一种自助发卡模块的设计和实现
摘 要随着国民经济的飞速发展，银行作为社会不可或缺的一个金融机构正面临前所未有的机遇和挑战。银行的业务量也越来越大，为了提高工作效率，减轻银行工作人员的工作压力，解决客户排队时间长的问题，许多原先需要柜面人员办理的业务逐渐变成客户在自助设备上自行办理。例如自助存取款、自助办理网银、自助缴纳费用、自助申请办理信用卡银行卡等业务。基于以上背景，本课题研究和使用基于ARM7的微控制器来实现直流电机的驱动。利用国光公司开发的一款自助发卡模块，来实现包括驱动发卡机进行发卡/退卡、卡箱状态监测等一系列活动，即能使发卡机实现基本自助功能。用户在设备上面自行操作即可完成业务的办理，大大的提高了银行日常的工作效率。
目录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1研究目的及意义 1
1.2自助服务设备现状 2
1.3课题的研究内容及步骤 3
第2章 本研究主要涉及的技术 5
2.1电子电路 5
2.2基于ARM7的STM32控制芯片的使用 9
2.3直流电机驱动芯片的控制 11
2.4 串行通信 12
2.5传感器、信号获取 16
第3章 设计与实现 18
3.1发卡机的硬件结构 18
3.2各个功能模块的编码设计 19
3.2.1电机驱动模块 19
3.2.2传感器外部中断模块 22
3.2.3串口通信模块 25
3.2.4 Flash存储器模块 30
3.3调试分析及完善 34
第4章 总结与展望 35
致谢 36
参考文献 37
第1章 绪论
1.1研究目的及意义
自助发卡机是为了满足客户在自助银行开户的业务需求而开发的自助发卡设备。当银行卡申请人/持有人需要办理新卡或换卡时，可到就近银行营业厅通过自助发卡机即时办理。自助发卡机在银行大堂和自助银行区的运用,不仅极大的缓解了新开户排队等候的问题，还进一步拓展并提高了银行服务客户的能力，节约了大量的人力资源。
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图1.1 发卡机图片
更重要的是，自助发卡机的出现充分提现了人文关怀。它能提供全天侯24小时的服务，减少了银行服务人员的劳动强度，更为那些在特殊时间需要办理业务的人们提供了方便。
1.2自助服务设备现状
自助服务设备，顾名思义就是通过 UI 引导，让客户在设备上自我操作，以实现业务办 理的终端产品。基于信息识别处理技术为核心的自助服务终端，是由机电一体化技术背景的高科技集成系统自助终端和自助服务平台两部分组成。自助服务终端，通过电影，图片，文字，音乐等多媒体数据库来存储信息，并提供各种信息查询，打印，付款和出售的商品等电子信息服务设备形成互动环境[1]。根据设备的功能可分为低端和高端类别 低端产品仅具备查询，打印，排号等简单功能，高端产品则有自动售货机和处理业务交易等新的功能。自助服务终端系统的另一部分 自助服务平台，它是自助服务终端的核心技术，终端设备可以实现统一管理和维护，以及业务重点。自助终端依赖于又作用于自助服务平台的统一管理操作的设备，两个结合形成一个自助终端系统。自助服务设备涵盖金融、通讯、电力（此三种为 KIOSK）、售检票、轨道交通（此两种 为 AFC） 、医疗、信息查询、零售业、支付业、餐饮业等多个领域范畴，提供自助查询、打 印、购票、验票、购买、缴费、出入控制等多种功能的服务。
在发达国家和地区的自助服务终端的应用已经存在了几十年，而在中国的应用首先开始在银行的ATM机。随着信息技术的全球化趋势加强，加快发展步伐，各行业的生产和服务效率的需求不断提高，自助银行终端，从快速扩张到其他领域，应用开始拓展到电信、医疗、航空、零售、电力，税务，信息技术和其他城市的行业和领域。据统计，截至2014年，中国的自助终端设备生产超过十万多台。各下游产业快速增长的需求，如电力行业，从2007年开始采用自助服务终端，那时的高端自助服务终端只有100台左右，而到2013年已增长到8千多台。据预测，在2015年电力行业的高端自助服务终端的需求量将超过2万台。
自助服务设备行业发展历程:
我国以 KIOSK（源自土耳其语，无人售报亭，后引申出自助概念，现泛指金融自助服务设备）为基础于上世纪 80 年代出现自助服务设备，90年代逐渐使用自助服务设备，ATM、90 以 CRS 和存折补登机，排队机，查询机、POS 机为初始发展自助服务设备，时至今日，自助服 务设备已经形成涵盖诸多领域的可以提供系统化服务的完整产业链条，而且根据所处行业领 域的不同，逐渐分化，专项性的成为各领域内独立的子系统[2]。
自助服务设备行业分类情况:
根据自助服务设备锁提供的业务范围的不同， 可将自助服务设备分为两大类： 现金类自 助服务设备和非现金类自助服务设备。 按照自助服务设备所处领域的不同， 比较流行的说法是将自助服务类设备与自身行业和 业务相结合的方式进行命名.
