卡式电话计费器.ppt

2019/7/20,1,卡式电话计费器,2019/7/20,2,内容概要,实验目的 实验要求 实验指导 实验内容 实验报告,2019/7/20,3,实验目的,了解卡式电话计费器的工作原理。 掌握卡式电话计费器的设计方法 。,2019/7/20,4,实验要求,设计一个卡式电话计费器 计费器在话卡插入后，能将卡中的币值读出并显示出来；在通话过程中，根据话务种类计话费并将话费从卡值中扣除，卡值余额每分钟更新一次；计时与计费数据均以十进制形式显示出来。 话务分为3类：市话、长话和特话。市话按每分钟3角钱计费，长话按每分钟6角钱计费，特话不收费。当卡中余额不足时产生告警信号，当告警时间达到15s时切断当前通话。 实现设计的编程下载,2019/7/20,5,实验指导,卡式电话计费器的接口示意图,时钟 clk,卡插入信号 card,接通信号 state,话务种类 decide10,通话 disptime,卡值余额 dispmoney,写卡信号 write,读卡信号 read,告警信号 warn,切断通话 cut,卡式电话计费器,2019/7/20,6,信号定义 输入信号 时钟信号（clk）：频率为1Hz 卡插入信号（card） 接通信号（state） 话务种类（decide10） 设置卡内金额的个位（set_money_low） 设置卡的金额的高位（set_money_high）,2019/7/20,7,输出信号 通话时间（disptime70） 卡值余额（dispmoney70） 写卡信号（write） 读卡信号（read） 告警信号（warn） 切断通话（cut） 接通信号(state_out) 话务种类（decide_out10）,2019/7/20,8,中间变量 reg7:0 money; /卡内余额 reg7:0 dtime； /通话计时 reg t1m; /分时钟，写卡的时刻 integer num1,temp; / num1对通话时间计数；temp用于计告警时间 设计思路 整个设计account.v主要由3个always模块组成，分别完成产生分时钟，电话计费和计时以及在告警时间过长时切断通话的功能。,2019/7/20,9,（1）产生分时钟 always (posedge clk) /在接通线路的情况下，计数器num1以clk（T=1s）为时钟进行计数，计到59s时，计数器清零，并产生分时钟信号t1m。未接通线路时，num1和t1m均为0。 （2）电话计费和计时 always (negedge clk) begin /首先设置卡内的金额初值 /然后进行通话计费和计时,2019/7/20,10, 在卡插入，并接通线路的情况下，当通话时间够1分钟时，采用case语句，根据 话务种类（decide的值），进行通话计费 当卡已拔出，或线路未接通时，对一些信号进行复位 （3）在告警时间过长时切断通话 always (posedge clk) /当告警时间达15秒时，产生切断通话信号（cut），电话局根据此信号切断通话，则接通信号变为低电平。 /若卡已拔出或线路已断，则复位切断通话信号cut。,2019/7/20,11,实验内容,1. 用Verilog 语言设计卡式电话计费器的逻辑模型（文件名为account.v） 为很快观察到卡内余额不足的现象，本实验假定通话时间disptime最长为59分钟； 采用LED中D1D7分别显示输出信号write、read、warn、cut、state_out、decide0和decide1。 2. 对account.v进行编译与仿真,2019/7/20,12,仿真要求 Tclk = 1s，Grid Size = 1s，仿真结束时间取1000s,整体仿真波形图,2019/7/20,13,（1）仿真电话卡插入后，线路接通，打市话的情况。观察各输出信号和中间变量的变化。尤其注意仿真卡中余额不足的情况。,2019/7/20,14,电话卡插入后，设置卡内金额为2元2角，以及线路接通后的仿真波形,2019/7/20,15,打市话，通话时间够1分钟的仿真波形,2019/7/20,16,打市话，通话时间达到7分钟时，卡内余额不足、产生告警、切断通话的仿真波形,2019/7/20,17,（2）再给电话卡充值，仿真线路接通，打长话的情况。观察各输出信号和中间变量的变化。尤其注意仿真卡中余额不足的情况,打长话，卡中余额不足的仿真波形,2019/7/20,18,（3）将电话卡拔出、再插入后，仿真打特话,2019/7/20,19,3. 设计下载用顶层文件,文件名为account_top.bdf 为减少等待时间，使实验箱上的15秒表示现实电话机上的一分钟。首先用Verilog 语言设计一个分频子模块，将实验箱的20MHz系统时钟信号分频到4Hz，则disptime每隔15s加1计数，表示通话的分钟数。 然后创建一个顶层图形设计文件account_top.bdf；选择器件EP1C12Q240C8，进行编译 。,2019/7/20,20,下载用顶层文件account_top.bdf,注：由于键9和键10输出为低有效，所以这里 set_money_high和set_money_low信号分别要 经过一个反相器后，再与account子块的相应端口相连。,2019/7/20,21,4. 引脚锁定及编程下载,对顶层图形设计文件编译，再进行引脚锁定 引脚定义 重新编译，生成编程文件.sof文件 运行下载程序，将编程目标文件phone.sof文件下载到FPGA器件中,2019/7/20,22,5. 在线校验,首先用键9和键10设置电话卡的金额初值。 验证电话卡插入后，线路接通，打市话的情况 。 观察read信号何时有效，write信号何时有效，通话时间和卡内余额的变化是否正确。尤其注意观察当卡中余额不足3角时，何时产生warn信号，又在何时产生cut信号。,注：7个发光二极管均为高有效,2019/7/20,23,再用键9和键10设置电话卡的金额初值，然后验证线路接通，打长话的情况。 观察read信号何时有效，write信号何时有效，通话时间和卡内余额的变化是否正确。尤其注意观察当卡中余额不足6角时，何时产生warn信号，又在何时产生cut信号。 模拟将电话卡拔出后再插入，将decide设置为“11”，验证在卡中余额不足6角时，打特话的情况 。 观察read信号为什么状态，是否会产生write信号、warn信号和cut信号，通话时间和卡内余额是否变化，为什么？,2019/7/20,24,操作说明,采用模式5。 按键9或键10设置卡的余额；按键1，表示电话卡插入；按键3或键4选择话务种类；按键2，表示线路接通。 最右边两个数码管（数码2，数码1）显示通话时间的高位和低位；中间两个数码管（键6，键