万年历

1功能概述

万年历是记录一定时间范围内的年历，其名称只是一种象征，表示时间跨度大。由于其功能非常常用，且极为方便人们查询使用，因此广泛应用于钟表、历书出版物、电子产品、电脑软件和手机应用等行业中。

与传统计时工具如钟表日历等相比，数字万年历具备精确度高、成本低廉、运行稳定、功能多样等众多优点，因此国内外许多设计人员先后进行了相关设计开发。其中，基于FPGA开发除设计简便、开发成本低、电路简洁等，更具备功能设计灵活方面的优势。只需要在软件上做简单修改即可添加不同功能，如闹钟、阴阳历对照等。

在FPGA设计中，数字万年历属于小规模集成电路。从原理上来讲，是典型的数字电路，包括组合逻辑电路和时序电路。在本案例中具体功能要求如下：

1. 上板复位后从元年1月1号开始计数，为方便上板调试，将一天的时间压缩为1秒；

2. 按键用于设置日历，按下按键0进入设置状态，再次按下按键0退出设置状态；

3. 按键1用来选择想要设置的年月日的各个位；

4. 按键2在设置状态时进行计数设置，每按一次数码管显示数字加1；

5. 平年365天（52周+1天），闰年366天（52周+2天），其中平年2月28天，闰年2月29天。

6. 闰年：每400年整一闰，或每4年且不为百年的一闰。即能被400整除，或不能被100整除但能被4整除的年份为闰年。

2 设计思路

首先根据所需要的功能，列出工程顶层的输入输出信号列表。如下表：

layout-alt:fixed; border:none;mso-border-alt:solid black .5pt;mso-yfti-tbllook:1184;mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;mso-border-insideh:.5pt solid black;mso-border-insidev: .5pt solid black">

信号名	I/O	位宽	说明
clk	I	1	系统工作时钟100MHz。
rst_n	I	1	系统复位信号，低电平有效。
key_col	I	4	矩阵键盘按键列信号
key_row	O	4	矩阵键盘按键行信号
segment	O	8	数码管段选信号
seg_sel	O	8	数码管位选信号

 

我们可以把工程划分成三个模块，分别是万年历计数模块、按键模块和数码管显示模块。

1. 计数模块——实现的是万年历计数功能，为方便观看，将一天时间设置为1秒；日计数器dat_cnt、月份计数器mon_cnt_h、mon_cnt_1、mon_2_h、mon_2_1分别为大月小月以及平年闰年的2月计数器、年份计数器yea_one、yea_ten、yea_hun、yea_tho分别为年份的个十百千位，由yea_cnt_tol <= yea_cnt1000 + yea_cnt100 + yea_cnt10 + yea_one得到年份。本模块还自动计算当年是否是平闰年。

信号列表如下：

信号名	I/O	位宽	说明
clk	I	1	系统工作时钟50MHz。
rst_n	I	1	系统复位信号，低电平有效。
key_num	I	4	输入按键值
key_vld	I	1	按键输入有效指示
dout	O	24	时钟数据输出

 

2. 按键模块——4x4矩阵键盘，实现了矩阵键盘的扫描并使用按键消抖功能。

信号列表如下：

信号名	I/O	位宽	说明
clk	I	1	系统工作时钟50MHz。
rst_n	I	1	系统复位信号，低电平有效。
key_col	I	4	矩阵键盘列信号
key_row	O	4	矩阵键盘行信号
key_out	O	4	按键位置信号
key_vld	O	1	按键有效信号

 

3. 数码管模块——实现将年月日的信息显示在数码管上。

信号列表如下：

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