用状态机实现序列检测器
vhdl作业题目二3比特的任意二值序列检测器(101)
3比特的任意二值序列检测器（101）1，设计功能与要求：用状态机设计序列检测器（101）。
设计一个序列检测器，检测的序列流为“101”，当输入信号依次为“101”时输出一个高电平，否则输出为低电平。
2，设计思路：序列检测器是一种同步时序电路，它用于搜索，检测输入的二进制代码串中是否出现指定的代码序列，101序列检测器的原理图如下：CPX Z 010101001100013，状态转移图：本检测器要从一串二进制编码中检测出三位二进制码101，每增加一位相当于增加一个状态，再加上一个初始态，用四个状态可以实现，其Moore型原始状态转移图已给出，如下图：根据状态转移图可以得出Moore型原始状态转移表为：4，源代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity check isport(x:in std_logic;clk,rst:in std_logic;z:out std_logic);end check;architecture arch_check of check istype statetype is(s1,s2,s3,s4);signal present_state,next_state:statetype;beginstate_comb:process(present_state,x)begincase present_state iswhen s1=>z<='0';if x='1'thennext_state<=s2;elsenext_state<=s1;end if;when s2=>z<='0';if x='1'thennext_state<=s2;elsenext_state<=s3;end if;when s3=>z<='0';if x='1'thennext_state<=s4;elsenext_state<=s1;end if;when s4=>z<='1';if x='1'thennext_state<=s2;elsenext_state<=s3;end if;end case;end process state_comb;state_clocked:process(clk,rst)beginif(rst='1')thenpresent_state<=s1;elsif(clk'event and clk='1')thenpresent_state<=next_state;end if;end process state_clocked;end arch_check;5，仿真结果：6，仿真结果分析：如上图所示，当输入第一个101序列时，由于复位信号输出信号Z一直输出低电平，当输入第二个101序列时，在收到最后一个1并在时钟上升沿时z输出一个高电平。
序列信号检测器的设计与实现 实验报告
数字电路与逻辑设计实验实验名称：序列信号检测器的设计与实现学院: 信息与通信工程学院班级: xxxxxxxxxx学号: xxxxxxxxxx班内序号: xx姓名大学霸一、实验课题序列信号检测器的设计与实现二、实验任务及设计要求(1) 熟悉用VHDL语言设计时序逻辑电路的方法。
(2) 熟悉序列信号检测器的设计方法(3) 了解状态机的设计方法用VHDL语言设计实现一个序列信号检测器，当检测到“101”时，输出为“1”；其他情况时，输出为“0”，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
三、设计思路与过程实验需要4个端口，时钟输入clk，数据输入d_in，输出f。
根据老师的要求后面还加入了时钟显示clk_out来保证数据输入在时钟上升沿之前1、设计思路序列检测器有输入信号d_in和输出信号f。
输入输出的的逻辑关系为：当外部输入x第一个为“1”，外部输出Z为“0”；当外部输入x第二个为“0”，外部输出Z为“0”；当外部输入x第三个为“1”，外部输出Z才为“1”。
要判断输入序列中的一段是否为“101”，电路需要用不同的状态来标记。
假设电路的初始状态A,d_in输入第一个“1”，检测器状态由A转换到B,B代表101序列中的第一个“1”，输出为f=0,如果之后继续输入“1”还会保持在这个状态；d_in输入“0”，检测器由B转换到C,C代表101序列中的“0”，输出f=0；d_in输入第三个值“1”时检测到完整的101序列，输出f=1，同时因为输入为“1”，状态由C又转换回B；如果d_in输入第三个值为“0”，状态由C退回到初始状态A，输出f=0。
以上为序列检测器的功能分析。
由此可以画出序列检测器的状态图状态表如下：2、实验过程(1) 用计算机QuartusII 9.0软件新建工程，新建VHDL，写入程序代码，运行调试直至编译成功。
(2) 新建波形仿真软件，设置endtime,输入输出信号，运行，观察仿真结果确认无误。
序列检测器原理
序列检测器原理
序列检测器是一种用来检测和识别输入序列中特定模式的设备或算法。
它能够根据事先给定的规则或模型对输入序列进行分析和判断，并输出相应的结果或响应。
序列检测器通常由以下几个组成部分构成：
1. 输入接口：用于接收输入序列的信号或数据。
2. 存储器：存储检测器的状态信息和输入序列的历史数据。
3. 状态机：用于根据输入序列的不同模式进行状态转换和控制。
4. 判决逻辑：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。
5. 输出接口：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。
序列检测器的工作原理如下：
1. 初始化：将序列检测器的状态设为初始状态，准备接收输入序列。
2. 接收输入：逐个接收输入序列的信号或数据。
3. 状态转换：根据当前状态和输入序列的特征，根据事先设定好的规则或模型进行状态转换。
4. 判决匹配：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。
5. 输出结果：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。
6. 循环操作：重复执行2-5步骤，直至所有的输入序列被处理完毕。
