一种用于纸币鉴伪的方法和系统与流程

本发明涉及纸币检测技术领域，更具体的说，涉及一种用于纸币鉴伪的方法和系统。

背景技术：

不法分子为了获取不法利益，制作了大量仿真度极高的假钞在市场上流通，为了维护市场秩序和安全，诸多纸币鉴伪方法被研发出来，其中包括采用磁性信息检测纸币的方法和设备。

目前磁性信息监测纸币的方法和设备，均是针对特定币种设计，但是随着加入wto，中国与世界上各国之间的交流合作愈加频繁，因此需要可以鉴验不同币种的纸币鉴伪系统。但是由于各国不同币种之间纸币制作标准不同，纸币内包含的磁性信息不同，使用同一套磁性信息采集系统，其输出信号的特征、强弱差异很大，超出了mcu的采集处理范围。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本申请提供了一种用于纸币鉴伪的方法和系统。

本发明第一个方面提供了一种用于纸币鉴伪的方法，包括以下步骤:

确定待鉴验纸币的币种和/或币值；

采集纸币上的磁性信息并输出相应的模拟信号；

对所述模拟信号进行放大；

将放大后的所述模拟信号转换为数字信号；

将所述数字信号与模板对比；

若所述数字信号与模板匹配，则鉴定纸币为真；

若所述数字信号与模板不匹配，则鉴定纸币为假；

其中，所述模拟信号可选择的放大倍数至少有两种；

纸币检测前，根据纸币币种调整所述模拟信号的放大倍数；

纸币检测前，根据纸币币值调整与所述数字信号对比的模板。

在一种优选实施例中，所述“确定待鉴验纸币的币种和/或币值”的方法包括：

针对不同币种和/或比值预设一个或更多个特征区域，当检测到符合币种要求的特征区域，则确定待鉴验纸币的币种和/或币值。

例如，每种币种的特征区域可以是特定区域的特征图案，检测特定区域是否存在对应的特征图案，如果存在，则可以确定待鉴验纸币的币种。

同样，币值的特征区域也可以是特定区域的特征图案，甚至可以是纸币大小。

优选地，检测特定区域是否存在对应的特征图案可以是通过扫描识别图形的方式。

优选地，所述模拟信号放大两次或更多次。

优选地，所述模拟信号每次放大前均进行过滤。

优选地，所述模拟信号至少有一次放大的放大倍数可根据币种调整。

优选地，所述模板至少有两种。

优选地，纸币上的磁性信息通过磁性传感器采集，

优选地，所述磁性传感器输出相应的模拟信号。

优选地，所述磁性传感器输出的模拟信号通过信号增益通道进行放大。

优选地，所述信号增益通道中包含两个或更多个依次连接的放大电路。

优选地，所述信号增益通道中从上游到下游最后一个所述放大电路放大倍数包含两种或更多种。

优选地，模拟信号通过adc模块转换为数字信号。

优选地，所述模板存储在mcu。

优选地，所述mcu接收数字信号并通过模板与数字信号匹配判断纸币真伪。

本发明第二个方面提供了一种用于纸币鉴伪的系统，包括：磁性传感器、信号增益通道、adc(模数转换)模块、mcu(微控制单元)；

所述磁性传感器、信号增益通道、adc转换模块和mcu依次连接；

所述mcu中预置有至少两种模板，且模板之间可选择；

所述信号增益通道可放大的倍数至少有两种，且放大倍数可选择；

其中，所述磁性传感器用于采集纸币上的磁性信息并输出相应的模拟信号；

所述信号增益通道用于对磁性传感器输出的模拟信号进行放大；

所述adc模块用于将模拟信号转换为数字信号；

所述mcu用于接收数字信号并通过模板与数字信号匹配判断纸币真伪。

优选地，本申请上述内容中，所述信号增益通道包括前级放大电路、后级放大电路，所述磁性传感器、前级放大电路、后级放大电路、adc模块依次连接。

优选地，本申请上述内容中，所述前级放大电路放大倍数固定，所述后级放大电路放大倍数至少有两种。

优选地，本申请上述内容中，所述后级放大电路通过转接器与adc模块连接。

