[实用新型]一种基于FPGA的多功能万年历

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于FPGA的多功能电子万年历。

背景技术

万年历是一种在居家、办公及各种公共服务等场所不可缺少的的计时显示装置，现代电子技术的发展和电子产品性能的提升，对万年历的电路设计也提出了更高的要求。FPGA作为一种高速、高精度和高可靠性的可编程逻辑芯片及基于硬件描述语言的设计方法在现代电子产品设计中获得广泛应用，对电子产品的更新换代起到积极的推动作用。应用FPGA芯片结合外围电路设计万年历，电路系统具有体积小、功耗低、电路简洁、精度和可靠性高、电路功能升级灵活、易于知识产权保护及便于嵌入式应用等优点，具有广阔的市场应用前景。

目前万年历实现方案中对数字时钟选择以时钟芯片如DS1302、DS1307、PCF8485等为主，或采用单片机用软件方法实现数字时钟，但时钟芯片具有功能固定，不易功能扩展、不利于嵌入式应用的缺点，而软件方法存在精度不足的问题，另外使用热敏电阻作温度传感器，精度和可靠性较差，电路复杂，并且一般万年历产品在互动性、个性化及系统备用功能键设置方面也比较欠缺。

发明内容

本实用新型针对一般方法中存在的不足，提出一种基于FPGA的高精度多功能电子万年历，除了必要的外围输入输出电路外，直接在FPGA芯片内实现电路功能，电路简单，设计灵活，并可满足不同用户的个性化定制需求设计，电路既可作为独立模块使用，还适用于基于FPGA设计的仪器仪表、电器设备等的嵌入式应用。

本实用新型为实现上述目的采用如下技术方案：

一种多功能电子万年历，由现场可编程门阵列芯片FPGA、蜂鸣器电路模块、按键电路模块、PS/2接口电路模块、温度传感器电路模块、晶振电路模块和液晶显示模块构成；其中：所述的蜂鸣器电路模块、按键电路模块、温度传感器电路模块、晶振电路模块、液晶显示模块、PS/2接口电路模块分别与现场可编程门阵列芯片FPGA相连接。

所述的现场可编程门阵列芯片FPGA，其由FPGA核心电路模块、综合计时和计时设置模块、闹钟与闹铃设置与存储模块、乐音演奏电路模块、温度传感器电路模块、显示控制模块、PS/2接口控制与处理模块组成，并分别与FPGA核心电路模块相连。

所述的闹钟与闹铃设置与存储模块采用了20M晶振，显示模块采用LCD12864液晶显示器。

所述的温度传感器电路模块采用DS18B20芯片。

所述现场可编程门阵列芯片FPGA采用EP2C5T144C8芯片。

所述的PS/2接口，用于连接PS/2接口键盘。

工作原理及设置流程：

多功能电子万年历核心电路模块由：（1）综合计时和计时设置模块、（2）闹钟与闹铃设置与存储模块、（3）乐音演奏电路模块、（4）温度传感器电路模块、（5）显示控制模块、（6）PS/2接口控制与处理模块组成。正常工作状态下，液晶显示器上能够显示年、月、日、时、分、秒、星期及相应的农历时间、温度、闹钟设置值和个性化文字或标志等信息；当按下调整键时即可进入相应项目的调整设置状态。

综合计时和计时设置模块主要实现综合计时与计时设置两大功能，在综合计时模块中秒计数模块采用一个60进制计数器对秒脉冲进行计时，当秒计数模块计时到60瞬间产生进位信号给分计数模块；分计数模块也采用60进制计数器计时并产生时进位信号；时计数模块采用24进制计数器；日计数模块通过时计数模块的进位信号及月计数模块反馈的信号实现对本月天数计数；月计数模块通过年计数模块的反馈信号区分平、闰年，采用12进制计数器，并组合这些模块实现闰年补偿功能，公历年、月、日再通过公历转农历模块转换为农历年、月、日。当按下调整键，电路进入计时调整状态模式，采用两个经消抖处理后的按键对系统时间进行调整，其中一个按键用于选择调整项（秒、分、时、日、星期、月、年），另一个按键用于已选择调整项的加一计数操作。

闹钟与闹铃设置与存储模块，通过闹钟设置键对用户事先设置的闹钟时间进行存储，比较电路把存储单元所保存的值与系统当前时间进行比较，相等时由触发电路触发乐曲演奏电路演奏乐曲。

乐曲演奏电路模块利用数控分频原理通过控制音符的发音频率及持续时间实现乐音信号的演奏。

温度传感器电路模块采用数字温度传感器DS18B20，用状态机控制的方式控制温度传感器启动温度转换及读取温度转换结果。

显示模块采用12864LCD，采用状态机控制方式控制液晶模块完成有关数据的显示。