通过以上的工作原理，序列检测器可以有效地检测和识别输入序列中的特定模式。
它在许多应用中都有广泛的应用，如通信领域中的错误检测、模式识别等。
采用状态机设计方法设计的1101序列检测
S2: if(D==1'b0) present_state<=S3; else present_state<=S2;
S3:
if(D==1'b1) present0; S4:
if(D==1'b1) present_state<=S2; else present_state<=S0; default:present_state<=S0; endcase
end //输出与状态寄存器的逻辑关系 assign Q=present_state[4]&~present_state[3]&~present_state[2]&~present_state[1]&~present_state[0]; endmodule
在BASYS 2开发板上的管脚配置如下，最后 一句不能缺： NET "clk" LOC = C11; NET "rest" LOC = G12; NET "D" LOC = P11; NET "Q" LOC = M5; NET "present_state[4]" LOC = G1; NET "present_state[3]" LOC = P4; NET "present_state[2]" LOC = N4; NET "present_state[1]" LOC = N5; NET "present_state[0]" LOC = P6; NET "clk" CLOCK_DEDICATED_ROUTE = FALSE;
always #10 clk=~clk; initial begin #8;D=1; #20;D=1; #20;D=0; #20;D=1; #20;D=1; #20;D=1; #20;D=0; #20;D=0; #20;D=1; #20;D=0; #20;D=0; end endmodule
序列检测器 verilog
五邑大学实验报告实验课程名称序列检测器院系名称：＿＿信息学院＿＿＿＿＿专业名称：＿＿电子信息工程＿＿＿实验项目名称：＿EDA实验＿＿＿＿班级ap07053 学号：＿ap*******＿＿＿报告人：＿＿黃少昌＿＿＿＿实验五序列检测器一、实验目的：1、掌握用Verilog HDL实现状态机的方法；2、利用状态机设计一个序列检测器。
二、实验原理：序列检测器在数据通讯，雷达和遥测等领域中用与检测步识别标志。
它是一种用来检测一组或多组序列信号的电路。
例如检测器收到一组串行码｛1110010｝后，输出标志1，否则，输出0。
考查这个例子，每收到一个符合要求的串行码就需要用一个状态进行记忆。
串行码长度为7位，需要7个状态；另外，还需要增加一个“未收到一个有效位”的状态，共8个状态；S0~S7，状态标记符的下标表示有几个有效位被读出。
画出状态转换图，如图5-1所示，很显然这是一个莫尔状态机。
8个状态机根据编码原则可以用3位二进制数来表示。
图 5-1 序列检测器状态变化图三、设计任务及要求：1、用状态机实现一序列检测器，即检测到串行码｛1110010｝后，检测器输出1，否则输出0；2、设计输入采用Verilog HDL语言；3、对设计进行仿真；4、把设计下载到试验箱验证。
四、设计提示：1、状态机是实验时序电路的有效工具，用状态机实现时序检测器就是典型例子；2、状态机的Verilog HDL 实现基本有固定模式，参见教程《数字系统设计与Verilog HDL》（第二版）第271~272页。
3、状态机实现的要点是在每个状态下，当时钟有效沿到来时，判断输入值是什么，然后决定下一状态跳转到什么地方。
五、给出设计的源程序：module seq(in,out,state,clk,reset);input in,clk,reset; output out;output[2:0]state;reg[2:0]state;reg out;parameter s0='d0,s1='d1,s2='d2,s3='d3,s4='d4,s5='d5,s6='d6,s7='d7; always @(posedge clk)begin if(reset) begin state<=s0;out<=0;endelse casex(state)s0:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s1;out<=0;endends1:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s2;out<=0;endends2:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s3;out<=0;endends3:beginif(in==0) begin state<=s4;out<=0;endelse begin state<=s3;out<=0;endends4:beginif(in==0) begin state<=s5;out<=0;endelse begin state<=s1;out<=0;endends5:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s6;out<=0;endends6:beginif(in==0) begin state<=s7;out<=1;endelse begin state<=s2;out<=0;endends7:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s1;out<=0;endenddefault:state<=s0;endcaseendendmodule六、给出序列检测器的仿真波形图：七、心得体会：此次实验，我觉得既锻炼了我们的设计，由简单的抽象理解到实际认知。
实验三_用状态机实现序列检测器的设计
实验三_用状态机实现序列检测器的设计引言：序列检测器是一类常用的电子设计电路，它在接收到特定的输入序列时，会产生特定的输出序列。
在许多应用场景中，如通信系统、数字信号处理和自动控制等领域，序列检测器都发挥着重要的作用。
本实验将利用状态机的概念，设计并实现一个简单的序列检测器。
一、序列检测器的设计原理序列检测器的设计原理基于状态机的思想。
