地鐵自動售票機(jī)簡介

1、地鐵自動售票機(jī)一、設(shè)計(jì)背景和概述目前，為了解決城市交通日益擁擠的難題，全國各大城市都開始地鐵項(xiàng)目的建設(shè)。城市與城際軌道交通的建設(shè)也成為近年國家投資的重點(diǎn)項(xiàng)目。自動售檢票系統(tǒng)就是用來解決軌道交通系統(tǒng)各個(gè)終端設(shè)備協(xié)同工作的平臺，主要負(fù)責(zé)自動售票、自動檢票、人工售票、結(jié)賬與清算等工作，該系統(tǒng)由以下幾塊組成：中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；自動售票機(jī)；自動檢票機(jī)；自動加值機(jī)；人工售補(bǔ)票機(jī)；編碼分揀機(jī)；自動查詢機(jī)；緊急按鈕及雙電源設(shè)備以及其他輔助設(shè)備。二、設(shè)計(jì)目的和功能城市地鐵本身就是對于擁擠的城市交通而緩解出現(xiàn)的，而且地鐵站一般都設(shè)在地下比較狹小的空間，設(shè)立多個(gè)票務(wù)供應(yīng)點(diǎn)是不合理，于是自動售票機(jī)的出現(xiàn)

2、就成為了必然。既節(jié)約了空間，也節(jié)約了時(shí)間，操作相應(yīng)的方便了許多，就算是老人和幼童一般也可以自己購買。自動售票機(jī)是AFC 系統(tǒng)的重要組成部分，也是主要的終端設(shè)備之一，主要的功能就是實(shí)現(xiàn)無人自動售票。自動售票系統(tǒng)可對單價(jià)為2元，3元，4元，5元四種票售票。能夠選擇買1-2張有1元，5元，10元，20元四個(gè)投幣口。當(dāng)投入的錢幣與選擇的票款相等時(shí)，送出車票；若投入的錢幣不夠，1分鐘后，退出錢幣，無票送出；若投入的錢幣超過票款，能自動找零。三、設(shè)計(jì)儀器和設(shè)備Microsoft Windows XP Embedded 系統(tǒng) Modlesim軟件 QuartueII軟件四、系統(tǒng)方案4.1 系統(tǒng)的硬件組成該自

3、動售票系統(tǒng)由以下主要模塊組成：主控單元、乘客顯示器與觸摸屏、L E D狀態(tài)顯示器、票卡讀卡器、硬幣模塊、紙幣接收模塊、單程票售票模塊、憑條打印機(jī)、不間斷電源。此外本系統(tǒng)還預(yù)留有銀行卡購票功能。自動售票系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)如下：（1 ）標(biāo)準(zhǔn)功能：現(xiàn)金（硬幣、紙幣）支付；單程票發(fā)售；硬幣找零；語音提示；后臺管理功能。（2 ）可選功能：視頻廣告（無聲）；儲值卡現(xiàn)金充值；銀行卡購票、紙幣找零。4.2 系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu)地鐵自動售票系統(tǒng)大致可以分為四個(gè)功能模塊：車票選擇模塊、錢幣處理模塊、余額計(jì)算模塊、顯示功能模塊。4.2.1.系統(tǒng)總體框圖如下錢幣處理模塊車票選擇模塊錢幣處理模塊車票選擇模塊顯示功能模塊余額計(jì)算

4、模塊顯示功能模塊余額計(jì)算模塊4.2.2.地鐵售票的總的工作流程：首先，乘客根據(jù)乘客顯示器顯示的地圖選擇目的站點(diǎn)，乘客顯示器及時(shí)顯示購票所需要的金額；然后，主控單元給紙幣或硬幣模塊發(fā)送允許接收紙幣或硬幣的命令，此時(shí)乘客可以選擇使用紙幣或硬幣購票，將紙幣或硬幣投入紙幣或硬幣模塊，乘客顯示器及時(shí)顯示乘客投入的金額數(shù)量，如果金額足夠，主控單元給票卡讀卡器發(fā)送指令，進(jìn)行讀寫票卡操作，票卡讀寫成功后，主控單元給單程票發(fā)售模塊發(fā)送出票命令，若需要找零主控單元給硬幣模塊發(fā)送找零命令，完成自動出票功能。1）車票選擇模塊。當(dāng)自動售票機(jī)通電時(shí)，表示一次投幣售票過程開始；乘客正常購買車票操作失誤包括改變購買意向或不再

