--文件名：cymometer.vhd

--功  能：頻率計。具有4位顯示，能自動根據7位十進制計數的結果，自動選擇有效數據的

--說  明：高4位進行動態顯示。所顯示的結果是數碼管顯示的數據乘以十的N次方；N對應發光二極

--        管的右邊點亮的第幾位就是幾，如果如果最右邊的一個被點亮的話，頻率就等于顯示的

--        數值乘以10的一次方。頻率的測量范圍是0～9,999,999HZ。

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity cymometer is
  port ( reset:in std_logic;                      --復位信號,高電平有效
         clk :in std_logic;                       --系統時鐘
	    select_sw:in std_logic_vector(1 downto 0 );--選擇被測頻率是外部輸入還是內部輸入
         check_clk:in std_logic;                  --外部輸入被測信號
	    cs:out std_logic_vector(1 downto 0);      --74HC573的選通信號
         data_led:out std_logic_vector(7 downto 0);    --八段碼
         shift:out std_logic_vector(3 downto 0)); --數碼管位選信號
end cymometer;
architecture behav of cymometer is
signal cnt1,cnt2,cnt3,cnt4,cnt5,cnt6,cnt7:std_logic_vector(3 downto 0);  --十進制計數器
signal bcd:std_logic_vector(3 downto 0);                   --BCD碼寄存器
signal k_1hz :integer range 0 to 50000000;                     --秒分頻系數                    

signal en,bclk,clk_shift,check_clk1,check_clk2,check_clk3:std_logic;                                  --使能信號，有效被測信號	，動態掃描分頻
signal point : std_logic_vector(3 downto 0);                 --小數點
signal pointout : std_logic_vector(7 downto 0); 
signal bcd0,bcd1,bcd2,bcd3 : std_logic_vector(3 downto 0); --寄存7位十進制計數器中有效的高4位數據
--signal led:std_logic_vector(7 downto 0);  
signal ledfa:std_logic;    
begin
process(clk)										 --分頻器；
variable cnt11,cnt22,cnt33 : integer range 0 to 25000000;
begin
   if reset='1' then
	  cnt11:=0;cnt22:=0;cnt33:=0;check_clk1<='0'; check_clk2<='0';check_clk3<='0';
     elsif clk'event and clk='1' then 

        if cnt11=249 then check_clk1<=not check_clk1;cnt11:=0;
	   else cnt11:=cnt11+1; 
	   end if;

	   if cnt22=24999 then check_clk2<=not check_clk2; cnt22:=0;
	   else cnt22:=cnt22+1; 
	   end if;

	   if cnt33=99999 then check_clk3<=not check_clk3; cnt33:=0;
	   else cnt33:=cnt33+1; 
	   end if;
   end if;
end process;

second:process(clk,reset)     --此進程產生一個持續時間為一秒的的閘門信號 
begin
  if reset='1' then k_1hz<=0;
  elsif clk'event and clk='1' then 
     if k_1hz<49999999 then k_1hz<=k_1hz+1;
     else k_1hz<=50000000; 
     end if;
  end if;
  if k_1hz<49999999 and  reset='0' then en<='1';
  else en<='0';
  end if;
end process;


and2:process(en,select_sw,check_clk1,check_clk2,check_clk3,check_clk)    --此進程得到7位十進制計數器的計數脈沖
begin
  if select_sw="00" then
     bclk<=check_clk and en;
  elsif select_sw="01" then
	bclk<=check_clk1 and en;
  elsif select_sw="10" then
	bclk<=check_clk2 and en;
  else
	bclk<=check_clk3 and en;
   end if;
end process;

