基于CPLD芯片控制的日历时钟显示系统

### 基于CPLD芯片控制的日历时钟显示系统 #### 摘要与背景 本文介绍了一种使用复杂可编程逻辑器件（CPLD）实现的日历时钟显示系统。该系统通过CPLD（EPM7128SLC84-15）作为核心控制器，并使用VHDL语言编写程序来控制日历时钟芯片DS12887以及LED数码管的显示。此外，系统还支持通过键盘进行时间校准的功能，具有较高的稳定性和较小的体积。 #### 关键技术与组件 - **CPLD (Complex Programmable Logic Device)**：一种集成度较高、灵活性较强的可编程逻辑器件，能够实现复杂的数字逻辑功能。 - **DS12887**：一款高性能的实时时钟芯片，具有断电保护功能，可以在电池供电的情况下持续运行，支持多种时间格式和日期格式。 - **VHDL (VHSIC Hardware Description Language)**：一种用于描述数字系统的硬件描述语言，常用于CPLD和FPGA的设计。 #### 系统设计的优势 传统的基于单片机的日历时钟控制方案通常需要额外的接口电路来满足对键盘和LED数码管的控制需求。相比之下，本系统利用CPLD的强大处理能力和丰富的I/O资源显著简化了电路设计，降低了成本。 #### 硬件结构详解 - **结构框图与功能**：系统主要包括三个部分：键盘模块、LED数码管显示模块和日历时钟模块。其中，键盘模块用于校正时间；LED数码管模块负责时间的显示；而日历时钟模块则负责处理时间数据。 - **CPLD与DS12887电路结构及功能**： - CPLD选用EPM7128SLC84-15型号，具有59根I/O线，足够用于系统的控制和显示。 - DS12887芯片具有24个引脚，内部包含128个非易失性RAM单元，支持多种时间格式和日期格式的存储。 - 在电路连接上，CPLD通过其丰富的I/O资源直接与DS12887进行数据交换，并且能够直接驱动LED数码管显示，无需额外的驱动芯片。 #### 功能实现细节 - **键盘模块**：实现对时间的校对功能。通过简单的键盘输入即可调整时间。 - **LED数码管显示模块**：采用静态显示方式，通过CPLD内部的VHDL编程完成并串转换，形成32位串行移位寄存器结构。EPM7128SLC84-15芯片可以直接驱动LED数码管，无需额外的驱动电路。 - **日历时钟模块**：负责读取和更新DS12887中的时间数据。CPLD通过特定的通信协议与DS12887交互，获取实时的时间信息并显示出来。 #### 结论 本系统通过采用CPLD作为核心控制单元，不仅大大简化了硬件设计，而且提高了整体的稳定性和可靠性。相比传统基于单片机的设计，这种方案减少了对外围设备的需求，降低了成本，并且使得系统的体积更加紧凑。此外，通过VHDL编程实现的功能灵活性也更高，便于后续的升级和维护。 ### 总结 基于CPLD芯片控制的日历时钟显示系统是一种高效、低成本的解决方案。它充分利用了CPLD的强大处理能力和丰富的I/O资源，实现了对DS12887实时时钟芯片的有效控制以及LED数码管的直接驱动，同时还支持通过键盘校正时间的功能。这一设计方案为开发小型、高性能的日历时钟系统提供了一种新的思路。