5、購買，按rd按鈕重新進(jìn)入初始狀態(tài)；在初始狀態(tài)pri和qua生效時(shí)，顧客可以根據(jù)自己的需要，選擇其中一種車票(只限一種)和票數(shù)，進(jìn)入下一模塊。2）錢幣處理模塊。表示投入的錢幣是1元，5元、10元，20元的coin_1,coin_5、coin_10,coin_20生效，記錄所投錢幣總額。3）余額計(jì)算模塊。當(dāng)投人錢幣總額大于或等于車票價(jià)格，并且按確認(rèn)鍵后出票并找零；若投入錢幣總額小于車票價(jià)格，售票機(jī)不出票，并退出所投錢幣，進(jìn)入初始狀態(tài)。4）顯示功能模塊。此模塊根據(jù)輸入提供的數(shù)據(jù)，用數(shù)碼管來顯示選擇的是所選票面額、購買的票數(shù)、投入的錢幣額及找贖的錢額。4.2.3功能模塊代碼如下：模塊代碼如下：modu

6、le top(pri_3,pri_4,pri_5,pri_6,qua_1,qua_2,coin_1， coin_5,coin_10,coin_20, rd,finish,clk1,clk2,outw,outz,act_1,act);Input pri_3,pri_4,pri_5,pri_6,qua_1, qua_2,coin_1,coin_5,coin_10, coin_20,rd,clk1,clk2,finish;output act_1;output3:0 act;output5:0 outw; output6:0 outz;wire act_1;wire3:0 act; wire5:0

7、outw; wire6:0 outz; wire3:0 w1,w2,w3,w5,w6,w7,w8,w10; wire2:0 w9; wire4:0 w4;Xuanpiao x1(.pri_3(pri_3),.pri_4(pri_4), .pri_5(pri_5),.pri_6(pri_6), .qua_1(qua_1),.qua_2(qua_2),.clk(clk1), .rd(rd),.pri(w2),.qua(w3),.cost(w1);Toubi t1(.coin_1(coin_1),.coin_5(coin_5), .coin_10(coin_10),.coin_20(coin_20)

8、, .clk(clk1),.rd(rd) ,.coinh(w5), .coinl(w6),.coin(w4);zhaoling z1(.pri_in(w2),.cost_in(w1),.coin_in(w4), .finish(finish),.clk(clk1),.rd(rd),.act(act), .act_1(act_1),.rest(),.restl(w8),.resth(w7);counter6 c1(.clk2(clk2),.out(w9);select6_1 s1(.out(w10),.in0(w2),.in1(w3),.in2(w5), .in3(w6),.in4(w7),.i

9、n5(w8),.sel(w9);weixuan w(.din(w9),.out(outw);zixing z(.din(w10),.out(outz);endmodule4.3 系統(tǒng)主要硬件模塊的功能4.3.1主控單元主控單元采用的是M O X A 嵌入式計(jì)算機(jī)V 2 4 0 1 -X P E ，該型號采用全密閉無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，低功耗、散熱效果好、性能可靠穩(wěn)定，適用于軌道交通行業(yè)。主控單元的主要功能就是運(yùn)行A F C 系統(tǒng)自動售票業(yè)務(wù)軟件，協(xié)調(diào)T V M 系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作以及與S C 進(jìn)行交互。4.3.2 乘客顯示器與觸摸屏乘客顯示器與觸摸屏主要用于T V M 與用戶（乘客）的可視化交互，方便乘

