基于FPGA的模拟客运自助售票系统的设计

摘 要：文章结合实际售票系统运行过程中的需求，开发模拟客运自动售票系统。设计采用模块化设计方法，基于FPGA使用Verilog HDL语言设计制作一个客运自动售票系统，该系统能完成售票、找零、显示等功能。

关键词：自助售票系统；SOPC设计；模块化设计

自动售票系统是近年来在计算机等相关技术发展的影响下产生的一项新的技术。在文章中，我们利用FPGA实现了客运自助售票系统的模拟，FPGA是在作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路的有限的缺点。

1 模拟售票系统实现功能

本模拟客运自助售票系统主要实现以下四个功能为主：（1）选择乘车信息。在选择乘车信息中，终点站有三个选择，即苏州、常州、南京；乘车日期可选择今明后三天；车票类型有全价票、儿童票、军人票（儿童票、军人票半价）三种类型；购买张数有1张、2张、3张选择。每个车次余票为座位数减去已购买的张数；在购票时，设定提前三天购票，即当天、明天、后天的票，开车前十分钟停止售票。（2）现金付款。在现金付款模块中，现金接收口可接收5元、10元、20元、50元、100元。当所投钱小于所要付票价，确认付款后，显示两个选择：继续投币、取消购票（退币清零，屏幕上显示退回你的钱）。（3）取票。取票时，有一LED灯亮。（4）取找零。取找零，有一对应LED灯亮，显示找回零钱。

2 控制器硬件设计与实现

2.1 控制器组成与工作原理

模拟客运自助售票系统由核心处理模块FPGA、人机交互模块、钱币控制模块、出票控制模块等构成，如图1所示。

2.2 核心处理模块

FPGA的芯片选用是EP2C50208C8H，属于Altera公司的Cyclone II系列的器件。FPGA芯片的内部集成了SDRAM、EPCS存储芯片SDRAM控制器内核为FPGA片外的SDRAM提供了一个Avalon-MM接口，用户可以使用SDRAM控制器将片外的SDRAM芯片连接到自定制的NiosⅡ系统中。EPCS配置器件通过FPGA上专用的引脚与之相连，当在Quartus II软件中队SOPC Builder系统进行编译时，EPCS控制器信号自动分配相应的专用引脚。

2.3 TFT液晶显示触摸模块

人机交互模块中采用TFT液晶显示板，使用的是群创公司的AT070TN83 a-si TFT触摸屏，屏幕大小为7寸，分辨率800x3（RGB）x480，背光源为LED，数字TTL电平接口，并配有7寸的触摸面板。采用ADS7843四线电阻触摸屏转换接口芯片作为同步串行接口的12位取样模数转换器，其与液晶显示触摸屏连接图如图2所示。

2.4 钱币输入模块及工作状态指示模块

由于实现钱币的出入模块涉及的范圍太广，系统实现较复杂，我们在该模拟系统中使用按键来模拟钱币的输入。A、B、C、D、E分别对应5元、10元、20元、50元、100元。本模拟系统的按键电路如图3所示。

2.5 出票控制模块

为了方便的模拟该系统的工作状态，我们使用LED灯来模拟该系统处在各个状态的工作模式电路图如图3所示。出票时，LED2亮；找零时，LED3亮。

2.6 电源模块

由于在该模拟系统中要使用4.7V、3.3V和1.2V的电源，而系统的输入是5V的直流电源，所以我们使用了较为广泛的LM1117M3系列电源芯片，该芯片内部集成过热保护和限流电路，是电池供电和便携式设备的最佳选择。

3 系统软件设计

该模拟售票系统的主流程图如图4所示。该模拟系统首先进入主页界面，点击进入购票后进入站点选择界面。在站点选择界面有可以选择的站点，点击需要到达的站点后我们进入了车次选择的界面，选择所需要的车次后进入车片信息的选择界面，根据自己的情况选择相应的车票后点击确定进入现金付款界面，投入足量钱币后选择确定进入取票找零阶段，三秒后自动返回主界面。

4 结束语

经过长期的实验与测试，模拟售票系统可以稳定地实现乘车信息功能选择、现金付款、取票、取找零功能。

参考文献

[1]赫建国，郑燕.基于Nios Ⅱ内核的FPGA电路系统设计[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2]朱一波.无人值守地铁站的自动票务系统人机界面的设计研究[D].东南大学硕士学位论文，2008.

[3]刘明章.基于FPGA的嵌入式系统设计[M].北京：国防工业出版社，2007.

作者简介：丁兰（1980-），女，江苏无锡人，讲师，硕士，主要从事电子与液晶显示技术研究。