专利名称：一种币码录入装置及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及币码录入技术，具体地说是一种币码录入装置及应用。
背景技术：
抢劫银行、运钞车等暴力犯罪，虽然发生机率低，但由于其严重的暴力侵害性，给人们的身心造成严重创伤，社会危害性极大。绑架勒索是黑社会性质的另一类犯罪，它以人质的性命相威胁，索取大量财物。为了防止此类犯罪，国家采取了许多种措施，如社会治安综合治理、加强警力，以及配备专用点钞机等，但是这些措施仅是增加了犯罪分子作案的难度，并未从根本上解决防范此类犯罪问题。一般抢劫银行、运钞车以及绑架勒索等暴力犯罪的目标最终是巨额钞票，而且都在几万、几十万以至几百万元以上，犯罪分子非法所得基本上都是整捆的钞票。现有技术中的验钞机以及带有验钞功能的点钞机，虽然能够识别伪钞，但是对非法取得的成捆包装的真币仍然无可奈何。
中国专利“条码钞票以及条码钞票的数钞及扫描处理装置”(公开号为CN1204816A)，仅对已打印条码的币种进行识别，它的出发点不是解决对点钞机扫描过的币种的号码进行识别的问题。另一中国专利“录码技术点钞机”(公开号为CN2507074Y)采用成熟计算机的通用技术来实现录码，实现点钞，视频卡进行简单的电连接及图像处理，并在计算机上完成存储。其不足是体积大、成本高，很难产业化。另外，中国专利以及PCT国际申请(中国专利申请号03111588.8；PCT国际申请申请号为PCT/CN2004/000385)公开一种号码录入点钞机(或现钞号码处理方法及专用装置)，它是一种独立装置，它采用CCD作为图象摄取器件，解决了图像的采集、处理、存储及报警一系列技术问题，采用本发明对所有点过钞票的数码均可识别、处理，本发明为小型化独立产品，可实现产业化、批量生产，但结构的简单程度和集成化程度还不够理想。
目前，CCD(电荷耦合器件)是主要的实用化固态图像传感器件，它具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点。但CCD技术难以与主流的CMOS技术集成于同一芯片之中。这样，诸如定时产生、驱动放大、自动曝光控制、模数转换及信号处理等支持电路就不能与像素阵列做同一芯片上，以CCD为基础的图像传感器难以实现单片一体化，因而具有体积大、功耗高等缺点。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种结构更为简单、性能更好、更易于产业化的币码录入装置及应用。
本发明技术方案如下包括数字摄像模块、高速单片机、USB控制模块，其中数字摄像模块输入端接收币码图像信号，输出端与高速单片机连接，高速单片机输出信号为USB控制模块输入信号，USB控制模块输出信号经USB接口送入磁盘或计算机。
其中所述USB控制模块输出信号可经USB接口将数据经计算机输出至网络；所述高速单片机可扩展有多个静态存储器；所述数字摄像模块可选用美国OmniVision公司开发的氧化物半导体黑白图像传感器；所述高速单片机可采用C8051F系列或Lattice ispMACH4000V系列器件；所述USB控制模块可采用具有主从功能的USB控制器。
本发明可以对钞票号码存储，对每捆钞票可以给予唯一的编号，判定是否为伪钞，整捆存入银行仓库的钞票一旦发生抢劫银行、运钞车或绑架勒索等犯罪，银行等金融机构可以根据每捆钞票的唯一编号取出与其对应的每张被劫的钞票号码并予以公布，对犯罪分子形成威慑；更具有如下优点1.结构更简单，性能更好。本发明是为点钞机币码录入设计，各部分芯片的选择，可以满足其功能要求，其优化组合的功能性元器件具有高速度、大容量特点；可将本发明前三部分固化一体，成为高度集成的系统模块、小型化独立产品。
2.应用范围广。本发明可与网络连接实现金融防盗，亦可实现国际化防范，还可作为独立的嵌入式USB主机应用于其他图像及文字存储、监测等系统；本发明还适合于监控、多媒体等应用范围。
3.平均成本低。本发明采用的数字摄像模块(CMOS图像传感器)是近几年发展较快的新型图像传感器，由于采用了相同的CMOS技术，因此可以将像素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上，实现了单片一体化。实际上，数字摄像模块是一个较完成的图像系统(Camera on Chip)，通常包括一个图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换器。与现有技术中的CCD相比，数字摄像模块将整个图像系统集成在一块芯片上，具有以下优点1)体积小，重量轻，功耗低；2)编程方便，易于控制；3)平均成本低。
本发明实施例中采用的数字摄像模块是美国OmniVision公司开发的CMOS黑白图像传感器芯片，该芯片将CMOS光感应核与外围支持电路集成在一起，具有可编程控制与视频模/数混合输出等功能，其输出的视频为黑白图像，与CCIR标准兼容。本发明由于省略了A/D等器件，因而具有结构简单、体积小、功耗低等优点。同时，由于所采用的数字摄像模块(如OV5017)内部嵌入曝光、增益、开窗等控制电路，并且编程方便，这就提高了采集系统在功能上的灵活性。由于本发明结构简单及性能优化，使批量生产成为可能，进而更便于实现产业化。