优选地，本申请上述内容中，所述前级放大电路包括运算放大器a1、电容c01、电阻r01、电容c02、电阻c02、电容c03、电阻r03、电容c04、电阻r04；

所述电容c01与电阻r01串联，所述电容c01一端与磁性传感器连接，另一端通过电阻r01与运算放大器a1同相输入端连接；

所述电容c02与电阻r02串联，所述电容c02一端与磁性传感器连接，另一端通过电阻r02与运算放大器a1反相输入端连接；

所述电容c03与电阻r03并联，所述电容c03一端与运算放大器a1同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefa；

所述电容c04与电阻r04并联，所述电容c04一端与运算放大器a1反相输入端连接，且另一端与运算放大器a1输出端连接提供反馈；

所述模拟信号经电容c01和c02滤波后分别进入运算放大器a1同相输入端和反相输入端。

优选地，本申请上述内容中，所述后级放大电路包括运算放大器a2、电容c05、电阻r05、电容c06、电阻c06、电容c07、变阻元件；

所述电容c05与电阻r05串联，所述电容c05一端与前级放大电路输出端连接，另一端通过电阻r05与运算放大器a2反相输入端连接；

所述电容c06与电阻r06并联，所述电容c06一端与运算放大器a2同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefb；

所述电容c07与变阻元件并联，所述电容c07一端与运算放大器a2反相输入端连接，且另一端与运算放大器a2输出端out连接提供反馈；

所述变阻元件可以设置至少两种阻值。

优选地，本申请上述内容中，所述变阻元件包括数字电位器，所述数字电位器通过接收mcu参数改变阻值。

优选地，本申请上述内容中，所述数字电位器通过转接器接收mcu发送的参数。

优选地，本申请上述内容中，所述磁性传感器数量有一个或更多个。

优选地，本申请上述内容中，所述磁性传感器数量与信号增益通道数量相等。

优选地，本申请上述内容中，所述基准电压vrefa和基准电压vrefb由基准电压电路提供。

优选地，本申请上述内容中，所述基准电压电路包括电阻ra、电阻rb、电容cb、运算放大器a3、电阻rc、电容cc、运算放大器a4、电阻rd、电容cd；

所述电阻ra与电阻rb串联，所述电阻ra远离电阻rb的一端外接电压，所述电阻rb远离电阻ra的一端接地，所述电容cb与电阻rb并联；

所述电阻rb靠近电阻ra的一端分别与运算放大器a3同相输入端、运算放大器a4同相输入端连接；

所述电阻rc一端与运算放大器a3输出端连接，且另一端与运算放大器a3反相输入端连接形成电压跟随器；

所述电阻rd一端与运算放大器a4输出端连接，且另一端与运算放大器a4反相输入端连接形成电压跟随器；

所述电容cc一端与运算放大器a3输出端连接，且另一端接地，所述电容cc与运算放大器a3输出端的连接点位于电阻rc与运算放大器a3输出端的连接点之后；

所述电容cd一端与运算放大器a4输出端连接，且另一端接地，所述电容cd与运算放大器a4输出端的连接点位于电阻rd与运算放大器a4输出端的连接点之后；

所述运算放大器a3输出端经电容cc滤波后与电阻r03连接，为前级放大电路提供基准电压vrefa，所述运算放大器a4输出端经电容cd滤波后与电阻r06连接，为后级放大电路提供基准电压vrefb。

优选地，本申请上述内容中，所述电容cc和电容cd为极性电容。

优选地，本申请上述内容中，所述运算放大器a1和运算放大器a2由运放芯片提供。

优选地，本申请上述内容中，所述运放芯片型号为mcp6004，所述运放芯片中封装了四个运算放大器，且四个运算放大器相互独立，其中所述运放芯片中管脚1到3、管脚5到7、管脚8到10、管脚12到14分别对应一个运算放大器。

