
IC卡收卡装置104用于正确读写用户插入的集成电路(IC)电话预付费卡。
操作面板102是人机对话的窗口，图中1021是两组(二位、六位)LED数码管主显示器，分别显示邮品数量与金额。用*号表示的1022是副显示器，采用动画片方式，以文字或图案实现人机对话，以提示顾客正确操作，如“请投币”、“请选择邮品种类”、“请选择邮品数量”等等。用圆圈表示的1023是按键，用于选择邮品种类、邮品数量及执行清除、确认、退币等操作功能(0-9数字键及功能键)。
语音提示装置106配合副显示器的动画片方式，用语音提示用户操作，顺利完成购物。
内键盘及显示103供工作人员查询、维护使用，包括查询或修改邮品的价格和规格、查询已出售邮品的数量及累计金额和检测鉴币器、语音、IC卡读写器等重要的功能部件。
参见图2，智能邮品自动出售机实施电路主要包括主机板电路21、接口电路22、鉴币头电路23、邮品机芯电路24、IC卡读卡器电路25、内键盘电路26和外键盘电路27。
主机板电路21包括单片机U1(8031)、只读存储器U2(27256)、随机存储器U3(62256)、可编程定时器/计数器扩展接口U4(8253)、数据缓冲器U5(244)、4/16译码器U6(74154)、或门U7、U8(74LS32)、RS232接口211、可编程并行I/O扩展接口U9、U10和语音合成电路212(其中U7是两片74LS32，输出片选信号)。
IC卡读卡器电路25包括IC卡座251和IC卡读卡器(由邮电部广州524厂出品)252，IC卡座251与IC卡读卡器252间连接有5条数据线，IC卡读卡器252与接口电路22间有一条信号连接线，单片机U1利用该信号线扫描IC卡座251中有无IC卡插入。IC卡读卡器252的2条串行收发数据线通过开关K1与主机板电路21中的RS-232接口211连接，通过开关K1也可将RS-232接口211与上位PC机28连接。
内键盘电路26包括键盘261、键盘显示接口电路U11(8279)和数码显示器262。键盘显示接口电路U11与主机板电路21间从左至右连接有1条IRQ信号线、由CS及RESET构成的2条信号线、1条PC2信号线、8条A口信号线、和由WR、RD、ALE构成的3条信号线，内键盘电路26与主机板21间连接有由5V电源及地(G)构成的2条电源线和1条内、外键盘控制线。
外键盘电路27包括人机对话副显示器271、键盘显示接口电路U12(8279)、数码主显示器272和键盘273。人机对话副显示器271由灯矩阵组成，用于显示提示用户正确操作的语句，数码主显示器272显示邮品数量和币值。外键盘电路27与主机板电路21间由上而下连接有4条片选线、8条数据线、由WR、RD、ALE构成的3条信号线、8条A口线、1条PC1线、1条IRQ信号线、由CS、RESET组成的2条信号线和1条地线(G)。
图中29是由放大电路291及扬声器292构成的音箱，与语音合成电路212一起连接构成语音提示装置。
接口电路22包括数据缓冲器U13(244)、8D触发器U14(374×4)、数据缓冲器U15(244×3)、校频电容网络221、电磁铁驱动电路222、电动机驱动电路223、币尺寸复位电路224、币尺寸光电信号处理电路225、邮品机芯光电信号处理电路226和告警人工复位电路227。U14与主机板电路的U5间连接有8条数据线，U13与主机板电路的U1间连接有8条数据线和1条片选信号线(P1.1)，由主机板电路的或门U8输出片选信号CS6、CS7、CS8分别至U15的三块数据缓冲器，由主机板电路的或门U7输出片选信号CS9、CS10、CS11、CS12分别至U14的四块8D触发器。
鉴币头电路23包括金属检测电路231、振荡电路232、光电传感器组233和电磁铁组234。金属检测电路231实际上是一变压器反馈式振荡器，设置在币道口，当投入的是金属硬币时，金属硬币感应电流，电路停振输出“0”态，当投入的是非金属物时，电路维持振荡输出“1”态。金属检测电路231输出的状态信号经接口电路的U15、U13送主机板的U1，主机板U1根据该状态信号控制234中的开门电磁铁，认定是金属硬币时则通过电磁铁开启阻挡门，让金属物通过，否则阻挡一切非金属投入物。振荡电路232包括设置在币道中的LC振荡器和振荡幅度鉴别器，用于供主机板电路21的U1检测不同硬币通过币道时的振荡频率及振荡幅度，进一步判别真伪币及确定币值，232输出的频率信号(f)送主机板电路中的U4(CLK端)，232还输出幅度信号(0、1)经数据缓冲器U15、U13送主机板电路的U1。校频电容网络221与232中LC振荡器的电容端连接，改变其基准振荡频率，确保基准振荡频率稳定。
