frequency-meter-fpga-four-7-segments-display
frequency meter, frequency counter FPGA with four 7 segments displays in behavioral language verilog HDL
O código tem always do tipo sequencial, tem always do tipo combinacional, e uma task.
- Lembrando que cada segmento do display é ativo em nível baixo.
Código-fonte:
module frequecymeter ( input clock, clear, signal_in,
output reg a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1,
output reg a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2,
output reg a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3,
output reg a4, b4, c4, d4, e4, f4, g4,
output reg[9:0] freq_out
);
reg signal_in_last, signal_in_last1, edge_detected, signal_in_prev; //do prof
// serão flip flops
reg bandeira, //para nova contagem após 1 segundo
bandeira2, //para o display das dezenas
bandeira3, //para o display das centenas
bandeira4, //para o display dos milhares
bandeira5, //para atualizar as saídas (tanto dos displays quanto do freq_out)
bandeira6, //para tolerância do 1MHz
bandeira7, //para tolerância do 100kHz
bandeira8, //para o Hi
bandeira9, //para o Lo
bandeira_contagem; //para a contagem do valor que vai aparecer no display , além do display das unidades
reg [25:0]clock_count; // contador de clock
reg [9:0]frequencia; // apenas a porção milhar da frequencia legítima
reg [25:0]freq_grande; //frequencia legítima
reg [3:0] display1, display2, display3, display4; //os valores que serão apresentados nos displays
// serão lookup tables
reg flag, //para nova contagem após 1 segundo
flag2, //para o display das dezenas
flag3, //para o display das centenas
flag4, //para o display dos milhares
flag5, //para atualizar as saídas (tanto dos displays quanto do freq_out)
flag6, //para tolerância do 1MHz
flag7, //para tolerância do 100kHz
flag8, //para o Hi
flag9, //para o Lo
flag_contagem; //para a contagem do valor que vai aparecer no display , além do display das unidades
initial begin
freq_grande <= 26'b0;
freq_out <= 10'd0;
display1 <= 4'd0;
display2 <= 4'd0;
display3 <= 4'd0;
display4 <= 4'd0;
bandeira <= 1'b0; //para nova contagem após 1 segundo
bandeira2 <= 1'b0; //para o display das dezenas
bandeira3 <= 1'b0; //para o display das centenas
bandeira4 <= 1'b0; //para o display dos milhares
bandeira5 <= 1'b0; //para atualizar as saídas (tanto dos displays quanto do freq_out)
bandeira6 <= 1'b0; //para tolerância do 1MHz
bandeira7 <= 1'b0; //para tolerância do 100kHz
bandeira8 <= 1'b0; //para o Hi
bandeira9 <= 1'b0; //para o Lo
bandeira_contagem <= 1'b0; //para a contagem do valor que vai aparecer no display , além do display das unidades
clock_count <= 26'd0; //conta o número de clocks para ver quando será 50M clocks e, a partir daí, zeras os parâmetros apropriados e renovar a contagem.
frequencia <= 10'd0;
freq_grande <=26'd0; //frequencia legítima
flag = 1'b0; //para nova contagem após 1 segundo
flag2 = 1'b0; //para o display das dezenas
flag3 = 1'b0; //para o display das centenas
flag4 = 1'b0; //para o display dos milhares
flag5 = 1'b0; //para atualizar as saídas (tanto dos displays quanto do freq_out)
flag6 = 1'b0; //para tolerância do 1MHz
flag7 = 1'b0; //para tolerância do 100kHz
flag8 = 1'b0; //para o Hi
flag9 = 1'b0; //para o Lo
flag_contagem = 1'b0; //para a contagem do valor que vai aparecer no display
{a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1} = 7'b0000_001; //unidade
{a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2} = 7'b0000_001; //dezena
{a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3} = 7'b0000_001; //centena
{a4, b4, c4, d4, e4, f4, g4} = 7'b0000_001; //milhar
end
task apresenta (input [3:0]valor, output a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5);
case (valor)
4'd0: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0000_001; //0
4'd1: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1001_111; //1
4'd2: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0010_010; //2
4'd3: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0000_110; //3
4'd4: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1001_100; //4
4'd5: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0100_100; //5
4'd6: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0100_000; //6
4'd7: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0001_111; //7
4'd8: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0000_000; //8
4'd9: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0000_100; //9
4'd10: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1111_110; //-
4'd11: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1110_001; //L
4'd12: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1001_000; //H
4'd13: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1100_010; //o (a letra "o" de óculos)
4'd14: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b0000_000; //i
default: {a5, b5, c5, d5, e5, f5, g5} = 7'b1111_111;
endcase
endtask
always @(posedge clock or negedge clear) begin //sincronizador do prof
if(!clear)begin
signal_in_last <= 1'b0;
signal_in_last1 <= 1'b0;
end
else begin
signal_in_last <= signal_in;
signal_in_last1 <= signal_in_last;
end
end
always @(posedge clock or negedge clear) begin //detector do prof
if(!clear) begin
edge_detected <= 1'b0;
signal_in_prev <= 1'b0;
end
else if( signal_in_prev == 1'b0 && signal_in_last1 == 1'b1) begin
edge_detected <= 1'b1;
signal_in_prev <= signal_in_last1;
end
else begin
edge_detected <= 1'b0;
signal_in_prev <= signal_in_last1;
end
end
//clock_count contador #circuitosequencial #contagemdoclock_count
always @(posedge clock or negedge clear or posedge flag) begin
if ((clear == 1'b0)|(flag == 1'b0)) //se resetado ou nova contagem
clock_count <= 26'd0;
else
clock_count <= clock_count + 26'd1; //clock_count se torna flip flop.