状态机是一种抽象的计算模型，它由一组状态、一组输入和一组转移动作组成。
在序列检测器中，输入序列被连续地输入，状态也会根据输入进行不断变化。
当状态机检测到了预设的特定输入序列时，就会产生相应的输出序列。
二、序列检测器的设计步骤1.确定输入和输出序列：首先确定所需检测的输入序列和对应的输出序列，这将决定状态机的状态转移条件。
2.绘制状态转移图：根据输入和输出序列，绘制状态转移图，即用状态变量和状态转移条件表示状态转移关系。
3.设计状态机的状态转移表：根据状态转移图，将所有可能的状态转移关系整理为一个状态转移表。
4.实现状态机的代码逻辑：根据状态转移表，编写代码实现状态机的逻辑功能。
三、设计实例在本实验中，我们以一个简单示例为例，演示序列检测器的设计流程。
假设输入序列为0101，当检测到该输入序列时，输出序列为011.确定输入和输出序列：输入序列为0101，输出序列为012.绘制状态转移图：根据输入和输出序列，绘制状态转移图如下：0/00，S0，1/1/1说明：状态S0表示未检测到特定输入序列，状态S1表示检测到特定输入序列。
3.设计状态机的状态转移表：根据状态转移图，得到状态转移表如下：输当前状态，0，1S0，S0，S1S1，S0，S14.实现状态机的代码逻辑：根据状态转移表，编写代码实现状态机的逻辑功能，伪代码如下：if (当前状态 == S0)if (输入 == 0)当前状态=S0;输出=0;} else if (输入 == 1)当前状态=S1;输出=0;}} else if (当前状态 == S1)if (输入 == 0)当前状态=S0;输出=1;} else if (输入 == 1)当前状态=S1;输出=1;}}四、实验总结本实验利用状态机的思想，设计并实现了一个简单的序列检测器。
序列检测器_实验报告
一、实验目的1. 理解序列检测器的工作原理和设计方法；2. 掌握时序电路的经典设计方法；3. 学习使用Verilog HDL语言进行状态机的设计；4. 通过实验验证序列检测器的功能。
二、实验原理序列检测器是一种同步时序电路，用于检测输入的一串二进制编码。
当输入序列与预设的编码相匹配时，输出高电平；否则，输出低电平。
序列检测器在数字通信、安全防盗、密码认证等领域有着广泛的应用。
序列检测器的基本工作原理如下：1. 预设一个编码序列，称为目标序列；2. 当输入序列与目标序列相匹配时，输出高电平；3. 当输入序列与目标序列不匹配时，输出低电平。
三、实验器材1. PC机一台；2. EDA教学实验系统一台；3. 下载电缆一根（已接好）；4. 导线若干。
四、实验步骤1. 设计序列检测器的Verilog代码；2. 在EDA教学实验系统上编译、仿真和下载Verilog代码；3. 连接实验电路，下载Verilog代码；4. 通过逻辑分析仪观察输出波形，验证序列检测器的功能。
五、实验内容1. 设计一个长度为4位的序列检测器，目标序列为1001；2. 设计一个长度为8位的序列检测器，目标序列为11001001；3. 通过实验验证序列检测器的功能。
六、实验代码```verilogmodule seqdet(input clk, // 时钟信号input rst, // 复位信号input [3:0] din, // 输入序列output reg out // 输出信号);// 定义状态localparam [1:0] IDLE = 2'b00,MATCH = 2'b01,NOMATCH = 2'b10;// 状态寄存器reg [1:0] state, nextstate;// 输出函数always @(posedge clk or posedge rst) beginif (rst) beginstate <= IDLE;out <= 1'b0;end else beginstate <= nextstate;out <= (state == MATCH) ? 1'b1 : 1'b0; endend// 激励函数always @() begincase (state)IDLE: beginif (din == 4'b1001) beginnextstate = MATCH;end else beginnextstate = NOMATCH;endendMATCH: beginnextstate = IDLE;endNOMATCH: beginnextstate = IDLE;enddefault: beginnextstate = IDLE;endendcaseendendmodule```七、实验结果与分析1. 长度为4位的序列检测器：当输入序列为1001时，输出高电平；当输入序列不为1001时，输出低电平。
实验三用状态机实现序列检测器的设计
仿真，分析结果
4、锁引脚
1）根据DE2_pin_assignments文件内容、格式制作 本设计引脚对应文件的引脚锁定文件： XUELIEQI.csv
• 由Processing->generate functional simulation netlist，提取功能仿真的网表
• 由processing -> start simulation 进行功能仿 真，并对结果进行分析。
• 时序仿真
• 由assignments->settings,更改仿真器的设置为 时序仿真：timing
• 双击波形文件下的空白区，得到如下对话框，点 击Noder Finder
弹出下面的对话框，单击List，选中AB、CLK、CLR 、DIN、Q几个端口，单击>_后，点击OK
• 由edit->end time ，设定仿真终止时间为 1us, 选中CLK点击 设置周期是10ns，
并对CLR,DIN作相应设置
• 由assigments->settings，对仿真工具设定为功 能仿真，并将激励文件调入
• 由Processing->generate functional simulation netlist，提取功能仿真的网表
• 由processing -> start simulation 进行功能仿
实验三 用状态机实现序列检测器的设计
任务分析
• 本次实验的核心是：应用有限状态机设计思路， 检测输入的串行数据是否是”11100101”。
101序列检测器原理
101序列检测器原理你想啊，就像我们在生活里找东西一样，这个序列检测器呢，就是在一堆数字或者信号里找特定的“宝贝”，这个宝贝就是101这个序列啦。
