自動售票機的設(shè)計

第一章自動售票機的發(fā)展1.1發(fā)展自動售票機的必要性1.1.1自動售票機的出現(xiàn)動售票機最早出現(xiàn)在60年代的歐美，到上世紀(jì)80年代，自動售票機在美、日等發(fā)達國家迅速的普及和發(fā)展，其產(chǎn)品特點是集光、機、電、數(shù)字加密、智能軟件等技術(shù)于一體。24小時服務(wù)，無需專人盯守，省人工，省成本。1.1.2自動售票機的概況隨著internet技術(shù)的發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)信息的需求越來越大，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的交互和查詢速度等性能的要求也越來越高。自動售票機的發(fā)展能夠更快更好地完全實現(xiàn)自動化售檢票管理，智能卡等管理形式。而且隨著計算機的普及，信息處理量的不斷擴大，手工處理方式已經(jīng)遠遠滿足不了人們管理活動的需要，各種工作都已經(jīng)從手工轉(zhuǎn)為自動化，將使許多復(fù)雜、繁瑣、且需要很多人力的工作變得簡單。生活水平和工作環(huán)境促使人們更愿意選擇便捷快速的軌道交通作為出行首選，這樣就帶給軌道運輸行業(yè)不小的壓力，運營以外的壓力多體現(xiàn)在購票的人員配備上，為了便于人們出行和緩解軌道運輸業(yè)人員分配上的壓力，自動售票機成為了人工售票以外的最主要購票方式1.2自動售票機的國內(nèi)發(fā)展2008年，京津城際鐵路建成，拉開了我國自動售票系統(tǒng)的序幕。2011年，互聯(lián)網(wǎng)售票的出現(xiàn)，改變了旅客乘坐火車出行排隊購票的傳統(tǒng)方式。旅客僅需在互聯(lián)網(wǎng)上選擇支付欲購買的車次車票，就可使用自動售票機、二代居民身份證輕松獲取已購車票。目前我國各條新建客運專線均配備有自動售檢票系統(tǒng)，這種趨勢也正向既有線車站發(fā)展，在不久的將來，更多的人會親自感受到自動售票機給人們出行生活帶來的改變。目前我國對自動售票機的研究取得了不小的成果，但仍然沒有形成完備的體系和產(chǎn)業(yè)，研究自動售票機可進一步帶動我國售票機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對自動售票技術(shù)的研究可以相對應(yīng)的引進最新的嵌入式技術(shù)應(yīng)用于自動售票機的研制，提升機器的技術(shù)含量，對推動我國自動售票機行業(yè)的發(fā)展和提高我國自動售票機的整體技術(shù)水平有著重要意義。1.3國外自動售票機的發(fā)展自動售票機最早出現(xiàn)在60年代的歐美，到上世紀(jì)80年代，自動售票機在美、日等發(fā)達國家迅速的普及和發(fā)展，縱觀國外形勢，國外人力資源短缺，尤其是歐洲，發(fā)展自己工業(yè)人力資源不足的情況下，如果不采取便利的方式和方法解決人力資源不足的狀況，他們的發(fā)展將是怎樣一個情況？眾所周知，國外的科技水平相對較高，自動售票機的發(fā)展也比較早，體系也相對成熟，而且國外的電子網(wǎng)絡(luò)和銀行網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是一種方便的消費理財方式，自動售票機制已經(jīng)成為今后購票方式的一個必然趨勢，但隨著外來人口和游客的日漸增多，國外自動售票行業(yè)對多元化，國際化方向發(fā)展不足，是今后發(fā)展的一個巨大挑戰(zhàn)。第二章自動售票機的用戶分析2.1乘客乘坐軌道交通運輸線對于廣大市民來說，是出行的一個首選，既節(jié)省時間，又方便快捷。自動售票機的出現(xiàn)使軌道交通運輸業(yè)壓力大大減小，也漸漸的成了市民出行購票的一個主流方式。2.2工作人員2.2.1維護人員對自動售票機的有維護權(quán)限的人員，在他們對設(shè)備進行操作之前需要對其身份進行有效識別，該類工作人員對自動售票機進行故障檢查、產(chǎn)品說明、更換故障模塊動作設(shè)置、電路維護、參數(shù)設(shè)置、恢復(fù)自動售票機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)等操作。2.2.2操作人員即指的是對設(shè)備有操作權(quán)限的工作人員，主要進行設(shè)備定期檢查、點檢處理、機器模塊維護等操作。2.2.3軟件開發(fā)人員即是指對自動售票系統(tǒng)軟件更新、技術(shù)研發(fā)的工作人員，主要進行對自動售票機的軟件維護、技術(shù)研發(fā)等操作，是整個自動售票系統(tǒng)的主干大腦組成。