基于FPGA的模擬客運自助售票系統(tǒng)的設(shè)計

摘 要：文章結(jié)合實際售票系統(tǒng)運行過程中的需求，開發(fā)模擬客運自動售票系統(tǒng)。設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，基于FPGA使用Verilog HDL語言設(shè)計制作一個客運自動售票系統(tǒng)，該系統(tǒng)能完成售票、找零、顯示等功能。

關(guān)鍵詞：自助售票系統(tǒng)；SOPC設(shè)計；模塊化設(shè)計

自動售票系統(tǒng)是近年來在計算機等相關(guān)技術(shù)發(fā)展的影響下產(chǎn)生的一項新的技術(shù)。在文章中，我們利用FPGA實現(xiàn)了客運自助售票系統(tǒng)的模擬，F(xiàn)PGA是在作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路的有限的缺點。

1 模擬售票系統(tǒng)實現(xiàn)功能

本模擬客運自助售票系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下四個功能為主：（1）選擇乘車信息。在選擇乘車信息中，終點站有三個選擇，即蘇州、常州、南京；乘車日期可選擇今明后三天；車票類型有全價票、兒童票、軍人票（兒童票、軍人票半價）三種類型；購買張數(shù)有1張、2張、3張選擇。每個車次余票為座位數(shù)減去已購買的張數(shù)；在購票時，設(shè)定提前三天購票，即當(dāng)天、明天、后天的票，開車前十分鐘停止售票。（2）現(xiàn)金付款。在現(xiàn)金付款模塊中，現(xiàn)金接收口可接收5元、10元、20元、50元、100元。當(dāng)所投錢小于所要付票價，確認(rèn)付款后，顯示兩個選擇：繼續(xù)投幣、取消購票（退幣清零，屏幕上顯示退回你的錢）。（3）取票。取票時，有一LED燈亮。（4）取找零。取找零，有一對應(yīng)LED燈亮，顯示找回零錢。

2 控制器硬件設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 控制器組成與工作原理

模擬客運自助售票系統(tǒng)由核心處理模塊FPGA、人機交互模塊、錢幣控制模塊、出票控制模塊等構(gòu)成，如圖1所示。

2.2 核心處理模塊

FPGA的芯片選用是EP2C50208C8H，屬于Altera公司的Cyclone II系列的器件。FPGA芯片的內(nèi)部集成了SDRAM、EPCS存儲芯片SDRAM控制器內(nèi)核為FPGA片外的SDRAM提供了一個Avalon-MM接口，用戶可以使用SDRAM控制器將片外的SDRAM芯片連接到自定制的NiosⅡ系統(tǒng)中。EPCS配置器件通過FPGA上專用的引腳與之相連，當(dāng)在Quartus II軟件中隊SOPC Builder系統(tǒng)進(jìn)行編譯時，EPCS控制器信號自動分配相應(yīng)的專用引腳。

2.3 TFT液晶顯示觸摸模塊

人機交互模塊中采用TFT液晶顯示板，使用的是群創(chuàng)公司的AT070TN83 a-si TFT觸摸屏，屏幕大小為7寸，分辨率800x3（RGB）x480，背光源為LED，數(shù)字TTL電平接口，并配有7寸的觸摸面板。采用ADS7843四線電阻觸摸屏轉(zhuǎn)換接口芯片作為同步串行接口的12位取樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其與液晶顯示觸摸屏連接圖如圖2所示。

2.4 錢幣輸入模塊及工作狀態(tài)指示模塊

由于實現(xiàn)錢幣的出入模塊涉及的范圍太廣，系統(tǒng)實現(xiàn)較復(fù)雜，我們在該模擬系統(tǒng)中使用按鍵來模擬錢幣的輸入。A、B、C、D、E分別對應(yīng)5元、10元、20元、50元、100元。本模擬系統(tǒng)的按鍵電路如圖3所示。

2.5 出票控制模塊

為了方便的模擬該系統(tǒng)的工作狀態(tài)，我們使用LED燈來模擬該系統(tǒng)處在各個狀態(tài)的工作模式電路圖如圖3所示。出票時，LED2亮；找零時，LED3亮。

2.6 電源模塊

由于在該模擬系統(tǒng)中要使用4.7V、3.3V和1.2V的電源，而系統(tǒng)的輸入是5V的直流電源，所以我們使用了較為廣泛的LM1117M3系列電源芯片，該芯片內(nèi)部集成過熱保護(hù)和限流電路，是電池供電和便攜式設(shè)備的最佳選擇。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

該模擬售票系統(tǒng)的主流程圖如圖4所示。該模擬系統(tǒng)首先進(jìn)入主頁界面，點擊進(jìn)入購票后進(jìn)入站點選擇界面。在站點選擇界面有可以選擇的站點，點擊需要到達(dá)的站點后我們進(jìn)入了車次選擇的界面，選擇所需要的車次后進(jìn)入車片信息的選擇界面，根據(jù)自己的情況選擇相應(yīng)的車票后點擊確定進(jìn)入現(xiàn)金付款界面，投入足量錢幣后選擇確定進(jìn)入取票找零階段，三秒后自動返回主界面。

4 結(jié)束語

經(jīng)過長期的實驗與測試，模擬售票系統(tǒng)可以穩(wěn)定地實現(xiàn)乘車信息功能選擇、現(xiàn)金付款、取票、取找零功能。

參考文獻(xiàn)

[1]赫建國，鄭燕.基于Nios Ⅱ內(nèi)核的FPGA電路系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[2]朱一波.無人值守地鐵站的自動票務(wù)系統(tǒng)人機界面的設(shè)計研究[D].東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

[3]劉明章.基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

作者簡介：丁蘭（1980-），女，江蘇無錫人，講師，碩士，主要從事電子與液晶顯示技術(shù)研究。