光电传感器233实际上是五组由光发射管、光接收管组成的光敏开关，我国目前流通的硬币共有六种，从尺寸上可区分成1元币与5分币、1角币、5角币与2分币、1分币共4种尺寸，此外还考虑到应剔除垫圈一类中间有孔的金属物和通知单片机硬币到位，因而根据硬币分类尺寸将各光发射管、光接收管分设在币道两侧且距币道底边不同的位置处，根据硬币通过时对各光发射管光线的阻挡情况(垫圈通过时有两次阻挡情况)可区别出四类硬币及识别伪币。光电传感器233给出硬币尺寸(4个)、中空及到位信号经接口电路22的币尺寸光电信号处理电路225、数据缓冲器U15、U13送主机板的U1，主机板的U1记录币值并通过数据缓冲器U5、8D触发器U14、电磁铁驱动电路222，最终驱动电磁组234，除币道口的开门电磁铁外，还有设置在币道真币口处的电磁铁、设置在币道伪币出口处的电磁铁、设置在币道收币口处的电磁铁及设置在币道退币口处的电磁铁，各电磁铁的动作使投入物各行其道。
邮品机芯电路24包括一组电磁铁241、一组电动机242和一组光电开关243，在主机板电路U1的控制下通过接口电路22使相应邮品机芯处的电磁铁241(信封)、电动机242(邮票、信封)动作，输出邮品。光电开关243则用于邮品机芯与主机板U1(CPU)间的信号联络。
图中的告警、复位电路20设置在营业员处。
参见图3，语音提示装置是图2中语音合成电路212、放大器291、扬声器292的连接总和，包括语音合成片IC1(TC8830AF)、随机存储器IC2-IC5(27C512,512K)。运算放大器IC6(TP07)及其外围元件构成录音电路，用于输入语音(邮品自动出售机中可不必设置该电路)。运算放大器IC7(TDA2N3)及其外围元件构成放音电路，用于播放语音。图中U1为单片机(8031),IC2-IC5的总片选信号OE可与一条地址线连接。
参见图4，鉴币器是图2中校频电容网络221、振荡电路232的连接总和。包括LC振荡器、加权电容网络及振荡幅度鉴别器。
晶体三极管BG1及其外围元件C3、L2、C4等连接构成LC振荡器，其中电感器L2设置在币道中，CX点与加权电容网络连接。晶体三极管BG2、BG3及其外围元件构成两级射极跟随电路，用于信号隔离，以减少对LC振荡器的影响。二极管D2用于整形。运算放大器IC8(324)及其外围元件构成电压比较器，用于鉴别振荡幅度，输出“0”或“1”电平送单片机U1(8031)。
七个电容C5-C11与电子开关IC9(4066×2)连接构成的加权结构，可有27种组合，由单片机U1控制电子开关IC9的工作状态，选择合适的对地电容，通过CX点接入LC振荡器中，改变总C值，使LC振荡器始终维持稳定的基准振荡频率F0(误差不超过40HZ)。由BG2跟随输出的振荡信号通过一个用于高频整形的可编程定时器/计数器扩展接口U4(8253)，将正弦信号变为脉冲信号送单片机U1，供检测振荡频率。LC振荡器根据f=12πLC]]>设计，在硬币A通过币道时，会引起电路中L1值的下降，使f值上升，单片机U1作Δf=f-f0的运算。振荡频率的变化与硬币的尺寸大小及厚度(重量)有关，由于5分币与1元币尺寸相近，1角币较厚，因此六种硬币虽有六种振荡频率范围，如1分币、2分币、1角币、5角币、5分币、1元币的频率范围分别为212-218KHZ、259-267KHZ、291-299KHZ、247-255KHZ、288-296KHZ、281-290KHZ，其中5分币与1元币的振荡频率范围有部分重叠，1角币与5分币的振荡频率范围有部分重叠(可明确区分2分币与5角币)。由于1角币与5分币已通过在先的尺寸检测电路(光敏开关组)进行了区分，因此仅需区分5分币与1元币。所设置的振荡幅度鉴别器就是用于区分5分币与1元币的。
实施时，调整LC振荡器的Q值，使其振荡幅度处于一个敏感的变化区域中，当通过的硬币基本为铝材时，振荡幅度基本不变；当通过的硬币基本为铜材时，振荡幅度有所下降，但不明显；但当通过的硬币基本为镍材时，振荡幅度将明显下降，振荡幅度鉴别器就可轻易地区分出5分币与1元币。
参见图5，鉴币流程体现了本设备的综合鉴币技术。