那它到底是怎么做到的呢？这就像是一场超级有趣的寻宝游戏呢。
我们先得有个小“机关”，这个机关就是状态机啦。
状态机就像是一个有着不同状态的小机器人，它可以在不同的情况下做出不同的反应。
比如说，最开始的时候，它有个初始状态，就像是小机器人在休息，啥都还没开始找呢。
当它接收到第一个信号的时候，如果这个信号是1，那它就会进入一个新的状态，这个状态就像是小机器人开始警觉起来啦，觉得可能找到了宝贝的开头。
要是这个信号是0呢，那它就还在初始状态，就像小机器人打了个盹儿，觉得还不是时候。
然后呢，当它处于那个警觉状态的时候，如果下一个信号是0，那它就进入到一个中间状态啦，这个状态就像是小机器人在心里默默记着，已经有了个1，现在又有个0，离目标更近一步喽。
要是下一个信号是1呢，那它就得回到初始状态重新开始找啦，就像小机器人发现自己找错了路，得重新出发。
当它在中间状态的时候，如果下一个信号是1，哇塞，那就找到了101这个宝贝啦，小机器人就可以欢呼起来啦，就像我们找到了藏起来的小糖果一样开心。
要是下一个信号是0呢，那它又得回到初始状态重新开始找喽。
这个101序列检测器啊，在实际生活里用处可大啦。
比如说在数字通信里，就像是一个超级小侦探。
它能在那些乱乱的数字信号流里，把101这个特定的序列给找出来。
这就好比在一堆信件里，找到一封特别标记的信一样。
再想象一下，在电路里呢，它也像是一个聪明的小管家。
电路里有各种各样的信号在跑来跑去，101序列检测器就能把那些符合101序列的信号给挑出来，然后进行特殊的处理，就像小管家把特别的东西单独放到一个小盒子里一样。
而且哦，这个原理其实也没有那么难理解啦。
就像我们玩游戏的时候，有一定的规则，按照规则走就能达到目的。
101序列检测器也是按照它自己的小规则，在那些数字或者信号里游刃有余地找到目标。
序列检测器
port(clk,rst,din:in std_logic;
z:out std_logic);
end exp_detect1;
architecture bhv of exp_detect1 is
type state_type is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6); ---状态定义
前者次态和输出均取决于现态和当前输入，后者下一状态取决于当前状态和当前输入，但其输出仅取决于当前状态。
（2）type 语句如何定义状态机状态？注意事项有什么？
答：type 语句可以定义新的数据类型格式：
type 数据类型名 is (元素列表)。
例：
type state_type is (s0, s1, s2, s3, s4);
end if;
when s6=>
if din='0' then
state<=s0;
else
state<=s2;
end if;
end case;
end if;
end process;
process(state,din) ---输出设置
begin
case state is
when s6=>
if din='0' then
type 数据类型名 is （元素列表）
（2）设计步骤
①根据设计要求确定状态机类型。
②列出状态机的状态和输出，分析状态转移关系并化简。
③依据选定状态机类型，绘制状态图。
④编写VHDL定义状态，并建立状态机进程。
⑤编写VHDL描述状态的转移及输出，从而完成状态机设计。
序列检测器 实验报告
序列检测器实验报告序列检测器是一种常见的信号处理技术，广泛应用于通信、雷达、生物医学和金融等领域。
本文将介绍序列检测器的原理、实验设计和实验结果，并对其应用进行讨论。
一、序列检测器的原理序列检测器是一种用于检测和识别输入信号序列的设备或算法。
它通过对输入信号进行观测和分析，判断信号是否符合特定的模式或规律。
常见的序列检测器包括有限状态机、卷积神经网络和隐马尔可夫模型等。
有限状态机是一种基本的序列检测器，它由一组状态和状态之间的转移规则组成。
在每个时刻，输入信号会触发状态之间的转移，最终达到一个终止状态。
通过定义状态和转移规则，可以实现对输入信号序列的检测和识别。
二、实验设计本实验旨在设计并实现一个简单的序列检测器，用于检测二进制信号序列中是否存在特定的模式。
实验使用MATLAB软件进行仿真，并基于有限状态机的原理进行设计。
1. 实验步骤（1）定义有限状态机的状态和转移规则；（2）生成一组随机的二进制信号序列作为输入；（3）根据状态和转移规则，对输入信号进行观测和分析；（4）判断输入信号是否符合特定的模式，并输出检测结果。
2. 实验参数为了简化实验设计，我们假设输入信号序列中的模式为"110"。
具体的状态和转移规则如下：（1）初始状态为S0；（2）当输入为"1"时，状态转移为S1；（3）当输入为"0"时，状态转移为S0；（4）当当前状态为S1且输入为"0"时，状态转移为S2；（5）当当前状态为S2且输入为"1"时，状态转移为S3；（6）当当前状态为S3且输入为"0"时，状态转移为S0。
三、实验结果经过实验设计和仿真，我们得到了以下实验结果：1. 输入信号序列：1011010110112. 检测结果：存在模式"110"通过对输入信号序列进行观测和分析，我们成功地检测到了模式"110"的存在。
实验三：状态机实现序列检测器设计
实验三：状态机实现序列检测器设计《FPGA》课程报告设计题目：状态机实现序列检测器设计学生班级：学生学号：学生姓名：指导教师：时间：成绩：一、实验目的：1.理解有限状态机的概念；2. 掌握有限状态机的状态图的画法及其含义二、实验原理：本次实验的内容是：应用有限状态机设计思路，检测输入的串行数据是否是”11100101”，本次实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成。
1.并行数据转串行数据模块功能是：可以异步复位，可以在时钟控制下，将并行输入数据din[7:0]，按照din[7]，din[6]，din[5]，din[4]，din[3]，din[2]，din[1]，din[0]的顺序输出至串行检测模块的输入端口din。