 
com:process(en,reset,bclk)  --此進程完成對被測信號計脈沖數
begin
  if reset='1' then                             --復位
cnt1<="0000";cnt2<="0000";cnt3<="0000";cnt4<="0000";cnt5<="0000";cnt6<="0000";cnt7<="0000";
  elsif bclk'event and bclk='1' then  
     if cnt1="1001" then cnt1<="0000";                   --此IF語句完成個位十進制計數
        if cnt2="1001" then cnt2<="0000";                --此IF語句完成百位十進制計數
           if cnt3="1001" then cnt3<="0000";             --此IF語句完成千位十進制計數
              if cnt4="1001" then cnt4<="0000";          --此IF語句完成萬位十進制計數
                 if cnt5="1001" THEN cnt5<="0000";       --此IF語句完成十萬位十進制計數
                    if cnt6="1001" then cnt6<="0000";    --此IF語句完成百萬位十進制計數
                       if cnt7="1001" then cnt7<="0000"; --此IF語句完成千萬位十進制計數
                       else cnt7<=cnt7+1; 
                       end if;
                    else cnt6<=cnt6+1; 
                    end if;
                 else cnt5<=cnt5+1; 
                 end if;
              else cnt4<=cnt4+1; 
              end if;
           else cnt3<=cnt3+1; 
           end if;
        else cnt2<=cnt2+1;
        end if;
     else cnt1<=cnt1+1; 
     end if; 
  end if;
end process;

process(clk,en) --此進程把7位十進制計數器有效的高4位數據送如bcd0~3；并得到小數點信息
begin
  if rising_edge(clk) then 
     if en='0' then
        if cnt7>"0000" then bcd3<=cnt7; bcd2<=cnt6; bcd1<=cnt5; bcd0<=cnt4; point<="0111";
        elsif cnt6>"0000" then bcd3<=cnt6; bcd2<=cnt5; bcd1<=cnt4; bcd0<=cnt3; point<="1011";
        elsif cnt5>"0000" then bcd3<=cnt5; bcd2<=cnt4; bcd1<=cnt3; bcd0<=cnt2; point<="1101";
 	    else bcd3<=cnt4; bcd2<=cnt3; bcd1<=cnt2; bcd0<=cnt1; point<="1111";
	    end if;
     end if;
   end if;
end process;

process(clk)										 --分頻器；
variable cnt : integer range 0 to 50000;
begin
   if clk'event and clk='1' then cnt:=cnt+1;
      if cnt<2500 then clk_shift<='1';
		elsif cnt<50000 then clk_shift<='0';
		else cnt:=0;clk_shift<='0';
		end if;
   end if;
end process;

process(clk_shift,reset)		--此進程完成數據的動態顯示	 ,數據的賦植提前了一個時鐘，原因是譯碼模塊使得數據傳輸延遲了一個時鐘；
variable cnt : std_logic_vector(2 downto 0);
begin
  if reset='1' then
     cnt:="000";cs<="00";shift<="1111";
   elsif clk_shift'event and clk_shift='1' then 
         cnt:=cnt+1;
			if cnt="001" then
			   ledfa<='0';	
			   cs<="11";
				shift<="1111";
				bcd<="1111";		--發光二極管、數碼管全滅；
			elsif cnt="010" then 
				cs<="00";
				shift<="1111";
				bcd<=bcd3;	   
			elsif cnt="011" then 
				cs<="01";
				shift<="0111";
				bcd<=bcd2; 	   
			elsif cnt="100" then 
				cs<="01";
				shift<="1011";
				 bcd<=bcd1; 	
			elsif cnt="101" then
				cs<="01";
				shift<="1101";
				 bcd<=bcd0;   	
			elsif cnt="110" then
				cs<="01"; 
				shift<="1110";	
				ledfa<='1';
			 	pointout<='1'&'1'&'1'&'1'&point;
			elsif cnt="111" then
				cs<="10";
				bcd<="1111";							
				shift<="1111";
				 
			end if;
		
   end if;
end process;


 process (clk_shift,bcd)               --譯碼
  begin
  if clk_shift'event and clk_shift='1' then
     if ledfa='1' then
      data_led<=pointout;
       else
        case bcd is
         when"0000"=>data_led<="11000000";--0
	    when"0001"=>data_led<="11111001";--1
	    when"0010"=>data_led<="10100100";--2
	    when"0011"=>data_led<="10110000";--3
	    when"0100"=>data_led<="10011001";--4
	    when"0101"=>data_led<="10010010";--5
	    when"0110"=>data_led<="10000010";--6
	    when"0111"=>data_led<="11111000";--7
	    when"1000"=>data_led<="10000000";--8
	    when"1001"=>data_led<="10010000";--9
	    when others=>data_led<="11111111";--No signal; 
       end case;
  	end if;
  end if;
end process;
end behav;