[實用新型]一種基于FPGA的多功能萬年歷

有效

• 申請號: 201520630844.4
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN205334864U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 陳家禎;李云;鄭子華;葉鋒;連桂仁;許力
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G09D3/12
• 分類號: G09D3/12
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本實用新型涉及一種基于FPGA的多功能電子萬年歷。

背景技術

萬年歷是一種在居家、辦公及各種公共服務等場所不可缺少的的計時顯示裝置，現代電子技術的發展和電子產品性能的提升，對萬年歷的電路設計也提出了更高的要求。FPGA作為一種高速、高精度和高可靠性的可編程邏輯芯片及基于硬件描述語言的設計方法在現代電子產品設計中獲得廣泛應用，對電子產品的更新換代起到積極的推動作用。應用FPGA芯片結合外圍電路設計萬年歷，電路系統具有體積小、功耗低、電路簡潔、精度和可靠性高、電路功能升級靈活、易于知識產權保護及便于嵌入式應用等優點，具有廣闊的市場應用前景。

目前萬年歷實現方案中對數字時鐘選擇以時鐘芯片如DS1302、DS1307、PCF8485等為主，或采用單片機用軟件方法實現數字時鐘，但時鐘芯片具有功能固定，不易功能擴展、不利于嵌入式應用的缺點，而軟件方法存在精度不足的問題，另外使用熱敏電阻作溫度傳感器，精度和可靠性較差，電路復雜，并且一般萬年歷產品在互動性、個性化及系統備用功能鍵設置方面也比較欠缺。

發明內容

本實用新型針對一般方法中存在的不足，提出一種基于FPGA的高精度多功能電子萬年歷，除了必要的外圍輸入輸出電路外，直接在FPGA芯片內實現電路功能，電路簡單，設計靈活，并可滿足不同用戶的個性化定制需求設計，電路既可作為獨立模塊使用，還適用于基于FPGA設計的儀器儀表、電器設備等的嵌入式應用。

本實用新型為實現上述目的采用如下技術方案：

一種多功能電子萬年歷，由現場可編程門陣列芯片FPGA、蜂鳴器電路模塊、按鍵電路模塊、PS/2接口電路模塊、溫度傳感器電路模塊、晶振電路模塊和液晶顯示模塊構成；其中：所述的蜂鳴器電路模塊、按鍵電路模塊、溫度傳感器電路模塊、晶振電路模塊、液晶顯示模塊、PS/2接口電路模塊分別與現場可編程門陣列芯片FPGA相連接。

所述的現場可編程門陣列芯片FPGA，其由FPGA核心電路模塊、綜合計時和計時設置模塊、鬧鐘與鬧鈴設置與存儲模塊、樂音演奏電路模塊、溫度傳感器電路模塊、顯示控制模塊、PS/2接口控制與處理模塊組成，并分別與FPGA核心電路模塊相連。

所述的鬧鐘與鬧鈴設置與存儲模塊采用了20M晶振，顯示模塊采用LCD12864液晶顯示器。

所述的溫度傳感器電路模塊采用DS18B20芯片。

所述現場可編程門陣列芯片FPGA采用EP2C5T144C8芯片。

所述的PS/2接口，用于連接PS/2接口鍵盤。

工作原理及設置流程：

多功能電子萬年歷核心電路模塊由：（1）綜合計時和計時設置模塊、（2）鬧鐘與鬧鈴設置與存儲模塊、（3）樂音演奏電路模塊、（4）溫度傳感器電路模塊、（5）顯示控制模塊、（6）PS/2接口控制與處理模塊組成。正常工作狀態下，液晶顯示器上能夠顯示年、月、日、時、分、秒、星期及相應的農歷時間、溫度、鬧鐘設置值和個性化文字或標志等信息；當按下調整鍵時即可進入相應項目的調整設置狀態。

綜合計時和計時設置模塊主要實現綜合計時與計時設置兩大功能，在綜合計時模塊中秒計數模塊采用一個60進制計數器對秒脈沖進行計時，當秒計數模塊計時到60瞬間產生進位信號給分計數模塊；分計數模塊也采用60進制計數器計時并產生時進位信號；時計數模塊采用24進制計數器；日計數模塊通過時計數模塊的進位信號及月計數模塊反饋的信號實現對本月天數計數；月計數模塊通過年計數模塊的反饋信號區分平、閏年，采用12進制計數器，并組合這些模塊實現閏年補償功能，公歷年、月、日再通過公歷轉農歷模塊轉換為農歷年、月、日。當按下調整鍵，電路進入計時調整狀態模式，采用兩個經消抖處理后的按鍵對系統時間進行調整，其中一個按鍵用于選擇調整項（秒、分、時、日、星期、月、年），另一個按鍵用于已選擇調整項的加一計數操作。

鬧鐘與鬧鈴設置與存儲模塊，通過鬧鐘設置鍵對用戶事先設置的鬧鐘時間進行存儲，比較電路把存儲單元所保存的值與系統當前時間進行比較，相等時由觸發電路觸發樂曲演奏電路演奏樂曲。

樂曲演奏電路模塊利用數控分頻原理通過控制音符的發音頻率及持續時間實現樂音信號的演奏。

溫度傳感器電路模塊采用數字溫度傳感器DS18B20，用狀態機控制的方式控制溫度傳感器啟動溫度轉換及讀取溫度轉換結果。

顯示模塊采用12864LCD，采用狀態機控制方式控制液晶模塊完成有關數據的顯示。