2.串行检测模块：输入信号：DIN-----1bit的串行输入数据CLK-----同步输入时钟CLR ------异步清零信号，当CLR=1，系统输出置0，否则，系统正常工作输出信号： AB--------4bits数据，如果系统检测到“11100101”这8bit的输入，AB=4’b1010，否则，AB=4’b1011.三、实验过程：1.首先建立一个新的工程，添加一个新的Verilog Module文件，然后写入并行数据转串行数据模块的代码，代码如下：然后执行综合，确认无误后，新建一个Test Bench WaveForm文件，进行仿真，仿真图如下：2.再新建一个Verilog Module文件，在其中写入串行检测模块的代码，代码如下：然后执行综合，确认无误后，新建一个Test Bench WaveForm文件，进行仿真，仿真图如下：3. 再新建一个Verilog Module文件，数码管显示模块的代码，代码如下：然后执行综合，确认无误后，新建一个Test Bench WaveForm文件，进行仿真，仿真图如下：4.编写顶层文件，将上面三个模块例化在一起，代码如下：然后将新的顶层文件经行综合，确认无误后，新建一个Test Bench WaveForm文件，进行仿真，仿真图如下：5.添加消抖模块，然后编写新的顶层文件，将消抖模块与上面的模块例化在一起，代码如下：保存后生成新的顶层文件：6.完成以上操作后，执行综合确认无误，经行锁引脚操作：锁引脚完成后，编辑、修改约束文件：7. 生成下载配置文件,下载到开发板进行经行验证。
采用-EDA实验五-用状态图输入法实现序列检测器
EDA实验五用状态图输入法实现序列检测器一、实验目的：了解序列检测器的基本原理，Mealy型和Moore型状态机的基本原理,掌握状态图输入法实现序列检测器的方法，并进行分析和仿真验证。
二、实验内容：本实验内容是：用状态图输入法设计一个序列检测器，若检测器收到一组码流1110010则输出为1,否则输出为0。
三、实验方法：实验方法：采用基于FPGA进行数字逻辑电路设计的方法。
采用的软件工具是QuartusII软件仿真平台,采用的硬件平台是Altera EPF10K20TI144_4的FPGA试验箱。
实验步骤:1、绘制状态图。
打开QuartusII软件平台，建立工程文件夹,工程文件夹名称为exp_detect3.然后点击File中的New建立一个状态图文件（用State Machine File命令)，然后设置并生成状态图。
2、按照实验箱上FPGA的芯片名更改编程芯片的设置。
操作是点击Assign/Device,选取芯片的类型.3、编译与调试。
确定状态图文件为当前工程文件，点击Complier进行文件编译.编译结果有错误或警告，则将要调试修改直至文件编译成功。
4、波形仿真及验证。
在编译成功后，点击Waveform开始设计波形。
点击“insert the node",按照程序所述引脚，任意设置各输入节点的输入波形…点击保存按钮保存。
5、FPGA芯片编程及验证,应记录实验结果进行分析。
四、实验过程:用状态图输入法实现序列检测器：1、建立工程文件，工程文件夹的名称为exp_detect3，工程名和顶层实体名称为exp_detect3.工程建立过程中平台设置设置如下图所示:2、工程建好后，即进行状态图的输入。
具体过程如下：选择菜单File->New—>State Machine File命令，打开State Machine Editor窗口，如下图所示:然后选择Tools-〉State Machine Wizard 命令，弹出如下所示状态机创建向导对话框。
序列检测器实验报告
#### 实验目的1. 理解序列检测器的工作原理；2. 掌握时序电路的经典设计方法；3. 学习使用Verilog HDL语言进行状态机的设计；4. 验证序列检测器在实际电路中的性能。
#### 实验原理序列检测器是一种同步时序电路，用于检测特定的串行码序列。
它能够识别并响应特定长度的二进制序列，一旦检测到匹配序列，就会产生一个输出信号。
序列检测器在数字通信、数据存储和信号处理等领域有着广泛的应用。
#### 实验器材1. PC机一台；2. FPGA开发板；3. 下载电缆一根；4. 信号发生器；5. 示波器；6. 连接线若干。
#### 实验步骤1. 设计序列检测器：使用Verilog HDL语言设计一个序列检测器，该检测器能够检测到特定的序列，如“101”。
2. 实现状态机：将序列检测器设计为一个状态机，通过定义状态和状态转移图来实现序列检测功能。
3. 代码编写与仿真：在FPGA开发板上编写Verilog代码，并使用仿真软件进行功能验证。
4. 硬件实现：将Verilog代码下载到FPGA开发板上，通过信号发生器生成测试序列，并使用示波器观察输出信号。
5. 性能测试：测试序列检测器在实际电路中的性能，包括检测速度、误检率等。
#### 实验内容1. 状态机设计：根据序列检测器的要求，设计状态转移图，并定义状态编码。
2. Verilog代码编写：使用Verilog HDL语言编写序列检测器的代码，包括模块定义、信号定义、状态定义、状态转移和输出逻辑等。
3. 仿真验证：使用仿真软件对Verilog代码进行功能验证，确保序列检测器能够正确地检测到指定序列。
4. 硬件下载与测试：将Verilog代码下载到FPGA开发板上，生成测试序列，并使用示波器观察输出信号，验证序列检测器的实际性能。
#### 实验结果与分析1. 仿真结果：在仿真软件中，序列检测器能够正确地检测到指定序列“101”，输出信号符合预期。
2. 硬件测试结果：在FPGA开发板上，序列检测器能够正确地检测到指定序列“101”，输出信号与仿真结果一致。
实验八用状态机实现序列检测器的设计
实验八用状态机实现序列检测器的设计
1、实验目的
本实验旨在通过状态机的设计实现一个序列检测器，该序列检测器可
以检测01序列中可编程的模式，并实现相应的响应动作。
2、实验原理
序列检测器是一种有限状态机，由一系列状态和一系列触发器组成，
可以检测特定的序列，并拥有一定的驱动和响应动作。
根据所检测的序列，检测器通过触发器设置能够自动的转换到特定的状态，触发器的设置可以
根据需要进行调整，从而实现不同的序列和不同的响应动作。
3、实验内容
（1）状态机的设计
状态机的设计分为状态图设计和状态表设计两部分，在状态图设计中，绘制出起始状态、可能的转移状态以及相应的触发器， shown by figure 1 below . 再根据实验的要求，结合状态图和状态表，确定每一个触发器
的对应的转移状态以及响应动作， shown by table 1 below .