//apenas para por um flip flop
bandeira <= flag; //inicia uma nova contagem
bandeira2 <= flag2; // display dezena
bandeira3 <= flag3; //display centena
bandeira4 <= flag4; //display milhar
bandeira5 <= flag5; //apresenta o valor nas saídas
bandeira6 <= flag6; //para tolerância do 1MHz
bandeira7 <= flag7; //para tolerância do 100kHz
bandeira8 <= flag8; //para o Hi
bandeira9 <= flag9; //para o Lo
bandeira_contagem <= flag_contagem; //para o incremento da "frequencia"
end
//clock_count julgamentos #circuitocombinacional #julgamentodoclock_count
always @(clock_count)begin
if(clock_count == 26'd50_000_000)begin //já passou 1 segundo? //Origial.......... // O Grande Julgamento...........................................................
if(flag6 || flag7 || flag8 || flag9)begin
if(flag6)
flag6 = 1'b0; //gerando negsedge do 1MHz //o que acarreta na apresentação do
else if(flag7)
flag7 = 1'b0; //gerando negsedge do 100KHz //o que acarreta na apresentação do
else if(flag8)
flag8 = 1'b0; //gerando negsedge do Hi //o que acarreta na apresentação do
else
flag9 = 1'b0; //gerando negsedge do Lo //o que acarreta na apresentação do
end
else
flag5 = 1'b1; //gerando porsedge //apresenta o valor da contagem da freq_saida nos displays //Apresenta o Original...
//os parâmetros primeiros são apresentados, aí no ciclo seguinte é que são zerados (sem zerar as saídas) (sem mexer na última posição deixada dos disjuntores).
end
else if(clock_count == 26'd50_000_001) begin
flag = 1'b1; //zera os parâmetros pra uma nova contagem dafdasdfafdafddasfgfdgfasfa e como fica o clock_count =0 ou =1, acho melhor 1, ai vai ter que ajeita o 50M
flag5 = 1'b0;
end
else
flag = 1'b0;
end
//freq_grande contador #sequencial #frequencialegítimagrandona
always @(posedge edge_detected or negedge clear or posedge bandeira)begin
if(!clear)
freq_grande <= 26'd0;
else if(flag) //iniciar nova contagem
freq_grande <= 26'd0;
else //então foi o edge_detected
freq_grande <= freq_grande + 26'd1;
end
//freq_grande contagem flag6, flag7, flag8, flag9 julgamentos #combinacional #frequenciacompleta
always @(freq_grande)begin
if( (freq_grande>=26'd100_000) && (freq_grande<=1_000_000))begin
if(freq_grande)begin
if(!(freq_grande%26'd1_000))begin
flag_contagem = 1'b1; //gerando um posedge nessa bandeira contagem.
end
else begin
flag_contagem = 1'b0;
end
end
else begin
flag_contagem = 1'b0; //caso ocorra algum clear aí, no meio do caminho.
end
flag7 = 1'b0; //já que a a contagem da fequencia teve de passar por valores menores, e na hora do Grande Julgamento, nada será percebido quanto a isso.
