基于FPGA的模擬客運自助售票系統的設計

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

關鍵詞：自助售票系統；SOPC設計；模塊化設計

自動售票系統是近年來在計算機等相關技術發展的影響下產生的一項新的技術。在文章中，我們利用FPGA實現了客運自助售票系統的模擬，FPGA是在作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，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 模擬售票系統實現功能

本模擬客運自助售票系統主要實現以下四個功能為主：（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；購買張數有1張、2張、3張選擇。每個車次余票為座位數減去已購買的張數；在購票時，設定提前三天購票，即當天、明天、后天的票，開車前十分鐘停止售票。（2）現金付款。在現金付款模塊中，現金接收口可接收5元、10元、20元、50元、100元。當所投錢小于所要付票價，確認付款后，顯示兩個選擇：繼續投幣、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LED燈亮，顯示找回零錢。

2 控制器硬件設計與實現

2.1 控制器組成與工作原理

模擬客運自助售票系統由核心處理模塊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芯片的內部集成了SDRAM、EPCS存儲芯片SDRAM控制器內核為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系統中。EPCS配置器件通過FPGA上專用的引腳與之相連，當在Quartus II軟件中隊SOPC Builder系統進行編譯時，EPCS控制器信號自動分配相應的專用引腳。

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換接口芯片作為同步串行接口的12位取樣模數轉換器，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指示模塊

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

2.5 出票控制模塊

為了方便的模擬該系統的工作狀態，我們使用LED燈來模擬該系統處在各個狀態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

由于在該模擬系統中要使用4.7V、3.3V和1.2V的電源，而系統的輸入是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，該芯片內部集成過熱保護和限流電路，是電池供電和便攜式設備的最佳選擇。

3 系統軟件設計

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

4 結束語

經過長期的實驗與測試，模擬售票系統可以穩定地實現乘車信息功能選擇、現金付款、取票、取找零功能。

參考文獻

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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研究。