（2）用VHDL编程实现状态机
在VHDL中，可以实现上面的状态机，用自定义的类型定义状态、触
发器、响应动作以及转移条件，将状态图转换成可执行的VHDL代码，shown by listing 1 below .
（3）VHDL代码的仿真
在仿真中，可以根据状态图测试序列检测器的功能，确保能够检测出正确的模式，并实现预期的响应动作， shown by figure 2 below.
4、实验结果。
实验五用状态机实现序列检测器的设计
实验五用状态机实现序列检测器的设计
一、背景简介
序列检测器是用来检测输入字符串中是否存在特定序列的字符串检测器。
在现代的工业控制中，序列检测器的应用十分广泛，例如机器操作指令的检测，机器人的动作序列检测，机械手的加工步骤检测等等，它们可以用在几乎所有的自动控制系统中，既提高了系统的可靠性，又提高了系统的运行效率。
二、状态机实现序列检测器
1）概念介绍
状态机是一种形式语言，它用于模拟系统的状态和行为，并用来表示系统的变化，可以用于描述和分析控制系统的性能。
根据状态机的不同表示形式，可以分为状态转换表，状态转移图，状态转移矩阵，状态表和状态图。
采用状态机实现序列检测器，首先需要建立一个状态机图，状态机图需要有起点和终点，以及从一个状态到另一个状态的转移规则。
根据输入的字符串，每次转移到下一个状态，直到终止状态，如果在该过程中没有终止状态，或终止状态不是指定的终止状态，则检测字符串不包含特定的序列字符。
2）具体实现。
实训八 用状态机实现序列检测器的设计
实训八用状态机实现序列检测器的设计一、实训目的1.掌握一种状态机的设计方法2.用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试二、实训器材1.EDA实验箱1台2.微型计算机1台3.MAX＋PLUSII10.2软件1套4.下载电缆1条三、实训原理序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例中描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这一串序列数高位在前（左移）串行进入检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
四、设计程序（参考程序）LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCHK ISPORT( DIN，CLK，CLR : IN STD_LOGIC ; --串行输入数据位/工作时钟/复位信号AB : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --检测结果输出END SCHK;ARCHITECTURE behav OF SCHK ISSIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 8 ;SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --8位待检测预置数BEGIND <= "11100101 " ; --8位待检测预置数PROCESS( CLK, CLR )BEGINIF CLR = '1' THEN Q <= 0 ;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --时钟到来时，判断并处理当前输入的位CASE Q ISWHEN 0=> IF DIN = D(7) THEN Q <= 1 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 1=> IF DIN = D(6) THEN Q <= 2 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 2=> IF DIN = D(5) THEN Q <= 3 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 3=> IF DIN = D(4) THEN Q <= 4 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 4=> IF DIN = D(3) THEN Q <= 5 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 5=> IF DIN = D(2) THEN Q <= 6 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 6=> IF DIN = D(1) THEN Q <= 7 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 7=> IF DIN = D(0) THEN Q <= 8 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN OTHERS => Q <= 0 ;END CASE ;END IF ;END PROCESS ;PROCESS( Q ) --检测结果判断输出BEGINIF Q = 8 THEN AB <= "1010" ; --序列数检测正确，输出“A” ELSE AB <= "1011" ; --序列数检测错误，输出“B” END IF ;END PROCESS ;END behav ;提示：若对于D <= "11100101 "，电路需记忆：初始状态、1、11、111 、1110 、11100、111001、1110010、11100101 共9种状态。
序列检测器的设计实验报告
序列检测器的设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是设计一个能够检测特定序列的数字逻辑电路，即序列检测器。
通过设计和实现这个电路，深入理解数字电路的基本原理和设计方法，掌握状态机的概念和应用，提高逻辑分析和电路设计的能力。
二、实验原理序列检测器是一种能够在输入数据流中检测特定序列的电路。
它通常由状态机实现，状态机根据输入的变化在不同的状态之间转移，并在特定的状态下输出检测结果。
以检测序列“1011”为例，我们可以定义以下几个状态：状态 S0：初始状态，等待输入。
状态 S1：接收到“1”，等待下一个输入。
状态 S2：接收到“10”，等待下一个输入。
状态 S3：接收到“101”，等待下一个输入。
状态 S4：接收到“1011”，输出检测成功信号。
根据状态转移和输出的规则，可以画出状态转移图，并根据状态转移图设计相应的逻辑电路。
三、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、逻辑门芯片（如与门、或门、非门等）3、示波器4、电源四、实验步骤1、分析设计要求，确定状态转移和输出规则，画出状态转移图。
2、根据状态转移图，列出状态转换表，确定每个状态下的输入和输出。