flag9 = 1'b0; //já que a a contagem da fequencia teve de passar por valores menores, e na hora do Grande Julgamento, nada será percebido quanto a isso.
end
else if(freq_grande > 26'd1_000_500)begin
flag8 = 1'b1; //para o Hi
end
else if (freq_grande < 10'd99_500)begin
flag9 = 1'b1; //para o Lo
end
else if( freq_grande < 26'd100_000 )begin
flag7 = 1'b1; //para fixar em 100kHz
end
else if (freq_grande > 10'd1_000_000)begin
flag6 = 1'b1; //para fixar em 1000kHz
end
end
//frequencia saída freq_out contador #sequencial #frequenciaseleta
//apresetaação do freq_out flag6, flag7, flag8 e flag9
always @(posedge bandeira_contagem or negedge clear or posedge bandeira or posedge bandeira5 or negedge bandeira6 or negedge bandeira7 or negedge bandeira8 or negedge bandeira9) begin
if(!clear)begin
freq_out <= 10'd0; //apresenta 0KHz na saída freq_out
frequencia <= 10'd0;
end
else if(bandeira) //iniciar nova contagem //não se zera o fre_count nesse caso.
frequencia <= 10'd0;
else if(bandeira5) //apresenta Original na saída freq_out
freq_out <= frequencia;
else if(bandeira6) //apresenta 1_000 KHz na saída freq_out por tolerancia
freq_out <= 10'd1_000;
else if(bandeira7) //apresenta 100 KHz na saída freq_out por tolerancia
freq_out <= 10'd100;
else if(bandeira8) //apresenta 0KHz na saída freq_out
freq_out <= 10'd0;
else if(bandeira9) //apresenta 0KHz na saída freq_out
freq_out <= 10'd0;
else //então foi o posedge do bandeira_contagem "o Original em atividade"
frequencia <= frequencia + 10'd1; //isso é importante, pois servirá para dar valor ao freq_out, cuja dimensão é de 10bits.
end
//****************************displays*************************************************************************************************
//para o display das unidades #sequencial
always @(posedge bandeira_contagem or negedge clear or posedge bandeira5)begin
if(!clear)
apresenta(4'd0, a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1);
else if (bandeira5)
apresenta(display1, a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1);
else begin //então foi o bandeira_contagem
if(display1 == 4'd9)begin
display1 <= 4'd0;
bandeira2 <= 1'b1;
end
else
display1 <= display1 + 4'd1;
end
end
//para o display das dezenas #sequencial
always @(posedge bandeira2 or negedge clear or posedge bandeira5)begin
if(!clear)
apresenta(4'd0, a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2);
else if (bandeira5)
apresenta(display2, a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2);
else begin //então foi o bandeira2
if(display2 == 4'd9)begin
display2 <= 4'd0;
bandeira3 <= 1'b1;
end
else
display2 <= display2 + 4'd1;
end
end
//para o display das centenas #sequencial
always @(posedge bandeira3 or negedge clear or posedge bandeira5)begin
if(!clear)begin
apresenta(4'd0, a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3);
end
else if (bandeira5)begin
apresenta(display3, a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3);
end
else begin //então foi o bandeira3 begin
if(display3 == 4'd9)begin
display3 <= 4'd0;
bandeira4 <= 1'b1;
end
else begin
display3 <= display3 + 4'd1;
end
end
end
//para o display das milhares #sequencial
always @(posedge bandeira4 or negedge clear or posedge bandeira5)begin
if(!clear)
apresenta(4'd0, a4, b4, c4, d4, e4, f4, g4);
else if (bandeira5)
apresenta(display1, a4, b4, c4, d4, e4, f4, g4);
else //então foi o bandeira4
display4 <= display4 + 4'd1;
end
endmodule
Observações sobre o código:
- Como o clock é de 50 MHz, a cada 50_000_000 (cinquenta milhoes) de posedge do clock teremos 1 segundo.
- Uma frequencia de 100kHz são 100_000 (cem mil) posedge de edge_detected dentro de 1 segundo, ou seja, dentro de 50_000_000 (cinquenta milhoes) de posedge do clock.
- Nesse código, eu fiz com que frequências de 99_500 Hz a 100_000 fossem iguais a 100kHz no display (display apresenta 0100).
- Eu também fiz com que frequências de 1_000_000 a 1_000_500 fosse iguais a 1000kHz no display (display apresenta 1000).