电话计费器论文张春燕06003815

南京邮电大学通达学院 毕 业 设 计（论 文）

题 目： 基于FPGA的电话计费器设计

专 业： 信息工程

学生姓名： *** 班级学号： ******** 指导教师： *** 指导单位： 南京邮电大学通达学院

日期：2009年 11月 26日至 2010年6月 12日 摘 要 本课程设计制作了一个基于FPGA的卡式电话计费器，系统采用VerilogHDL 硬件语言并在Quartus II平台上进行仿真。论文简单介绍了设计方法, 并给出了设计框图和详细设计过程,包括三个模块: 控制与计费模块、显示模块和报警模块。本计费器特点是低成本，可配置性好，可适应各种不同的费率要求，计费器自动识别所拨号码，实现自动计费。 关键词：电话计费；FPGA；VerilogHDL ABSTRACT A telephone card account device based on FPGA was designed, which was developed on Quartus II with VerilogHDL language. A briefly method was introduced, as well as, the block diagram and detailed design process were offered in this paper. Three modules, control and billing module, display module and alarm module were included. Low price, good configurability and can be adapted to many different frequencies are characteristics of this device. Number automatic identification and automatic billing can also be implemented. Keyword：telephone card account; FPGA; Verilog HDL; Quartus II 目 录 第一章 绪论 ..................................................... 1 1.1课题背景 ................................................................ 1 1.1.1我国公用电话的发展历程 ......................................... 1 1.1.2公用电话的要求 ................................................. 2 1.2课题研究内容 ............................................................ 3

第二章 FPGA简介 ................................................ 4 2.1 FPGA概述 ............................................................... 4 2.2 FPGA的基本结构 ......................................................... 4 2.3 FPGA的特点 ............................................................. 4 2.4 FPGA的配置模式 ......................................................... 5 2.5 FPGA的优点 ............................................................. 6 2.6 FPGA的应用 ............................................................. 6 2.6.1电路设计中FPGA的应用 .......................................... 6 2.6.2产品设计中FPGA的应用 .......................................... 6 2.6.3系统设计中FPGA的应用 .......................................... 7

第三章 总体设计方案 ............................................. 8 3.1电话计费系统设计要求 .................................................... 8 3.1系统组成框图 ............................................................ 8

第四章 单元设计 ................................................ 11 4.1 Quartus II简介 ........................................................ 11 4.1.1 Quartus II特点 ............................................... 11 4.1.2 Quartus II 设计流程 ........................................... 11 4.2 Verilog HDL语言 ....................................................... 12 4.2.1 Verilog HDL 的发展和应用情况简介 .............................. 12 4.2.2 基本结构 ...................................................... 13 4.2.3设计流程 ...................................................... 13 4.2.3 Verilog 的三种不同建模方式 .................................... 14 4.3 电路设计 .............................................................. 15 4.3.1 电话计费控制设计 .............................................. 15 4.3.2 显示设计 ...................................................... 17 4.3.3 报警设计 ...................................................... 18 4.3.4功能电路图 .................................................... 20

第五章 仿真结果 ................................................ 21 5.1 系统仿真 ............................................................... 21 5.1.1 市话仿真 ...................................................... 22 5.1.2 长话仿真 ...................................................... 24 5.1.3 特殊电话仿真 .................................................. 26 结束语 .......................................................... 28

致 谢 .......................................................... 29 参考文献 ................................................................... 30 附录A .......................................................... 31 南京邮电大学通达学院2010届本科生毕业设计（论文）

1 第一章 绪论 1.1课题背景 在商品经济的大潮中, 人们对电话的需求日益增长, 大力发展公用电话, 以满足流动人员办理业务、BP 机用户回电话的需要. 在公用电话业务发展中, 由于诸多原因, 计费不准现象困扰着公话管理人员,同时由于公用电话业主人员的社会背景复杂, 管理也较混乱, 多收、错收、乱收费的现象时有发生, 严重影响了电信局在用户中的形象。

1.1.1我国公用电话的发展历程 随着我国电信事业的高速发展，我国的公用电话业务量也迅速增加。在技术上，近十年里，我国公用电话经历了电话计费器、投币电话、磁卡电话、IC 卡电话以及智能公话等多种形态，基本实现了从有人值守到无人值守方式的过渡。电话计费器是一种用于有人值守的公用电话计费装置，是最早在全国得到普及的公用电话设备，它的主要特点是投入少，发展业务方便。1995 年，原邮电部发布了《集中管理公用电话计费器技术要求》，通过管理系统对电话计费器的资费实行集中管理，解决了在单机上可以修改资费引起的乱收费现象。这种有人值守方式对我国早期的公用电话发展起了很大的作用，现在我国大约还有150 万部采用电话计费器的公用电话。 磁卡公用电话是最早在我国使用的无人值守卡式公用电话，由于设备昂贵、磁卡防伪性能差、维修成本高、难度大、资费修改不方便等原因，在我国的使用时间很短，数量也不太多。事实也证明这种方式不适合中国国情，现已被淘汰。 1996 年，原邮电部发布了《IC卡公用电话及管理系统技术要求》（红皮书），并开始大力发展IC 卡公用电话。电话IC卡是一种带集成电路芯片的电话卡，话费余额存在芯片上，可以在全国范围内漫游，使用分方便。从1996 年到现在，IC 卡公用电话的装机量超过了130 万部，IC 卡销售额超过200 亿元。IC卡公用电话极大地方便了群众生活，经济效益和社会效益都很好。公用电话成为电信企业重要的收入来源之一[1]。 由于IC 卡公用电话在管理和结算等方面存在一些问题，而且在防盗打方面也存在某些缺陷，部分区市开始利用智能网的电话卡功能实现公用电话业务。采用IC 卡电话机或专用电话机，自动发送记账电话卡（如201电话卡）上存储的账号和密码，使用者不用输入电话卡的账号，使用比较方便。 长期以来，公用电话由中国网通和中国电信经营，随着我国多家电信运营商局面的形成，更多的运营公司开始对这一业务感兴趣。这些后起的电信营运企业均充分认识到，尽管随着公用电话数量的增加以及移动通信的迅猛发展，公用电话的话费收入增长有所减缓，公用电话仍然是我国使用效率最高、收益最好的通信业务之一，有着巨大的发展潜力。