2.3系統(tǒng)業(yè)務(wù)層主要分為核心業(yè)務(wù)層和基礎(chǔ)業(yè)務(wù)層，核心業(yè)務(wù)層顧名思義是業(yè)務(wù)層的主干，主要組件包括：在TAM機上售出車票、更新車票、身份驗證?；A(chǔ)業(yè)務(wù)層是業(yè)務(wù)層的根基，系統(tǒng)所有組件都依賴于基礎(chǔ)業(yè)務(wù)層，包括：接受和處理乘客購票款項、退換付款、車票讀寫、數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)和模式管理、更新網(wǎng)絡(luò)操作日志以及為各組件提供定式服務(wù)等功能。2.4其他輔助單位系統(tǒng)的運行少不了輔助單位的配合。2.4.1設(shè)備控制層即主要向系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備提供檢索、發(fā)送命令、更新狀態(tài)、反饋信息等功能，主要有TD（處理分發(fā)車票的內(nèi)部設(shè)備）、R/W（處理車票讀寫的內(nèi)部設(shè)備）以及打印機等設(shè)備。2.4.2數(shù)據(jù)鏈路與通信層該層主要完成對系統(tǒng)命令數(shù)據(jù)包的生成以及設(shè)備對命令執(zhí)行的狀態(tài)及時反饋給系統(tǒng)完成系統(tǒng)設(shè)備與售票機的消息傳送和文件傳輸。系統(tǒng)硬件模塊的主要功能和軟件的組成3.1硬件模塊部分3.1.1主控單元主要功能是運行AFC系統(tǒng)的自動售票業(yè)務(wù)軟件，調(diào)節(jié)TVM系統(tǒng)各個模塊間的工作以及系統(tǒng)與SC進行交互。3.1.2顯示器與觸摸屏顯示器與觸摸屏即實現(xiàn)系統(tǒng)TVM與乘客進行可視化信息交互，考慮人體功能學(xué)，建議將乘客與顯示器的視角調(diào)節(jié)至垂直范圍±45°，水平范圍為±65°。3.1.3票卡讀卡器主要對旅客二代身份證進行識別、對車票信息進行核對以及產(chǎn)生各種交易數(shù)據(jù)的整合。3.1.4LED狀態(tài)顯示屏主要安裝在TVM頂部，以方便在后面排隊的乘客可及時查看票務(wù)信息，一般規(guī)定可視范圍為30M.3.1.5不間斷電源UPS(不間斷電源)的主要功能：將TVM供電與外間環(huán)境隔離，并且給系統(tǒng)各個模塊單獨提供電源。在外接電源斷開的情況下，依然源源不斷提供電源給系統(tǒng)，保證TVM還能正常工作一段時間，以保存數(shù)據(jù)，以免丟失。3.2軟件部分3.2.1軟件系統(tǒng)構(gòu)架從系統(tǒng)的開發(fā)、軟件維護、軟件更新等方面考慮，可將自動售票機軟件系統(tǒng)劃分為6個獨立的系統(tǒng)模塊，即設(shè)備驅(qū)動和串口管理模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、主控制模塊、終端監(jiān)控模塊、用戶界面顯示模塊、操作系統(tǒng)。3.2.2內(nèi)部元件整個電路的工作原理其實并不是很復(fù)雜，從下面的電路圖中可以分析出它的整個電路可以概括為以下幾部分：1）電機驅(qū)動部分2）信號反饋部分3）出票指令信號部分4）手動出票部分首先我們來認(rèn)識一下每個部分的組成元件與及它是怎樣工作的。

電機驅(qū)動部分：三極管D1793是組成電機驅(qū)動部分的主體元件，常態(tài)時指令信號端電壓為0伏，三極管基極因此時沒有電壓而處于截止?fàn)顟B(tài)，電機線圈中無法形成電流通路而電機不轉(zhuǎn)，當(dāng)出票指令信號到來時，高電平脈沖通過二極管4148經(jīng)過電阻R9輸入D1793的基極，三極管導(dǎo)通，電機線圈通電工作，LED2與R10組成指示電路，這個時候發(fā)光指示。出票指令信號部分：這部分就是一個二極管4148與電阻R11，當(dāng)指令信號為高電平脈沖時，二極管4148正向?qū)?，指令信號再通過R9進入電機驅(qū)動部分，40106中的D、E、F三個反相器在這里是閑置沒用，不起作用的部分。