硬币投入硬币滑道的投币口后，先由金属检测电路检测硬币的金属属性，将非金属投入物拒之阻挡门外，若是金属投入物，金属检测电路中的变压器反馈式振荡器停振，单片机检测到该停振信号后向电磁铁驱动电路送出开门信号，使阻挡门开启，金属投入物得以进入币道。进入币道的金属投入物再分别经过光敏开关组、硬币的中孔及到位检测器(光敏开关组)、LC振荡器等装置，根据硬币的尺寸大小、材料等属性作币值鉴别及真伪币鉴别，剔除垫圈一类带孔的片状金属物，真币经币道从收币口或退币口输出，伪币则从伪币口输出。由于本实用新型在LC振荡器后设置了振荡幅度鉴别器和在LC振荡器与单片机之间设置了加权电容网络，确保LC振荡器有稳定的基准振荡频率，可准确地区分出用常规方法不好区分的5分币、1元币及1角币，实现了多种类硬币的鉴别与收币。
参见图6，主流程体现了出售机的硬币、IC卡两种费用支付手段及可为一般用户所接受的按键输入、语言文字提示的人机界面操作方式。使普通顾客在初次接触出售机时，便能正确掌握使用方法。顾客在购邮品的每个步骤中，设备都会发出有关语音、产生可闻信号，提示顾客如何操作，同时在操作面板上通过灯光显示相关的语句，产生可视信号，指导顾客正确操作，操作面板上的邮品种类键、数量键及功能键，即可任意选购邮品。
本实用新型在实施时可根据需要设计成大堂式(邮品综合出售)、嵌墙式(综合邮品出售)、台式(单一邮品出售)三种类型，在机器面板的文字显示和语言提示下，顾客可通过操作机器面板的按键，输入自己的要求，出售机便能快速、顺利、方便地完成邮品的购售过程。由于设置了两种付费方式，极大地方便了拥有IC电话预付费卡的顾客，只要一卡在手，就可打电话、购邮品，十分便利。出售机根据我国流通硬币的特点，可正确识别六种硬币、剔除伪币，顾客只要投入足够的硬币，机器便能自动出售邮品。
本智能邮品自动出售机，可大大减轻邮局营业柜台的压力和工作量，特别是可方便顾客，减少排队等候的时间，有利于改善邮政服务质量和提高邮政营业形象。
权利要求1．一种智能邮品自动出售机，包括单片机控制器、由鉴币头及币道构成的鉴币装置、至少一个邮品机芯、操作装置及显示器，其特征在于还包括有由IC卡座及IC读卡器构成的IC卡收卡装置；所述的显示器包括由显示数字与金额的主显示器和用动画方式进行人机对话的副显示器；还包括有语音提示装置；所述的IC卡收卡装置、主显示器、副显示器、语音提示装置分别与所述的单片机控制器连接。
2．根据权利要求1所述的智能邮品自动出售机，其特征在于所述的鉴币头包括LC振荡器、由电压比较器构成的振荡幅度鉴别器和由一个以上的电容与电子开关连接构成的加权电容网络；振荡幅度鉴别器的输入端连接LC振荡器的输出端，振荡幅度鉴别器的输出端连接所述的单片机控制器，电子开关的开关控制端接所述单片机控制器，加权电容网络的输出端与LC振荡器的电容端连接，LC振荡器中的电感器设置在所述的币道中。
3．根据权利要求1所述的智能邮品自动出售机，其特征在于所述的鉴币头还包括有由一个以上的光发射器与一个以上的光接收器组成的光敏开关电路，所述的一个以上的光发射器与一个以上的光接收器分别相对设置在所述币道的两侧壁上，且与币道底侧边的距离分别为流通硬币的直径，光敏开关电路的输出连接所述的单片机控制器。
4．根据权利要求1所述的智能邮品自动出售机，其特征在于所述的鉴币头还包括有由光发射器及光接收器组成的硬币中孔及到位检测器，光发射器及光接收器相对设置在所述币道的两侧壁上，且与币道底侧边的距离小于最小尺寸流通硬币的直径，光接收器输出接所述的单片机控制器。
5．根据权利要求1所述的智能邮品自动出售机，其特征在于所述的主显示器包括2位及6位数码显示器，所述的副显示器是照亮文字语句的发光二极管阵列。
6．根据权利要求1所述的智能邮品自动出售机，其特征在于所述的语音提示装置由语音合成片、随机存储器、音频放大器及其扬声器连接构成，语音合成片与所述的单片机控制器的输出口连接，随机存储器通过数据、地址线与语音合成片连接，所述的音频放大器与语音合成片的语音输出端连接。
专利摘要本实用新型涉及一种利用硬币等物体启动售邮品的设备。由单片机控制器及与之连接的鉴币装置、输出邮票信封等的邮品机芯、供顾客选购邮品种类及数量的操作装置、显示器、IC卡收卡装置、语音提示装置组成。鉴币装置采用尺寸、材料等综合鉴币技术,可接收六种流通硬币并作鉴币。IC卡收卡装置可便于顾客用IC卡购售邮品。显示器包括显示金额及邮品数量的主显示器和显示按键操作提示语句的副显示器,同时由语音装置播放相应语句。
文档编号G07D1/00GK2308919SQ9721808
公开日1999年2月24日 申请日期1997年6月16日 优先权日1997年6月16日
发明者汪金坤, 叶宝荣, 张迎化, 阎广敏, 郭云鹏 申请人:浙江省邮电科学研究所