基于PFGA的万年历的设计

郑州大学西亚斯国际学院本科毕业论文（设计）题目基于FPGA的万年历的设计指导教师周晓平职称讲师学生姓名陈重学号20111521131 专业电子信息工程班级电信（1）班院（系）电子信息工程学院完成时间2015年4月7号基于FPGA的万年历的设计摘要基于FPGA的万年历的设计，基本功能是用来显示年月日时分秒及时间修改功能。

数字日历是采用数字电路实现对ho、mi、se计时的装置，主要包括组合逻辑电路与时序电路，主要完成的功能是使用VerilogHDL语言，在QuartusII上完成电路设计，模拟程序开发，基本功能是能够显示/修改ho、mi、se，主要有：主要遥控模块、时间及其数据显示调设、时间多路选择、显示调整、日期的自动工作与设置、秒表计时模块、钟表模块、频率选取模块、译码器组成万年历的系统电路设计。

软件模拟直接在FPGA软件上进行编译仿真与实验开发板共同完成。

对于程序的编写使用VerilogHDL语言，根据不同模块的功能和各个模块之间的相互作用控制关系进行编译仿真。

电子万年历是采用的是以秒表计时显示时间的工具，大量运用于居室、办公室、商场、汽车站、火车站等场合。

与古老的钟表进行比较拥有较好的精准性、灵活性、美观性、并拥有较长的使用年限。

数字万年历主要包括组合逻辑电路与时序电路，还能展现自动报警、定时广播信息等功能。

数字电子万年历采用软件开发模拟，使开发生产的成本大大降低，而且功能上有很强的灵活性，如果想改变它的功能只需要在软件上进行修改就能完成。

相对于老式钟表来讲精度大大增加，并且维修改动更为方便，也不用像日历一样每天翻页，使人们的的生活更加方便。

因此研究数字万年历有非常重要现实意义，匹配当前电子仪器的开发优势，对于当前市场也有相当大的潜力。

关键词FPGA /万年历/VerilogHDL/QuartusIIBASED ON THE DESIGN OF THECALENDARFPGA CIRCULTABSTRACTCalendar design based on FPGA, which basic function is to display date with the change of time. Digital calendar is realized by using digital circuit to record time . Digital circuits mainly includes the combinational logic and sequential circuits , Its main task is to use VerilogHDL language to complete circuit design and simulation on the QuartusII .its basic function is to be able to display or modify time Circuit is divided into combination logic andsequential,mainlyincludefrequency division ,control ,adjustment of time display ,date ,time ,display control ,code translator.software simulation directly conducted on QuartusII and FPGA adaptor .For the writing of the program use VerilogHDL language ,according to the features of different modules and interaction control of the relationship between various modules compiled simulation.The digital Calendar is realized by using digital circuit minutes and seconds for timing device .it is widely used in home .office shopping malls ,railway stations etc .Compared with the old clock has better accuracy ,flexibility ,beautiful and has a longer life ,The digital calendar mainly includes the assembly logic circuit and sequential circuits ,also can show the function such as automatic alarm, timing ,broadcast , information. The digital calendar adopts the model of software develop the modifications will finish on the software ,it makes the cost greatly reduced and the function has a strong flexibility .If you want to change its function as long as modifying on the software.Relative to the old clock precision is greatly precision and the maintenance is more convenient to change ,also need not every day turn over a calendar page ,making people’s life more convenient .So significance to research the digital calendar its application has a broad market prospect.KEYWORDS FPGA ，C alendar ，VerilogHDL ，QuartusII目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (II)1 FPGA及数字电子万年历简介 (3)1.1 FPGA简介 (3)1.2 数字电子万年历的未来发展 (4)2 数字电子万年历的工作原理 (5)3 数字电子万年历各功能模块的实现 (6)3.1 时钟类型 (6)3.2 数字电子万年历的主要系统 (8)3.3 数字电子万年历主控制模块 (8)3.4 时间及其数据设置模块 (9)3.4.1 时间模块 (9)3.4.2 时间设置模块 (11)3.4.3 时间数据与时间设置数据多路选择模块 (12)3.5 时间显示动态位选模块 (14)3.6 显示模块 (15)3.7 秒表模块 (16)3.8 日期显示设置模块 (17)3.8.1 日期自动工作模块 (17)3.8.2 日期设置模块 (18)3.9 闹钟模块 (19)3.10 分频模块 (20)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)1 FPGA及数字电子万年历简介1.1FPGA简介FPGA是现场可编程门列阵（Field programmable gates array）的简单缩写，是CPLD、PAL等数字元器件原有上的进步，是由可编程模块组成的专用进制式线路，属于半定制的电路。