3、使用卡诺图或其他逻辑化简方法，对状态转换表进行化简，得到最简的逻辑表达式。
4、根据逻辑表达式，选择合适的逻辑门芯片，在实验箱上搭建电路。
5、连接电源和示波器，对电路进行测试。
输入不同的序列，观察输出是否符合预期。
五、实验电路设计以下是检测序列“1011”的逻辑电路设计：状态变量定义：设当前状态为 Q1Q0，其中 Q1 为高位，Q0 为低位。
状态转移方程：Q1(n+1) ＝ Q1Q0 ＋ XQ1' （其中 X 为输入）Q0(n+1) ＝ XQ0' ＋ Q1Q0输出方程：Y ＝ Q1Q0X根据上述方程，使用与门、或门和非门搭建电路。
六、实验结果与分析在实验中，输入了不同的序列，包括“1011”以及其他随机序列。
通过示波器观察输出，当输入序列为“1011”时，输出为高电平，表示检测成功；当输入其他序列时，输出为低电平，表示未检测到目标序列。
时序电路设计-101序列检测器
数字逻辑设计及应用课程设计报告姓名：雷蕾学号：2010012030036选课号：设计题号： 5一．设计题目：设计101序列检测器二．设计要求要求使用状态机设计一个序列检测器，检测输入数据，当输入中出现101时，输出1，否则输出为0。
不进行重复判断，即当出现10101…时，输出为00100…判断的具体流程如下：1.电路复位，进入状态S0，等待输入2.S0状态下：如果输入为0，则停留在S0，如果输入为1，则跳转到S13.S1状态下：如果输入为0，则跳转到S2，如果输入为1，则停留在S14.S2状态下：如果输入为1，则输出1，并跳转到S0，如果输入为0，则输出0，并跳转到S0检测器电路实现：时钟信号，1 bit输入待判断信号，1bit输出判断结果。
三．设计过程1.设计方案：通过使用ISE编写verilog语言，实现以下过程：1s3只有当s3接收到的输入信号为1的时候，输出才会为1，其余时候输出都为0.2.设计程序：模块文件：`timescale 10ns/1ns//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Company:// Engineer://// Create Date: 21:02:40 06/06/2012// Design Name:// Module Name: abcd// Project Name:// Target Devices:// Tool versions:// Description://// Dependencies://// Revision:// Revision 0.01 - File Created// Additional Comments://////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// module abcd(input reset,input clk,input ipt,output reg result);parameter [1:0] s0 = 2'b00, s1 = 2'b01, s2 = 2'b10;reg[1:0] state;always @ (posedge clk)beginif(reset)beginstate<=s0;result<=0;endelsebegincase(state)s0:beginif(ipt==0)beginstate<=s0;result<=0;endelse.beginstate<=s1;result<=0;endends1:beginif(ipt==0)beginstate<=s2;result<=0;endelsebeginstate<=s1;result<=0;endends2:beginif(ipt==0)beginstate<=s0;result<=0;endelsebeginstate<=s0;result<=1;endenddefault:beginstate<=s0;result<=0;endendcaseendendendmodule测试文件：`timescale 10ns / 1ps////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //// Company:// Engineer://// Create Date: 23:05:50 06/06/2012// Design Name: test_detector// Module Name: D:/TDDOWNLOAD/fortwo2/haha.v// Project Name: fortwo2// Target Device:// Tool versions:// Description://// Verilog Test Fixture created by ISE for module: test_detector//// Dependencies://// Revision:// Revision 0.01 - File Created// Additional Comments://////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //module haha;module test_detector();reg clk;reg reset;reg ipt;wire result;reg[20:0] indata=20'b101001110011011110110;integer i;initial clk=1;always #1 clk=~clk;initialbeginreset=1;ipt=0;#4reset=0;for(i=0;i<21;i=i+1)beginipt=indata[i];#2;end#10$stop;endabcd detector_instance(.clk(clk),.reset(reset),.ipt(ipt),.result(result));endmodule3.仿真结果四．设计结论(包括：设计结果分析、设计中遇到的问题、设计心得和体会等) 1.设计结果分析：以时钟信号的一个周期为基准，有仿真结果可看出，当输入（ipt）为连续的一个周期高一个周期的低一个周期的高（即101）时，输出（result）为高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 实验目的
掌握利用有限状态机实现一般时序逻辑分析的方法，了解一般状态机的设计与应用。
2 实验内容
设计一序列检测器并在 SmartSOPC 实验箱上进行硬件测试。利用 Quartus ||软件进行设
计、仿真验证，最后进行引脚锁定并完成硬件测试。用 K3 控制复位；K4 控制状态机的时
硬 对模块的各端口说明如下：
clock
系统时钟输入（48MHz）
key[3..0]
按键输入
disp[3..0]
序列检测器检测结果输入（显示于数码管 8）
sda
串行序列码输出
clkout
序列检测器状态机时钟输出
rstout
序列检测器复位信号输出
dat[7..0]
检测预置数输出
led7..0]
LED 输出
239
seg[2]
167
