博濤

(哈爾濱市地鐵集團(tuán),黑龍江哈爾濱 150001)

淺議地鐵自動(dòng)售票機(jī)硬件設(shè)計(jì)

博濤

(哈爾濱市地鐵集團(tuán),黑龍江哈爾濱 150001)

地鐵的出現(xiàn)大大緩解了交通的壓力,為了適應(yīng)城市高節(jié)奏的生活,地鐵售票機(jī)的研究越來越重要,其中售票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵。自動(dòng)售票系統(tǒng)主要包括主控單元、乘客顯示器和觸摸屏、LED顯示器、售票模塊以及各項(xiàng)電源等模塊。本文主要以地鐵售票機(jī)硬件系統(tǒng)作為主要框架來介紹地鐵自動(dòng)售票機(jī)的主要工作原理和基本組成,并針對地鐵自動(dòng)售票機(jī)的主要電路系統(tǒng)進(jìn)行概述。

自動(dòng)售票機(jī) 電路 硬件設(shè)計(jì)

1 機(jī)械設(shè)計(jì)

地鐵自動(dòng)售票機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)方面主要由外形、整機(jī)架構(gòu)以及各項(xiàng)電路面板組成。

1.1 主材料及加工工藝設(shè)計(jì)

地鐵自動(dòng)售票機(jī)主要由鈑金件構(gòu)成，鈑金件材料的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是精密度較高。

1.2 外形架構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵自動(dòng)售票機(jī)整體結(jié)構(gòu)主要包括前門、機(jī)身以及后門和基座，為方便安裝和維護(hù)，前門一般會(huì)有氣彈簧定位;后門為了冷卻，機(jī)內(nèi)模塊主要有通風(fēng)孔設(shè)計(jì);機(jī)身則主要考慮穩(wěn)定性和框架強(qiáng)度，通過充分考慮人機(jī)工學(xué)，以此來滿足我國乘客的身體特點(diǎn)和操作習(xí)慣。

1.3 基于硬件設(shè)計(jì)中的內(nèi)部布局

以TVM內(nèi)部結(jié)構(gòu)為例，TVM內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括運(yùn)行狀態(tài)顯示器，維護(hù)設(shè)備、維護(hù)面板、主控單元、紙幣處理模塊、硬幣處理模塊、銀行卡以及儲(chǔ)值卡處理模塊、電源等。如圖1所示。

2 電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用

一般地，地鐵自動(dòng)售票機(jī)的原理電路一般采用軟硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，主要包括主控單元設(shè)計(jì)，A/D、D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，前后向通道的設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)電路之間的實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì)。

2.1 基于單片機(jī)中的系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)

以主控原件AT89C51(主控原件采用MCS-51)為例，單片機(jī)中的基本電路主要包括復(fù)位電路和時(shí)鐘電路;復(fù)位電路一般有上電復(fù)位以及上電與復(fù)位按鈕電路，在該系統(tǒng)中則采用上電與復(fù)位按鈕電路。該系統(tǒng)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法包括內(nèi)部工作方式和外部工作方式，在內(nèi)部工作方式中，要想形成時(shí)鐘，原件必須外接才能夠產(chǎn)生單片機(jī)工作需要的時(shí)鐘;而外部工作方式主要利用外部震蕩信號源，通過信號源直接介入XTALL和XTAL2來實(shí)現(xiàn)，前者接地，后者和外部時(shí)鐘源相接。相對來說，內(nèi)部時(shí)鐘電路與外部時(shí)鐘電路相比，內(nèi)部時(shí)鐘電路會(huì)更加方便也更加通用，因此，一般會(huì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路。

2.1.1 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)主要采用A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，首先，A/D主要由8通道多路模擬開關(guān)以及相應(yīng)的通道地址鎖存與譯碼電路和逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器組成。在A/D中，三態(tài)輸出鎖器主要用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，當(dāng)三態(tài)輸出鎖存器可以取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)時(shí)，OE端為高電平。其次，D/A轉(zhuǎn)換由開關(guān)樹和256R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在A/D中，控制邏輯主要用來控制逐位逼近式寄存器，它從高位到地位依次按照位數(shù)取“1”，通過該數(shù)字量來轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)模擬電壓Vs，然后Vs通過與輸入模擬量Vx進(jìn)行比較，當(dāng)前者大于后者時(shí)，此位數(shù)為1，即Di=1，一般會(huì)從D7到D0依次逼近比較8次，最后形成模擬量Vx對應(yīng)的數(shù)字量，最終Vx對應(yīng)的數(shù)字量送入輸入鎖存器，輸入鎖存器發(fā)出轉(zhuǎn)換信號(EOC)，轉(zhuǎn)換結(jié)束。

圖1 TVM內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在D/A中，它主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器以及8位D/A轉(zhuǎn)換器組成;他們相互之間并聯(lián)。

2.1.2 系統(tǒng)供電

自動(dòng)售票系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)一般是在模塊之間進(jìn)行實(shí)施，它包括系統(tǒng)之間的相互獨(dú)立性以及聯(lián)系性，同時(shí)，系統(tǒng)還要保證電源的穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)未知狀況時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)修復(fù)，在主控單元中，通常會(huì)對系統(tǒng)的供電進(jìn)行加強(qiáng)，以保證硬件設(shè)計(jì)方面的維護(hù)。

2.1.3 主控元件及整體電路設(shè)計(jì)

通過以上論述可知，主控元件采用AT89C51(主控原件采用MCS-51)，電路主要包括串行通信電路和顯示及挖掘電路，串行通信電路主要以實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)串行通信為主要功能，顯示及挖掘電路中，顯示器一般采用LED顯示器。

2.2 關(guān)于地鐵自動(dòng)售票機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)用性以及在生活中的應(yīng)用

由于我國人口眾多，特別是大城市，交通擁堵問題一直是城市建設(shè)的主要阻力之一，而地鐵建設(shè)不僅可以緩解交通壓力，而且由于其方便快捷的特點(diǎn)為城市中的人們提供了很多便捷。地鐵需要售票，人工售票方式對于地鐵工作人員的工作系數(shù)和難度都比較大，因此，自動(dòng)售票的推出得到了人們的廣泛認(rèn)可和信賴。

自動(dòng)售票機(jī)在硬件設(shè)計(jì)方面主要通過模塊功能來實(shí)現(xiàn)，隨著地鐵自動(dòng)售票系統(tǒng)的不斷拓展，它作為實(shí)現(xiàn)軌道售票、計(jì)費(fèi)、檢票管理等一系列全過程的自動(dòng)售票處理系統(tǒng)，在生活中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

3 結(jié)語

現(xiàn)代化城市的發(fā)展離不開地鐵的建設(shè)，地鐵作為城市交通的重要工具，它在緩解城市交通壓力、為人們出行提供交通保障方面有著非常重要的作用。我國目前城市化進(jìn)程發(fā)展較快，地鐵自動(dòng)售票系統(tǒng)的應(yīng)用為我國現(xiàn)代城市化進(jìn)程提供了合理的契機(jī)，在未來的發(fā)展中，地鐵作為交通產(chǎn)品，通過不斷的研究來加強(qiáng)售票系統(tǒng)的開發(fā)，對自動(dòng)售票系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域一定會(huì)有非常重要的影響。

[1]房小翠,王金鳳.單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].第二版:國防科技大學(xué),1999.

[2]楊光有,朱崇輝.單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)[M].沈陽:中國水利水電出版社,2003.

[3]張寧,何鐵軍,王健.軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)互換性研究[J].城市軌道交通研究,2007,(11).