图1为本发明的电路结构框图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为币码录入装置工作程序流程图。
图4为图2中高速单片机内部结构。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1如图1、2所示，本实施例币码录入装置由数字摄像模块(M4088CMOC)、C8051FXXX系列高速单片机(本实施例为C8051F121)、USB控制模块(SL811HS芯片)和移动磁盘(U盘)四部分组成，其中数字摄像模块输入端经自身一体化的数字摄像机接收来自点钞机的币码数字图像信号，输出端与高速单片机连接，高速单片机输出信号为USB控制模块的输入信号，可经USB接口将处理过的数据送入磁盘(U盘或计算机)，整体构成嵌入式USB主机。图中U1为数字摄像模块，U2为高速单片机，U3为USB控制模块。
如图3所示，币码录入程序流程为设备初始化，张数置0，判断是否是有效图像，否—则结束；是—则做以下事宜1)发送设置命令；2)接收设备状态信息；3)配置设备；4)分配地置；5)供给电源；然后判断是否是主模式，否--则接计算机，是--则发送采集命令，进行D/A转换，经数字摄像模块输出数字视频信号，存入RAM中；这时再判断是否完成一祯采集，如完成了一祯采集，给张数加1，由高速单片机对数字视频信号识别并处理，再将处理后的视频信号存入存储器；如完成了一组数据，则定义组编号，将数据存入U盘，再重新判断是否是有效图像；如未完成一组数据，则回至由高速单片机识别并处理视频信号步骤。
本发明原理是数字摄像模块实现对点钞币码的摄取，并将摄录的数字图像传输给高速单片机。当高速单片机对一帧数据识别处理后，便将识别处理后的币码数据储存，存储的币码数据每百帧为一组，每组对应一个唯一编号，然后通过USB控制器、经USB接口将该组数据存储到移动磁盘(U盘)或送入计算机网络系统。
具体功能的实现过程如下1.图像采集过程图像采集由数字摄像模块完成，可选用美国OmniVision公司开发的氧化物半导体黑白图像传感器(OV5017器件)，它具有丰富的编程控制功能，其图像帧频、曝光时间、增益控制、图像开窗等均可通过对芯片内部寄存器写操作进行设置。数字摄像模块内部嵌入了一个bit的/D，因而可以同步输出8位的数字视频流[7---0]。在输出数字视频流的同时，还提供像素时钟PCLK水平参考信号HREF垂直同步信号VSYNC，便于外部电路读取图像。数字摄像模块的像素阵列为384×288，分为16×16的子块，每个子块大小为24×18，可以在整个图像的局部开窗，输出窗口中的图像。在本发明中，图像传感器其内部将获取的图像采集量化，在外部逻辑的控制下输出数字图像，系统读取图像的过程为(1)由数字摄像模块对其内部的译码器与时序发生器初始化；(2)设置数字摄像模块的内部控制寄存器，如曝光控制、增益控制、窗口控制等；(3)选择数字摄像模块的视频数据端口；(4)向译码器与时序发生器发出开始采集图像信号；(5)译码器与时序发生器使能总线隔离，并根据数字摄像模块输出的参考信号，即VSYNC、HREF与PCLK，生成图像存储器的片选、写及地址信号。这样数字图像即以连续的方式存入图像存储器中；(6)当译码器与时序发生器得到停止采集图像信号，OV5017则停止输出数字图像。
2.图像识别与控制过程这部分是发明的核心，需要对采集的图像进行识别处理、传输并对外围的器件进行集中控制。本实施例选用Cygnal C8051FXXX(F121)系列全集成混合信号在片系统高速单片机作为信号处理器(参见图4)，其主要特征如下(1)具有高速度的(100MIPS)与8051全兼容的微控制器内核，CIP-51微处理器采用管线式结构，流水线方式处理指令，大大提高了处理能力。
(2)具有Flash存储器，可实现在线编程和用于非易失性数据存储(E2PROM的作用)。
(3)片内JTAG仿真电路提供全速、非插入式(不使用在片资源)的内仿真。支持断点、单步观察点出、运行和停止等调试命令，支持存储器和寄存器校验和修改。
(4)有扩展的中断系统，提供了22个中断源，可实现时实多任务系统。
(5)增加了复位源，提高了系统的可靠性。
(6)具有内部独立的时钟源，在系统复位时默认内部时钟，如果需要可接外部时钟，并可在程序运行时实现内外部时钟的切换，有利于低功耗的应用。
(7)具有8448字节内部数据RAM存储，并设有外部并行数据存储器接口。
(8)具有可编程的I/O口及Crossbar，最为独特的是增加了“Digtalcrossbar”(数字开关)，它可将内部数字系统资源定向到P0，p1和P2。定时器，串行总线，外部中断源，AD转换输入，比较器输出都可通过Crossbar计存器定向到P0、P1、P2中的I/O口。