这些器件大致可以分为两类，一类是FPGA，一类是CPLD。

在这两类综合性能的比较下，后者没有前者逻辑高、性能更好、功能更完善。

FPGA的内部硬件主要有端口控制口的性能和使用方法、工作电压的接入和工作要求、编程口的配置、内部的嵌入式模块及配置器件。

FPGA有足够大的逻辑资源，足够高的互联速度，因此设计者可以通过FPGA进行编程，以此来完成各种需要的任务。

FPGA目前被广泛应用于各个领域，包括汽车领域辅助驾驶、信息娱乐、混合电动汽车；工业领域内在一片FPGA中完成集成系统，创新工业设计突出优势，在可编程器件硬件中加速算法，缩短产品面试时间；在军事和航天领域内，用于雷达的应用、声呐探测系统、电子战争、COTS电脑、CPS导航系统和控制系统等。

由于FPGA的设计成本较低，修改方便，从而产生了很多有创新意识的产品，设计人员在基于FPGA的平台上实现软件的开发，目前市场上流行的最新开发板中，都可以达到上千万的相对逻辑密度。

在当前新型器件当中有的器件还有比如系统建立的处理器、超大内存的储存器、日历系统的设计等一系列型开发功能。

FPGA目前已经在生活中被大量使用，其简单快捷的功能对社会具有很大帮助，而且修改方便，不需要进行拆卸，只需对所编写的程序进行改动就可以完成不同的功能。

1.2 数字电子万年历的未来发展随着时代的发展，日历及钟表等的数字化极大方便了人们现在得生活，同时也扩大了钟表原本具有的时间显示及报时功能，比如系统自动警报系统、自动定时打铃、按时广播信息、定时启闭红绿灯、控制其他电子装置等。

所以这些功能都是以数字电路为基础实现的。

因此研究数字日历有非常重要现实意义，匹配当前电子仪器的开发优势。

电子日历是一种用数字电路技术、VerilogHDL语言编程和QuartusII仿真共同完成Date、HO、Mi、Se的计时装置，还具有平年、闰年补偿的多种功能，可随意调整日期和时间，与早先的机械时钟相比数字电子日历具有更高的灵活与准确性，没有过多机械装置并且显示直观、作用灵活多样、读取简单、电路结构不复杂、性价比较高等诸多优点，而且使用寿命比较长，市场发展前途非常好。

电子日历目前已广泛运用于家庭、办公室、商场、车站等大量场合。

因此，本次设计与制做的电子万年历就是为了了解数字电路及时钟信号以及程序的编译仿真，从而学会制作数字电子万年历。

而且通过本次设计，学会如何使用编写程序使用方法，进一步去研究集成度较高的电路。

本设计的主要功能是使用VerilogHDL语言，在QuartusII上完成电路设计，模拟程序开发，基本功能是能够显示和调整时间，电路分为组合逻辑和时序电路，主要有：主控制模块、时间及其数据显示调整、时间多路选择、显示控制、日期的自动工作与暂停、秒表计时模块、钟表报时模块等系统电路设计。

2 电子万年历的工作原理图2.1 电子万年历功能键控制示意图一、功能键最基本的功能是对于不同模式的选用，星期的显示、second的显示、通过秒表计时完成MI、HO的计时，以此类推，完成整个日历的工作。