随着近年轨道交通的飞速发展，公众服务类中的自动售票机 TVM、自动检票机 AG、半 自动售票机 BOM、查询机 TCM 等自助售检票设备与系统独立组成了 AFC 设备与系统，并逐 渐发展壮大，成为自助服务类设备中拥有最高技术含量、系统集成最密集、设备性能要求最 苛刻，与受众接触最多的设备。
1.3课题的研究内容及步骤
研究内容：
本课题主要研究利用基于ARM7的STM32控制芯片来驱动直流电机的运转，以达到发卡退卡的目的。具体的流程为，客户完成信息录入后，点击取卡，发卡机自动从卡箱中将卡发出。当要进一步对卡的内容进行修改时，将卡插入卡箱，发卡机将卡送入写卡区进行修改。如果客户对服务流程不熟悉，工作人员也可以通过串口对发卡机直接操作。自助发卡的同时将卡箱内的信息记录到FLASH存储器中便于工作人员查看。当卡箱内的卡发完后，发卡机自动进入待机状态，不再提供服务并等待新卡进入。
本设计内容主要包括研究发卡机的工作原理、发卡机整体电路图、基于ARM7的STM32控制芯片的使用、直流电机驱动芯片的控制、IIC、SPI总线的通讯协议、LED流水灯的控制、按键的使用以及传感器信号获取等几个模块。
研究步骤：
一、研究发卡机的工作流程，通过串口通信的方式、按键方式或是传感器触发模式来控制直流电机的工作状态：睡眠（待机）/正转（发卡）/反转（退卡），通过流水灯体现出来，并将发卡情况记入FALSH存储器中；
二、通过电子电路知识弄清发卡机整体电路图以及各个模块的子电路图。再进一步调查所使用的各个芯片的详细资料（主要有STM32F103RE、DRV8800、W25X16、SP3232EEA等），掌握每个芯片引脚的作用和功能，并在电路图纸上做详细记录，以便用时所需；
三、根据功能所需对各个模块进行编码，由于ARM芯片的寄存器数量庞大，对每个寄存器进行直接配置非常困难，且不易读者查看，难以进行升级改进。这里用调用库函数的方式来进行编写程序。虽然调用库函数在程序运行时的速度比直接配置寄存器慢了一些，但由于本课题功能较少，且对时间的精确性要求并不很高，所以完全可以进行这种方式的编码；
目录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1研究目的及意义 1
1.2自助服务设备现状 2
1.3课题的研究内容及步骤 3
第2章 本研究主要涉及的技术 5
2.1电子电路 5
2.2基于ARM7的STM32控制芯片的使用 9
2.3直流电机驱动芯片的控制 11
2.4 串行通信 12
2.5传感器、信号获取 16
第3章 设计与实现 18
3.1发卡机的硬件结构 18
3.2各个功能模块的编码设计 19
3.2.1电机驱动模块 19
3.2.2传感器外部中断模块 22
3.2.3串口通信模块 25
3.2.4 Flash存储器模块 30
3.3调试分析及完善 34
第4章 总结与展望 35
致谢 36
参考文献 37
第1章 绪论
1.1研究目的及意义
自助发卡机是为了满足客户在自助银行开户的业务需求而开发的自助发卡设备。当银行卡申请人/持有人需要办理新卡或换卡时，可到就近银行营业厅通过自助发卡机即时办理。自助发卡机在银行大堂和自助银行区的运用,不仅极大的缓解了新开户排队等候的问题，还进一步拓展并提高了银行服务客户的能力，节约了大量的人力资源。
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图1.1 发卡机图片
更重要的是，自助发卡机的出现充分提现了人文关怀。它能提供全天侯24小时的服务，减少了银行服务人员的劳动强度，更为那些在特殊时间需要办理业务的人们提供了方便。
1.2自助服务设备现状
自助服务设备，顾名思义就是通过 UI 引导，让客户在设备上自我操作，以实现业务办 理的终端产品。基于信息识别处理技术为核心的自助服务终端，是由机电一体化技术背景的高科技集成系统自助终端和自助服务平台两部分组成。自助服务终端，通过电影，图片，文字，音乐等多媒体数据库来存储信息，并提供各种信息查询，打印，付款和出售的商品等电子信息服务设备形成互动环境[1]。根据设备的功能可分为低端和高端类别 低端产品仅具备查询，打印，排号等简单功能，高端产品则有自动售货机和处理业务交易等新的功能。自助服务终端系统的另一部分 自助服务平台，它是自助服务终端的核心技术，终端设备可以实现统一管理和维护，以及业务重点。自助终端依赖于又作用于自助服务平台的统一管理操作的设备，两个结合形成一个自助终端系统。自助服务设备涵盖金融、通讯、电力（此三种为 KIOSK）、售检票、轨道交通（此两种 为 AFC） 、医疗、信息查询、零售业、支付业、餐饮业等多个领域范畴，提供自助查询、打 印、购票、验票、购买、缴费、出入控制等多种功能的服务。