优选地，本申请上述内容中，管脚7为运放芯片的信号输出端，管脚8为运放芯片的信号输出端。

优选地，本申请上述内容中，两条所述信号增益通道共用一枚运放芯片。

优选地，本申请上述内容中，所述运放芯片中管脚1到3、管脚5到7对应的两个运算放大器供应同一路信号增益通道，管脚8到10、管脚12到14对应的两个运算放大器供应另外一路信号增益通道。

优选地，本申请上述内容中，管脚1外接电容c05、电阻r04、电容c04，管脚2外接电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚3外接电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚5外接电阻c06、电容c06，管脚6外接电阻r05、电容c07、变阻原件。

优选地，本申请上述内容中，管脚14外接电容c05、电阻r04、电容c04，管脚13外接电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚12外接电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚10外接电阻c06、电容c06，管脚9外接电阻r05、电容c07、变阻原件。

优选地，本申请上述内容中，所述数字电位器为双通道数字电位器，优选地，数字电位器型号为tpl0102。

优选地，本申请上述内容中，型号为tpl0102的所述数字电位器具有sda管脚、scl管脚、两组ha管脚和wa管脚，其中sda管脚、scl管脚与转接器连接，两组ha管脚和wa管脚分别与两条信号增益通道连接，两组ha管脚和wa管脚同时调节两条信号增益通道。

优选地，本申请上述内容中，其中一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚7连接，wa管脚与管脚6连接，另外一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚8连接，wa管脚与管脚9连接。

优选地，本申请上述内容中，所述电容c01、电容c02、电容c05为极性电容。

优选地，本申请上述内容中，所述转接器数量有一个或更多个。

优选地，本申请上述内容中，多个所述信号增益通道的输出端分别通过转接器与adc模块连接。

优选地，本申请上述内容中，多个所述数字电位器的scl管脚和sda管脚先并接再通过转接器与mcu连接。

优选地，本申请上述内容中，所述mcu预先存储了各个币种对应的运放增益参数，检测前，通过人工选择将对应参数发送给数字电位器。

优选地，本申请上述内容中，所述mcu预先存储了各个币种不同币值对应的模板，检测前，通过人工选择模板并等待数字信号传入进行对比。

本申请上述内容中，各优选方案，可以相互组合。

本发明所提供的一种用于纸币鉴伪的方法和系统，可根据不同币种调整信号增益通道的放大倍数，将磁性传感器所采集不同币种对应的模拟信号优化修正到mcu可以处理的信号范围内，使得多币种可使用一台设备鉴伪，降低了鉴伪成本，使用也更方便。

附图说明

图1是本发明用于纸币鉴伪的方法的流程示意图；

图2是本发明用于纸币鉴伪的系统的流程示意图；

图3是本发明用于纸币鉴伪的系统中磁性传感器和信号增益通道的电路图；

图4是本发明用于纸币鉴伪的系统中基准分压电路的电路图；

图5是本发明用于纸币鉴伪的系统中运放芯片的结构示意图；

图6是本发明用于纸币鉴伪的系统中转接器的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1，一种用于纸币鉴伪的方法，如图1所示，包括以下步骤：

采集纸币上的磁性信息并输出相应的模拟信号。

对模拟信号进行过滤。

对模拟信号进行一次放大。

对模拟信号进行过滤。

根据币种对模拟信号进行相应的二次放大。

将放大、过滤后的模拟信号转换为数字信号。

根据币值将所述数字信号与对应模板对比。

若所述数字信号与模板匹配，则鉴定纸币为真。

若所述数字信号与模板不匹配，则鉴定纸币为假。

其中，所述模拟信号可选择的放大倍数至少有两种，用于与数字信号匹配的模板至少有两个。

纸币检测前，工作人员需要先确定待鉴验纸币的币种和币值，并在鉴验前，根据纸币币种调整所述模拟信号的放大倍数，根据纸币币值调整所述数字信号的对比模板。

实施例2，一种用于纸币鉴伪的系统，如图2所示，包括磁性传感器、信号增益通道、adc(模数转换)模块、mcu(微控制单元)，其中信号增益通道包括前级放大电路、后级放大电路，磁性传感器、前级放大电路、后级放大电路、adc模块和mcu依次连接。

