卡式電話計(jì)費(fèi)器2/7/20251內(nèi)容概要實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)報(bào)告

2/7/20252實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饪ㄊ诫娫捰?jì)費(fèi)器的工作原理。掌握卡式電話計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)方法。2/7/20253實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)卡式電話計(jì)費(fèi)器計(jì)費(fèi)器在話卡插入后，能將卡中的幣值讀出并顯示出來(lái)；在通話過(guò)程中，根據(jù)話務(wù)種類計(jì)話費(fèi)并將話費(fèi)從卡值中扣除，卡值余額每分鐘更新一次；計(jì)時(shí)與計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)均以十進(jìn)制形式顯示出來(lái)。話務(wù)分為3類：市話、長(zhǎng)話和特話。市話按每分鐘3角錢計(jì)費(fèi)，長(zhǎng)話按每分鐘6角錢計(jì)費(fèi)，特話不收費(fèi)。當(dāng)卡中余額不足時(shí)產(chǎn)生告警信號(hào)，當(dāng)告警時(shí)間達(dá)到15s時(shí)切斷當(dāng)前通話。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的編程下載2/7/20254信號(hào)定義輸入信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)（clk）：頻率為1Hz卡插入信號(hào)（card）接通信號(hào)（state）話務(wù)種類（decide[1..0]）設(shè)置卡內(nèi)金額的個(gè)位（set_money_low）設(shè)置卡的金額的高位（set_money_high）2/7/20256輸出信號(hào)通話時(shí)間（disptime[7..0]）卡值余額（dispmoney[7..0]）寫卡信號(hào)（write）讀卡信號(hào)（read）告警信號(hào)（warn）切斷通話（cut）接通信號(hào)(state_out)話務(wù)種類（decide_out[1..0]）2/7/20257中間變量reg[7:0]money;//卡內(nèi)余額reg[7:0]dtime；//通話計(jì)時(shí)regt1m;//分時(shí)鐘，寫卡的時(shí)刻integernum1,temp;//num1——對(duì)通話時(shí)間計(jì)數(shù)；temp用于計(jì)告警時(shí)間設(shè)計(jì)思路

整個(gè)設(shè)計(jì)account.v主要由3個(gè)always模塊組成，分別完成產(chǎn)生分時(shí)鐘，電話計(jì)費(fèi)和計(jì)時(shí)以及在告警時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)切斷通話的功能。

2/7/20258（1）產(chǎn)生分時(shí)鐘always@(posedgeclk)//在接通線路的情況下，計(jì)數(shù)器num1以clk（T=1s）為時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)到59s時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，并產(chǎn)生分時(shí)鐘信號(hào)t1m。未接通線路時(shí)，num1和t1m均為0。（2）電話計(jì)費(fèi)和計(jì)時(shí)always@(negedgeclk)begin//首先設(shè)置卡內(nèi)的金額初值//然后進(jìn)行通話計(jì)費(fèi)和計(jì)時(shí)2/7/20259①在卡插入，并接通線路的情況下，當(dāng)通話時(shí)間夠1分鐘時(shí)，采用case語(yǔ)句，根據(jù)話務(wù)種類（decide的值），進(jìn)行通話計(jì)費(fèi)②當(dāng)卡已拔出，或線路未接通時(shí)，對(duì)一些信號(hào)進(jìn)行復(fù)位（3）在告警時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)切斷通話always@(posedgeclk)//當(dāng)告警時(shí)間達(dá)15秒時(shí)，產(chǎn)生切斷通話信號(hào)（cut），電話局根據(jù)此信號(hào)切斷通話，則接通信號(hào)變?yōu)榈碗娖健?/若卡已拔出或線路已斷，則復(fù)位切斷通話信號(hào)cut。2/7/202510實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)卡式電話計(jì)費(fèi)器的邏輯模型（文件名為account.v）

為很快觀察到卡內(nèi)余額不足的現(xiàn)象，本實(shí)驗(yàn)假定通話時(shí)間disptime最長(zhǎng)為59分鐘；采用LED中D1~D7分別顯示輸出信號(hào)write、read、warn、cut、state_out、decide[0]和decide[1]。2.對(duì)account.v進(jìn)行編譯與仿真