10、客完成購票、充值等需求。該系統(tǒng)的乘客顯示器的視角為：垂直范圍為4 5 ，水平范圍為6 5 。其安裝考慮到了人體功能學(xué)，各類乘客都能夠方便的操作。4.3.3 硬幣出來模塊處理硬幣處理模塊由硬幣機(jī)芯、硬幣暫存器、換向器、出幣器和硬幣錢箱等組成，主要功能包括：硬幣的接收與硬幣識別、硬幣找零。乘客將硬幣從投幣口投入，經(jīng)過硬幣識別器進(jìn)行真假識別，真幣被接收，假幣退出。4.3.4紙幣接收模塊紙幣接收模塊由紙幣接收結(jié)構(gòu)、紙幣暫存器、紙幣錢箱、紙幣識別器組成，主要功能包括：紙幣的接收與紙幣識別。乘客使用紙幣購票時(shí)，將紙幣投入進(jìn)鈔口，經(jīng)過紙幣識別器進(jìn)行真假識別，真幣被接收，假幣退出。一筆交易結(jié)束之后，紙幣被送入

11、紙幣錢箱。4.3.5票卡讀卡器票卡讀卡器是自動售票系統(tǒng)的核心模塊之一，完成所有的票卡業(yè)務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)提供的交易規(guī)則，產(chǎn)生各種交易數(shù)據(jù)。4.3.6單程票發(fā)售模塊單程票發(fā)售模塊的主要業(yè)務(wù)功能包括：完成單程票的票卡發(fā)售；當(dāng)票箱票卡數(shù)量不足時(shí)進(jìn)行補(bǔ)票操作，即加票業(yè)務(wù)；在運(yùn)營結(jié)束后結(jié)賬之時(shí)進(jìn)行票卡回收操作，即清票。4.3.7 LED 狀態(tài)顯示器L E D 狀態(tài)顯示器安裝在T V M 前面板頂部，主要功能是顯示T V M 當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，一般要求3 0 m 可見，讓排隊(duì)在后面的乘客也能隨時(shí)了解T V M 的工作狀態(tài)。4.3.8不間斷電源不間斷電源U P S 的主要功能：將T V M 系統(tǒng)供電與外界隔離，并給

12、T V M 系統(tǒng)各個(gè)模塊提供電源；在市電斷開的情況下提供系統(tǒng)電源，保證T V M 系統(tǒng)正常工作一段時(shí)間，用于保存最后一筆交易數(shù)據(jù)。五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)開發(fā)平臺Microsoft Windows XP Embedded 操作系統(tǒng)是WindowsXP Professional的組件化版本，能夠快速開發(fā)最可靠、功能最全的嵌入式設(shè)備。因?yàn)榕cWindows XP Professional基于同樣的代碼，Windows XP Embedded允許開發(fā)人員只選擇他們需要的特性來構(gòu)建定制的、小內(nèi)存體積占用的設(shè)備。5.2軟件系統(tǒng)架構(gòu)自動售票機(jī)終端監(jiān)控自動售票機(jī)終端監(jiān)控自動售票機(jī)用戶界面顯示模塊自動售票機(jī)用

13、戶界面顯示模塊自動售票機(jī)主控制模塊自動售票機(jī)主控制模塊網(wǎng)絡(luò)通訊模塊自動售票機(jī)設(shè)備驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)通訊模塊自動售票機(jī)設(shè)備驅(qū)動串口管理模塊串口管理模塊操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（1 ）將用戶界面獨(dú)立成一個(gè)模塊。主控制模塊和界面模塊配合完成用戶和程序的交互過程。另外，可完成無硬件環(huán)境的演示和開發(fā)。（2 ）增加了終端監(jiān)控模塊。主要功能是維護(hù)和管理自動售票機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)模塊運(yùn)行狀態(tài)和遠(yuǎn)程升級各模塊。5.3 各個(gè)子模塊的分析5.3.1 車票選擇模塊車票選擇模塊是指對商品進(jìn)行選擇與購買。車票分為票價(jià)2元，3元，4元,5元，共4種車票，乘客可以選擇所要購買的票數(shù)（1張票，2張票）。票價(jià)選擇票價(jià)選擇2元5元4元3元2元5元4元3元