其中，磁性传感器用于采集纸币上的磁性信息并输出相应的模拟信号。

前级放大电路用于对磁性传感器输出的模拟信号过滤并进行一次放大，前级放大电路的放大倍数固定。

后级放大电路用于对前级放大电路所输出的模拟信号过滤并进行二次放大，后级放大电路的放大倍数可调节。

后级放大电路通过转接器将模拟信号转接至adc模块。

adc模块用于将模拟信号转换为数字信号。

mcu接收数字信号并通过模板与数字信号匹配判断纸币真伪，其中模板数量至少两个，且预置在mcu中。

mcu预先存储了各个币种对应的运放增益参数，在鉴验前，mcu会根据纸币币种发送参数到后级放大电路调整后级放大电路的放大倍数。

mcu预先存储了各个币种不同币值对应的模板，在鉴验前，mcu会根据纸币币值调整模板。

如图3所示，磁性传感器设置有s+端、s-端，其中s+端、s-端与信号增益通道连接，用于向信号增益通道输出模拟信号。

前级放大电路包括运算放大器a1、电容c01、电阻r01、电容c02、电阻c02、电容c03、电阻r03、电容c04、电阻r04。

电容c01与电阻r01串联，电容c01一端与磁性传感器的s+端连接，电容c01另一端通过电阻r01与运算放大器a1同相输入端连接。

电容c02与电阻r02串联，电容c02一端与磁性传感器的s-端连接，另一端通过电阻r02与运算放大器a1反相输入端连接。

输入前级放大电路的模拟信号经电容c01和电容c02的过滤后进入运算放大器a1。

电容c03与电阻r03并联，电容c03一端与运算放大器a1同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefa。

电容c04与电阻r04并联，电容c04一端与运算放大器a1反相输入端连接，且另一端与运算放大器a1输出端连接提供反馈。

基准电压vrefa确保运算放大器a1输出端输出的模拟信号电平均为正值，由于前级放大电路的放大倍数取决于电阻r04和电阻r02之间的比值，而电阻r04和电阻r02为固定电阻，因此前级放大电路放大倍数不变。

后级放大电路包括运算放大器a2、电容c05、电阻r05、电容c06、电阻c06、电容c07、变阻元件，其中变阻元件阻值可调节。

电容c05与电阻r05串联，电容c05一端与前级放大电路输出端连接，电阻c05另一端通过电阻r05与运算放大器a2反相输入端连接。

前级放大电路输出的模拟信号经电容c05过滤后进入运算放大器a2。

电容c06与电阻r06并联，电容c06一端与运算放大器a2同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefb。

电容c07与数字电位器并联，电容c07一端与运算放大器a2反相输入端连接，且另一端与运算放大器a2输出端out连接提供反馈。

基准电压vrefb确保运算放大器a2输出端out输出的模拟信号电平均为正值，由于后级放大电路的放大倍数取决于变阻元件与电阻r05之间的比值，而电阻r05为固定电阻，变阻元件阻值可调节，因此实现了后级放大电路放大倍数可调节。

基准电压vrefa和基准电压vrefb由基准电压电路提供。

如图4所示，基准电压电路包括电阻ra、电阻rb、电容cb、运算放大器a3、电阻rc、电容cc、运算放大器a4、电阻rd、电容cd。

电阻ra与电阻rb串联，电阻ra远离电阻rb的一端外接电压，电阻rb远离电阻ra的一端接地，电容cb与电阻rb并联。

电阻rb靠近电阻ra的一端分别与运算放大器a3同相输入端、运算放大器a4同相输入端连接。

电阻rc一端与运算放大器a3输出端连接，且另一端与运算放大器a3反相输入端连接形成电压跟随器。

电阻rd一端与运算放大器a4输出端连接，且另一端与运算放大器a4反相输入端连接形成电压跟随器。

电容cc一端与运算放大器a3输出端连接，且另一端接地，电容cc与运算放大器a3输出端的连接点位于电阻rc与运算放大器a3输出端的连接点之后。

电容cd一端与运算放大器a4输出端连接，且另一端接地，电容cd与运算放大器a4输出端的连接点位于电阻rd与运算放大器a4输出端的连接点之后。

运算放大器a3输出端经电容cc滤波后与电阻r03连接，为前级放大电路提供基准电压vrefa，运算放大器a4输出端经电容cd滤波后与电阻r06连接，为后级放大电路提供基准电压vrefb。