信號反饋部分：電機運轉(zhuǎn)之后，便通過機械傳動的作用把彩票送出，當(dāng)彩票從光控開關(guān)中移過時，通過彩票上半圓缺口的作用，會在光控開關(guān)的輸出端產(chǎn)生斷續(xù)的脈沖電壓，這個電壓信號經(jīng)過反相器40106倒相后進入三極管1815的基極，再經(jīng)倒相后從集電極輸出反饋信號，LED1、穩(wěn)壓管5V1與電阻R5組成反饋信號指示電路，當(dāng)正常出票時，LED1燈隨輸出信號閃爍，一個閃爍周期代表著輸出一個反饋信號脈沖。手動出票部分：手動出票是通過手動出票按鍵直接輸入一個直流電壓給驅(qū)動三極管的基極，使其導(dǎo)通工作，并且這個直流電壓還要分成另一路信號通過二極管4148到40106的1腳，去阻止光控管檢測到的出票信號，所以手動出票時我們看到LED1燈是不會閃爍的，主機當(dāng)然也是不會計票數(shù)的。3.2.3內(nèi)部各電路設(shè)計引自豆丁網(wǎng)的自動售票機內(nèi)部系統(tǒng)總體電路圖3-1圖3-2自動售票機的內(nèi)部電路采用軟硬件相結(jié)合的方法，主要有數(shù)據(jù)報警器、累加電路、十進制的計數(shù)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、和4位串行加法器組成，判斷電路應(yīng)該由數(shù)字比較器組成，會出現(xiàn)三個輸出結(jié)果，當(dāng)輸入信息與掃描信息相比對有誤時，系統(tǒng)連接的報警器會自動報警。當(dāng)輸入信息正確時，系統(tǒng)會自動連接內(nèi)部車票打印組件，及時出票。把交易金額信號連接在4位串行加法器的A端，同時把選票信號連接在B端，然后把4位輸出信號接在一個BCD-七段顯示譯碼器上，再把譯碼器的輸出端連接到數(shù)碼顯示器上，使用十進制計數(shù)器，完成多所有交易金額的累加。本文所設(shè)計的晶體管圖示儀測量的原理與以往的基極加階梯電流再將集電極電壓和集電極電流通過放大器分別顯示在X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上。本文所設(shè)計的是在晶體管加階梯電壓，在集電極回路上也加上階梯電壓，與此同時采用A/D轉(zhuǎn)換器分別采集基極電阻與集電極電阻生成電壓，將采集到的信號通過串行電路回饋給PC機。在經(jīng)過信息處理后，生成晶體管的一條特性曲線。同時再通過DAC轉(zhuǎn)換器來控制基極回路階梯電壓的增長，以便于進行下一階段的信號采集，即可顯示出完整的晶體管曲線。單片機的電路設(shè)計主要有復(fù)位電路和時鐘電路。A/D轉(zhuǎn)換部分及前向通道設(shè)計：A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備ADC0809主要工作原理主要有兩部分組成，第一部分為8通道多通路模擬開關(guān)，可進行8通路信號的分時采集，并及時通過A/D進行信號轉(zhuǎn)換。第二部分為一個住逐位逼近時A/D轉(zhuǎn)換器主要有三態(tài)輸出緩沖器、比較器、控制電路和逐位逼近式寄存器以及開關(guān)樹組成。D/A轉(zhuǎn)換部分和后向通道的設(shè)計主要由八位輸出寄存器、8位DAC寄存器、8位DAC轉(zhuǎn)換器組成。如圖3-3所示，在DAC轉(zhuǎn)換器上采用的為R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)，LE為寄存命令，當(dāng)LE=1的時候，寄存器的輸出隨著輸入信號變化，而不隨著數(shù)字變化。當(dāng)LE=1，CS=WR=0時LE1=1，允許數(shù)據(jù)的輸入，當(dāng)WR1=1時，LE1=0數(shù)據(jù)被鎖存。當(dāng)WR2=XFER=0的時候，此時允許D/A的轉(zhuǎn)換，否則是當(dāng)LE2=0將停止D/A的轉(zhuǎn)換。圖3-3DAC0832輸出電流經(jīng)過放大器LM324N/1轉(zhuǎn)換為電壓，在經(jīng)過LM324N/2轉(zhuǎn)換為電壓，為1-5V的正極性電壓輸送到被測三極管的基極回路。DAC0832-2的輸出通過LM324N/3轉(zhuǎn)換為0-10V的正極電壓，提高三極管射隨器被測三極管集電極電流。如圖3-4.圖3-4根據(jù)設(shè)計要求，該售票機系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與PC機實現(xiàn)串行通信的功能，在數(shù)據(jù)通信中，主要采用異步串行通信方式，可采用RS232串行通信接口來實現(xiàn)單片機與PC機之間的通信。自動售票機以主控制器為核心，通過USB口與串口來控制各個外圍設(shè)備運行，主控制器必須采用工業(yè)級計算機，來控制各模塊間協(xié)調(diào)工作和故障的檢測。