(9)可编程序定时器阵列增加了可自动装载的定时器，还特别设计了16位可编程定时计数器(PCA)。它有5种可编程的扑捉/比较模块，每种扑捉/比较模块有四种工作方式(边缘触发扑捉；软件定时器；高速输出；PWM)。
(10)C8051FXXX MCU除设计有标准的全双工的UART，还设有覆盖了典型的串行通信标准的串行总线，功能更加强大。
(11)工作电压典型值为3伏(2.7伏～3.3伏)，全部I/O、RST、JTAG引角均允许5伏电压输入，典型工作电流50mA@100MHZ典型停机模式电流小于0.1uA。
(12)微程序控制器(MCU)用JTAG口编程加密芯片是一种与传统方式完全不同的加密方式，决无解密的可能。
Cygnal C8051F121 MCU对数字摄像模块传入的数字视频信号，即时识别处理，并存入RAM。当一帧图象完成后，经USB控制模块(SL811HS)送至USB存储。由于所采集的图像是在选定的窗口内进行，有效地减少了处理量，节省了大量时间和存储空间。在下一帧图像到来前高速单片机(C8051F121)足以完成对图像的识别处理和传输。
3.USB的控制和数据传输过程本发明选择了Cypress公司的USB Host/Slave的接口控制模块(SL811HS芯片)，它是USB Host控制器硬件部分。实现USB Host的接口，配置USB设备，管理USB总线电源。其功能为实现各种USB Host动作，逻辑控制、协调内容各项功能与外围主控制器通讯。RAM缓冲区和系统寄存器，存放传输的数据，设置USB的传输特性。当一组图像数据存完后，USB从RAM读取数据，并把数据存入U盘，或经缓存一组数据后，再存入U盘。
本发明对移动磁盘(U盘)要求容量足够大，需满足一定时期币码录入的要求。其各部分芯片的选择，以满足其功能要求而定。本发明整体结构亦可称为嵌入式USB HOST，可作为独立的嵌入式USB主机应用于其他图像及文字存储、监测等系统。高速单片机亦可采用Lattice ispMACH4000V系列器件。
USB控制模块可采用具有主从功能的USB控制器，可通过人工选择，本实施例1设置主模式，它可以由主动管理到移动硬盘，将全部数据存入移动硬盘，方便携带，易于保密，使用方便。
实施例2与实施例1不同之处在于USB控制模块设置从模式，它可以连接计算机，将全部数据存入计算机内，并可与网络连接(如国际互连网)实现金融防盗。亦可将前三部分固化一体，成为系统模块。
本发明所述数字摄像模块的输入端所采集的图像信号亦可以为其它装置输出的币码数字图像信号、或其它图像信号。
实施例3与实施例1不同之处在于在量大的情况下，高速单片机可配有两个静态存储器(SRAM)。
本发明币码录入装置整体可作为嵌入式USB主机，应用于其他图像及文字存储、监测、监控等系统。
权利要求
1.一种币码录入装置，其特征在于包括数字摄像模块、高速单片机、USB控制模块，其中数字摄像模块输入端接收币码图像信号，输出端与高速单片机连接，高速单片机输出信号为USB控制模块输入信号，USB控制模块输出信号经USB接口送入磁盘或计算机。
2.按照权利要求1所述币码录入装置，其特征在于所述USB控制模块输出信号可经USB接口将数据经计算机输出至网络。
3.按照权利要求1所述币码录入装置，其特征在于其中所述高速单片机可扩展有多个静态存储器。
4.按照权利要求1所述币码录入装置，其特征在于其中所述数字摄像模块可选用美国OmniVision公司开发的氧化物半导体黑白图像传感器。
5.按照权利要求1所述币码录入装置，其特征在于所述高速单片机可采用C8051F系列或LatticeispMACH4000V系列器件。
6.按照权利要求1所述币码录入装置，其特征在于所述USB控制模块可采用具有主从功能的USB控制器。
7.一种币码录入装置的应用，其特征在于所述币码录入装置可作为嵌入式USB主机，应用于其他图像及文字存储、监测、监控系统。
全文摘要
本发明公开一种币码录入装置及应用。它包括数字摄像模块、高速单片机、USB控制模块，其中数字摄像模块输入端接收来自点钞机的币码图像信号，输出端与高速单片机连接，高速单片机输出信号为USB控制模块输入信号，USB控制模块输出信号经USB接口送入磁盘或计算机。本发明结构更简单，性能更好。本发明优化组合的功能性元器件具有高速度、大容量特点，可将前三部分固化一体，成为高度集成的系统模块、小型化独立产品。本发明可与网络连接实现金融防盗，亦可实现国际化防范，还可作为独立的USB主机应用于其他图像及文字存储、监测等系统，应用范围广。本发明结构简单及性能优化，使批量生产成为可能，进而更便于实现产业化。
文档编号H04N5/335GK1617076SQ200410050518
公开日2005年5月18日 申请日期2004年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者顾小松, 赵睿, 曾培龙 申请人:顾小松