电容cc和电容cd为极性电容。

在本实施例中，采用的磁性传感器单磁道宽度为10mm，考虑到国际货币幅宽不超过180mm，为了鉴验不同幅宽的纸币，如图2所示，设置了18路并行的磁性传感器采集磁性信息，18路并行的磁性传感器最大可以覆盖幅宽180mm的币面，磁性传感器的数量与信号增益通道的数量一一对应，18路半导体磁性传感器产生的模拟信号有18条并行的信号增益通道接收，18条信号增益通道配置相同、放大倍数相同。

在本实施例中，采用如图5所示的型号为mcp6004的运放芯片为信号增益通道提供运算放大器，运放芯片中封装了四个运算放大器，且四个运算放大器相互独立，其中运放芯片中管脚1到管脚3、管脚5到管脚7、管脚8到管脚10、管脚12到管脚14分别对应一个运算放大器。

四个运算放大器分为两组，分别供应两条信号增益通道，其中管脚1到管脚3、管脚5到管脚7对应的两个运算放大器为一组；

在该组内管脚1到管脚3对应的运算放大器为运算放大器a1，管脚5到管脚7对应的运算放大器为运算放大器a2；

管脚1外接该组对应信号增益通道中的电容c05、电阻r04、电容c04，管脚2外接该组信号增益通道中的电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚3外接该组对应的电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚5外接该组对应的电阻c06、电容c06，管脚6外接电阻r05、电容c07、变阻元件，管脚7为信号输出端。

管脚8到管脚10、管脚12到管脚14对应的两个运算放大器为一组；

在该组内管脚12到管脚14对应的运算放大器为运算放大器a1，管脚8到管脚10对应的运算放大器为运算放大器a2；

管脚14外接该组信号增益通道中的电容c05、电阻r04、电容c04，管脚13外接该组对应的电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚12外接该组信号增益通道中的电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚10外接该组对应的电阻c06、电容c06，管脚9外接电阻r05、电容c07、数字电位器，管脚8为信号输出端。

由此18条信号增益通道对应9个mcp6004运放芯片。

在本实施例中，如图3所示，采用型号为tpl0102的双通道数字电位器作为变阻元件，tpl0102数字电位器为双通道数字电位器，设置有sda管脚、scl管脚、两组ha管脚、la管脚和wa管脚，数字电位器可通过接收参数调节ha管脚和wa管脚之间的阻值。

两组ha管脚和wa管脚分别与两条增益通道连接，两组ha管脚和wa管脚同时接收参数调节两条增益通道的放大倍数。

其中一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚7连接，wa管脚与管脚6连接，另外一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚8连接，wa管脚与管脚9连接。

由此9个mcp6004运放芯片对应9个tpl0102数字电位器。

如图3和图6所示，转接器分别与18路信号增益通道、9个数字电位器、adc模块以及mcu连接。

其中18路信号增益通道输出的模拟信号通过转接器转接到adc模块，mcu通过转接器向数字电位器的sda管脚、scl管脚发送预置参数控制数字电位器的阻值。

18路信号增益通道输出端输出的模拟信号经转接器进入adc模块转换为数字信号后进入mcu。

mcu预先存储了各个币种对应的运放增益参数，检测前，通过人工选择将对应参数通过转接器发送给数字电位器。

mcu预先存储了各个币种不同币值对应的模板，检测前，通过人工选择模板并等待数字信号传入进行对比。

本发明所提供的一种用于纸币鉴伪的方法和系统，可根据不同币种调整信号增益通道的放大倍数，将磁性传感器所采集不同币种对应的模拟信号优化修正到mcu可以处理的信号范围内，使得多币种可使用一台设备鉴伪，降低了鉴伪成本，使用也更方便。

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。