14、購買票數(shù)購買票數(shù)選擇后確定選擇后確定5.3.2 錢幣處理模塊投入錢幣錢幣處理模塊是對投入的錢幣進(jìn)行處理的過程，輸出參數(shù)coin為投幣數(shù)值計(jì)數(shù)器，以1元為單位進(jìn)行計(jì)算。該模塊入口參數(shù)coin1（投入1元）coin5(投入5元錢)，coin10(投入10元錢)，coin20(投入20元)。功能類似于計(jì)錢器，在清零的前提下，可準(zhǔn)確計(jì)算，記錄并保存所投入的總錢數(shù)。投入錢幣繼續(xù)投幣繼續(xù)投幣是否滿足支付是否滿足支付滿足本次支付金額滿足本次支付金額掉出地鐵票掉出地鐵票5.3.3余額計(jì)算模塊余額計(jì)算模塊主要完成出票找零操作。通過所投錢幣總額coin和應(yīng)付總額cost計(jì)算找贖余額，然后用發(fā)光二極管點(diǎn)亮表示出票和

15、找零。錢數(shù)不夠票價(jià)的，退出所投錢幣數(shù)。該余額計(jì)算模塊的源程序如下：module zhaoling(pri_in,cost_in,coin_in,finish,clk,rd, act,act_1,rest,restl,resth);input3:0 pri_in,cost_in;input4:0 coin_in;input clk,finish,rd;output3:0 act,restl,resth;output4:0 rest;output act_1;reg3:0 act,restl,resth;reg4:0 rest;reg act_1;/*initial begin act=4b000

16、0; act_1=0; rest=0; resth=0; restl=0; end*/ /*always(!rd) /清零 begin act=4b0000; act_1=0; rest=0; resth=0; restl=0; end*/always(posedge clk or negedge rd) begin if(!rd)begin act=4b0000; act_1=0; rest=0; resth=0; restl=0; end else if(finish) begin if(coin_in=cost_in) /投幣總額等于總票價(jià) begin act_1=0; rest=0;

17、resth=0; restl=0; if(pri_in=3) act=4b0001; /出3元票 else if(pri_in=4) act=4b0010; /出4元票 else if(pri_in=5) act=4b0100; /出5元票 else if(pri_in=6) act=4b1000; /出6元票 end else if(coin_incost_in) /投幣總額大于總票價(jià) begin act_1=1; rest=coin_in-cost_in; / 余額總價(jià) restl=rest%10; / 余額總價(jià)個(gè)位數(shù)字 resth=(rest-restl)/10; / 余額總價(jià)十位數(shù)字

18、if(pri_in=3) act=4b0001; else if(pri_in=4) act=4b0010; else if(pri_in=5) act=4b0100; else if(pri_in=6) act=4b1000; end else if(coin_incost_in) /投幣總額小于總票價(jià) begin act=4b0000; /不出票 act_1=1; rest=coin_in; /退錢 end end end endmodule5.3.4顯示功能模塊顯示功能模塊主要完成顯示乘客選的票價(jià)、票數(shù)、投入錢數(shù)及找贖余額。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主板上，每次只能點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管，如果顯示這些數(shù)據(jù)，必須要

19、用掃描的方式使得所需數(shù)碼管依次點(diǎn)亮，選擇較高的掃描頻率，利用人眼的視覺暫留效果，視覺上可讓數(shù)碼管一起點(diǎn)亮。5.4 用戶界面用戶界面分為前面板的乘客操作界面和后臺的維護(hù)界面，實(shí)現(xiàn)乘客操作界面可視化配置。后臺維護(hù)界面采用液晶顯示器和觸摸屏結(jié)合操作方式，更具人性化和靈活性。這兩大界面都基于新需求設(shè)計(jì)開發(fā)界面顯示模塊，能提供更為靈活多樣的顯示方式，從而適應(yīng)未來不斷變化的人機(jī)交互需求。六、參考文獻(xiàn)1 丁耿,盧曙光,劉樂多線運(yùn)營時(shí)AFC系統(tǒng)的票務(wù)運(yùn)作J都市快軌交通,2007,(1)2 李春梅,牛國柱,周建平,等非接觸式智能籌碼發(fā)售模塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)J制造業(yè)自動化,2009,(12)3 符翔,丁耿AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中終端設(shè)備IP地址的分配J城市公用事業(yè),200