并與系統(tǒng)控制中心進行通信。如圖3-5為自動售票機的整體結(jié)構(gòu)。圖3-5電源模塊為整個自動售票機提供電源，其輸入220V,50HZ的交流電，輸出電壓為12V、24V的直流電，在各個輸出端口設(shè)有單獨的過壓過流保護器，從而保證當(dāng)某一路電源出現(xiàn)問題時不影響其他輸出端口工作，此設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠輸出效率高和整機穩(wěn)壓精度高等優(yōu)點。第四章自動售票機主要存在的問題及系統(tǒng)解決方案4.1主要存在的問題4.1.1界面問題現(xiàn)存的自動售票機屏幕較小、信息量大、有圖標(biāo)的顯示較小，這些原因致使了用戶線路查找、票價的選擇和站點的定位不夠精確，主要操作圖標(biāo)的顯示不夠明確，這些導(dǎo)致了用戶時間的浪費和購票的擁擠。圖4-14.1.2購票人群的全面性識別類型總?cè)藬?shù)（人）所占比例％熟練型12663偶然型5226生疏型2211圖4-2調(diào)查結(jié)果表明，購票用戶有相當(dāng)比例對于自動售票機的操作不是很熟練，需要進行指導(dǎo)才能更方便的購票。4.1.3取票問題位置低、無法看清，需要彎下腰進行取票，而且多數(shù)乘客拖帶行李，需要單手操作，造成不便，根據(jù)調(diào)查分析女性乘客對產(chǎn)品使用的舒適度和快捷感明顯下降，造成擁擠和失誤率增加。身高/cm男性女性人數(shù)比例人數(shù)比例M<1500020150<m<16038434141160<m<1702693647057170<m<>18030300總計（人）1019833圖4-34.1.4自動售票機整體問題不同站點的自動售票機類型不同，且內(nèi)部模塊來自于不同的商家，造成了在操作上因差異而費時費力且容易出現(xiàn)錯誤。4.2系統(tǒng)解決方案4.2.1人機因素的合理設(shè)計為了適應(yīng)乘客的身高差異，應(yīng)對產(chǎn)品進行人機工程學(xué)上的一些改進，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的交互界面的硬件尺度和形態(tài)，調(diào)節(jié)出票口高度到85-105cm，同時可采用燈光和聲音提示，以方便取票。在操作角度上，應(yīng)選擇傾斜和俯視，方便使用。另外在操作界面上應(yīng)使圖標(biāo)簡單明了，來適用大多數(shù)乘客。4.2.2提高界面設(shè)計的針對性乘客對自動售票機的使用目的十分明確，所以我們應(yīng)在操作界面上改進圖標(biāo)，可放大和明顯畫圖標(biāo)，界面搜索必須與需求相適應(yīng)。4.2.3統(tǒng)一操作界面和應(yīng)用模塊不同機器的操作界面不盡相同，我們應(yīng)使各個站點的自動售票機在操作界面上相統(tǒng)一，采用統(tǒng)一的形狀、標(biāo)示、色彩以及說明圖例，這樣既給乘客帶來便利，也可利于城市的形象建設(shè)。4.2.4增加交互的功能與方式采用燈光、聲音來強調(diào)信息的重要性，可采用簡化操作的方式，強化信息的重要性，和改進操作鍵的方法來適用單手操作的乘客，第5章結(jié)束語隨著客運服務(wù)量的不斷提高和人們外出出行的方式趨向軌道交通發(fā)展的現(xiàn)狀，自動售票機在車站售票系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛普及。作為售檢票的重要組成部分，自動售票機發(fā)揮的作用會越來越大，有利于提升車站的整體形象和減輕車站工作人員的勞動強度。由此可見設(shè)計出一款大眾化、便捷式、智能型高、可靠性高的自動售票機，將會大大提升我國鐵路的服務(wù)水平，為我國鐵路事業(yè)的發(fā)展做出重大貢獻。社會趨于網(wǎng)絡(luò)化，由此，無人值守的小型化自動售票機將在不久的將來成為軌道運輸售票行業(yè)的主流。附錄A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是逐次式逼近A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間約為100usD/A轉(zhuǎn)換器DAC0832是由美國半導(dǎo)體公司研制。LE寄存命令不隨數(shù)據(jù)變化的表達式為LE1=LE.CS.WR1（3）自動售票機使用圖解參考文獻[1]魯放,韓寶明.

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