2/7/202511仿真要求Tclk=1s，GridSize=1s，仿真結(jié)束時(shí)間取1000s整體仿真波形圖2/7/202512（1）仿真電話卡插入后，線路接通，打市話的情況。觀察各輸出信號(hào)和中間變量的變化。尤其注意仿真卡中余額不足的情況。2/7/202513電話卡插入后，設(shè)置卡內(nèi)金額為2元2角，以及線路接通后的仿真波形2/7/202514打市話，通話時(shí)間夠1分鐘的仿真波形2/7/202515打市話，通話時(shí)間達(dá)到7分鐘時(shí)，卡內(nèi)余額不足、產(chǎn)生告警、切斷通話的仿真波形2/7/202516（2）再給電話卡充值，仿真線路接通，打長(zhǎng)話的情況。觀察各輸出信號(hào)和中間變量的變化。尤其注意仿真卡中余額不足的情況

打長(zhǎng)話，卡中余額不足的仿真波形

2/7/202517（3）將電話卡拔出、再插入后，仿真打特話2/7/2025183.設(shè)計(jì)下載用頂層文件文件名為account_top.bdf為減少等待時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)箱上的15秒表示現(xiàn)實(shí)電話機(jī)上的一分鐘。首先用Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)分頻子模塊，將實(shí)驗(yàn)箱的20MHz系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)分頻到4Hz，則disptime每隔15s加1計(jì)數(shù)，表示通話的分鐘數(shù)。然后創(chuàng)建一個(gè)頂層圖形設(shè)計(jì)文件account_top.bdf；選擇器件EP1C12Q240C8，進(jìn)行編譯。2/7/202519下載用頂層文件account_top.bdf

注：由于鍵9和鍵10輸出為低有效，所以這里set_money_high和set_money_low信號(hào)分別要經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器后，再與account子塊的相應(yīng)端口相連。2/7/2025204.引腳鎖定及編程下載對(duì)頂層圖形設(shè)計(jì)文件編譯，再進(jìn)行引腳鎖定引腳定義重新編譯，生成編程文件.sof文件運(yùn)行下載程序，將編程目標(biāo)文件phone.sof文件下載到FPGA器件中2/7/2025215.在線校驗(yàn)首先用鍵9和鍵10設(shè)置電話卡的金額初值。驗(yàn)證電話卡插入后，線路接通，打市話的情況。觀察read信號(hào)何時(shí)有效，write信號(hào)何時(shí)有效，通話時(shí)間和卡內(nèi)余額的變化是否正確。尤其注意觀察當(dāng)卡中余額不足3角時(shí)，何時(shí)產(chǎn)生warn信號(hào)，又在何時(shí)產(chǎn)生cut信號(hào)。

注：7個(gè)發(fā)光二極管均為高有效2/7/202522再用鍵9和鍵10設(shè)置電話卡的金額初值，然后驗(yàn)證線路接通，打長(zhǎng)話的情況。觀察read信號(hào)何時(shí)有效，write信號(hào)何時(shí)有效，通話時(shí)間和卡內(nèi)余額的變化是否正確。尤其注意觀察當(dāng)卡中余額不足6角時(shí)，何時(shí)產(chǎn)生warn信號(hào)，又在何時(shí)產(chǎn)生cut信號(hào)。模擬將電話卡拔出后再插入，將decide設(shè)置為“11”，驗(yàn)證在卡中余額不足6角時(shí)，打特話的情況。觀察read信號(hào)為什么狀態(tài)，是否會(huì)產(chǎn)生write信號(hào)、warn信號(hào)和cut信號(hào)，通話時(shí)間和卡內(nèi)余額是否變化，為什么？2/7/202523操作說(shuō)明

采用模式5。按鍵9或鍵10設(shè)置卡的余額；按鍵1，表示電話卡插入；按鍵3或鍵4選擇話務(wù)種類；按鍵2，表示線路接通。最右邊兩個(gè)數(shù)碼管（數(shù)碼2，數(shù)碼1）顯示通話時(shí)間的高位和低位；中間兩個(gè)數(shù)碼管（鍵6，鍵5）顯示卡內(nèi)余額的高位和低位。L