在发达国家和地区的自助服务终端的应用已经存在了几十年，而在中国的应用首先开始在银行的ATM机。随着信息技术的全球化趋势加强，加快发展步伐，各行业的生产和服务效率的需求不断提高，自助银行终端，从快速扩张到其他领域，应用开始拓展到电信、医疗、航空、零售、电力，税务，信息技术和其他城市的行业和领域。据统计，截至2014年，中国的自助终端设备生产超过十万多台。各下游产业快速增长的需求，如电力行业，从2007年开始采用自助服务终端，那时的高端自助服务终端只有100台左右，而到2013年已增长到8千多台。据预测，在2015年电力行业的高端自助服务终端的需求量将超过2万台。
自助服务设备行业发展历程:
我国以 KIOSK（源自土耳其语，无人售报亭，后引申出自助概念，现泛指金融自助服务设备）为基础于上世纪 80 年代出现自助服务设备，90年代逐渐使用自助服务设备，ATM、90 以 CRS 和存折补登机，排队机，查询机、POS 机为初始发展自助服务设备，时至今日，自助服 务设备已经形成涵盖诸多领域的可以提供系统化服务的完整产业链条，而且根据所处行业领 域的不同，逐渐分化，专项性的成为各领域内独立的子系统[2]。
自助服务设备行业分类情况:
根据自助服务设备锁提供的业务范围的不同， 可将自助服务设备分为两大类： 现金类自 助服务设备和非现金类自助服务设备。 按照自助服务设备所处领域的不同， 比较流行的说法是将自助服务类设备与自身行业和 业务相结合的方式进行命名.
随着近年轨道交通的飞速发展，公众服务类中的自动售票机 TVM、自动检票机 AG、半 自动售票机 BOM、查询机 TCM 等自助售检票设备与系统独立组成了 AFC 设备与系统，并逐 渐发展壮大，成为自助服务类设备中拥有最高技术含量、系统集成最密集、设备性能要求最 苛刻，与受众接触最多的设备。
1.3课题的研究内容及步骤
研究内容：
本课题主要研究利用基于ARM7的STM32控制芯片来驱动直流电机的运转，以达到发卡退卡的目的。具体的流程为，客户完成信息录入后，点击取卡，发卡机自动从卡箱中将卡发出。当要进一步对卡的内容进行修改时，将卡插入卡箱，发卡机将卡送入写卡区进行修改。如果客户对服务流程不熟悉，工作人员也可以通过串口对发卡机直接操作。自助发卡的同时将卡箱内的信息记录到FLASH存储器中便于工作人员查看。当卡箱内的卡发完后，发卡机自动进入待机状态，不再提供服务并等待新卡进入。
本设计内容主要包括研究发卡机的工作原理、发卡机整体电路图、基于ARM7的STM32控制芯片的使用、直流电机驱动芯片的控制、IIC、SPI总线的通讯协议、LED流水灯的控制、按键的使用以及传感器信号获取等几个模块。
研究步骤：
一、研究发卡机的工作流程，通过串口通信的方式、按键方式或是传感器触发模式来控制直流电机的工作状态：睡眠（待机）/正转（发卡）/反转（退卡），通过流水灯体现出来，并将发卡情况记入FALSH存储器中；
二、通过电子电路知识弄清发卡机整体电路图以及各个模块的子电路图。再进一步调查所使用的各个芯片的详细资料（主要有STM32F103RE、DRV8800、W25X16、SP3232EEA等），掌握每个芯片引脚的作用和功能，并在电路图纸上做详细记录，以便用时所需；
三、根据功能所需对各个模块进行编码，由于ARM芯片的寄存器数量庞大，对每个寄存器进行直接配置非常困难，且不易读者查看，难以进行升级改进。这里用调用库函数的方式来进行编写程序。虽然调用库函数在程序运行时的速度比直接配置寄存器慢了一些，但由于本课题功能较少，且对时间的精确性要求并不很高，所以完全可以进行这种方式的编码；
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