dig[1]
159
key[0]
121
seg[3]
168
dig[2]
162
key[1]
122
seg[4]
165
dig[3]
161
key[2]
123
seg[5]
166
dig[4]
236
key[3]
124
seg[6]
163
dig[5]
237
clock
28
（6）将 schk_top.bdf 设置为顶层实体，对该工程进行全程编译处理，若在编译过程中发现 错误，则找出错误并更正错误，直至编译成功为止。 （7）硬件连接、下载程序。
//显示 5
4'h6:seg_r = 8'h82;
//显示 6
4'h7:seg_r = 8'hf8;
//显示 7
星
4'h8:seg_r = 8'h80; 4'h9:seg_r = 8'h90;
//显示 8
红
—袁 //显示 9
4'ha:seg_r = 8'h88;
言 //显示 a
4'hb:seg_r = 8'h83;
//时钟分频计数器 //内部寄存器
//消抖寄存器 //数码管扫描计数器
//数码管扫描显存 //分频时钟,用于消抖和扫描 //按键消抖输出
assign dat = dat_r; assign led = ~led_r; assign seg = seg_r; assign dig = dig_r;
//时钟分频部分
buff <= dout1 | dout2 | dout3; end
assign key_edge = ~(dout1 | dout2 | dout3) & buff;
always @(posedge clock)
begin
星
if(key_edge[0]) cnt2 <= cnt2 + 1'b1;
红 袁 —
5 实验程序
模块 1 为：
module schk_test(clock,key,sda,clkout,rstout,dat,disp,led,seg,dig);
//外接 I/O 口
input clock;
//系统时钟
input[3:0]key;
//按键输入
output[7:0]led;
//输出接 LED
parameter
S0 = 4'd0, S1 = 4'd1, S2 = 4'd2, S3 = 4'd3, S4 = 4'd4, S5 = 4'd5, S6 = 4'd6, S7 = 4'd7, S8 = 4'd8;
//状态机参数
assign disp = disp_r;
//输出检测结果
星
红
always @(posedge clk or negedge rst)
input
sda;
input
clk;
input
rst;
input[7:0]dat;
//序列检测模块 //串行序列码输入 //时钟信号输入 //复位信号输入
//输入待检测预置数
output[3:0] disp;
//检测结果输出
reg[3:0] disp_r; reg[3:0] state;
//检测结果输出寄存器 //状态机寄存器
seg[7..0]
数码管段输出
dig[7..0]
数码管位输出
4 实验步骤
（1）启动 Quartus||建立一个空白工程，然后命名为 schk_top.qpf。
（2）新建 VerilogHDL 源程序文件 schk_test（测试信号生成模块），输入程序代码并保存，
将 Verilog HDL 源程序文件转换成图形文件。若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误， 直至编译成功为止。 （3）新建 Verilog HDL 源程序文件 schk_v（序列检测模块），输入程序代码并保存，将 Verilog HDL 源程序文件转换成图形文件。若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编 译成功为止。 （4）新建图形设计文件命名为 schk_top.bdf 并保存，其模块原理图如下：
//串行序列码输出
//数码管扫描显示部分 always @(posedge clock) begin
if(div_clk) cnt3 <= cnt3 + 1'b1;
end
//定义上升沿触发进程
always @(posedge clock)
begin
if(div_clk)
begin
星
case(cnt3) 3'd0:disp_dat = data[7:4];
case(disp_dat)
//七段译码
4'h0:seg_r = 8'hc0;
//显示 0
4'h1:seg_r = 8'hf9;
//显示 1
4'h2:seg_r = 8'ha4;
//显示 2
4'h3:seg_r = 8'hb0;
//显示 3
4'h4:seg_r = 8'h99;
//显示 4
4'h5:seg_r = 8'h92;
言 码做记忆分析，直到在连续检测中所收到的每一位二进制码都与预置序列码对应相同。在检
语 测过程中，只要有一位不相等都将回到初始状态重新开始检测，不考虑重叠的可能。
设计 （2）为了配合硬件测试，需要设计一个测试模块（schk_test）,该模块主要产生序列检测器 件 所需的时钟、复位、串行输入序列码及预置数等信号。
的数累增；再按 1 次 K1 后，按 K2 则数码管 1 显示的数累增，如此循环。
3 实验原理
星 红 （1）序列检测器可用于检测由二进制码组成的脉冲序列信号。当序列检测器连续收到一组
袁 串行二进制码后，如果这组序列码与检测器中预先设置的序列码相同，则输出 1，否则输出
— 0。这种检测的关键是必须收到连续的正确码，所以要求检测器必须对前一次接受到的序列
//选择第一个数码管显示
3'd4:dig_r = 8'b11110111;
//选择第二个数码管显示
3'd7:dig_r = 8'b11111110;
//选择第八个数码管显示
default:dig_r = 8'b11111111;
endcase
end
end
always @(disp_dat)
begin
if((key_edge[1])&&(cnt2==2'b01)) data[3:0] <= data[3:0] + 1'b1; end
//序列码低 4 位 //下降沿检测
always @(posedge clock)
//预置数高 4 位
begin if((key_edge[1])&&(cnt2==2'b10)) dat_r[7:4] <= dat_r[7:4] + 1'b1;
星 //按键 3 复位
assign clkout = buff[3];
红 //按键 4 时钟 袁
—
always @(posedge clock)
言
begin
语
if(key_edge[2])
计 //按键 3 复位
begin
设
硬件 data_shift = {1'b0,data};
led_r = 8'd0;
always @(posedge clock)
begin
if (count < 17'd120000)
begin
count <= count + 1'b1;
星
div_clk <= 1'b0; end
红 袁 —
else
言
begin
语
count <= 17'd0;
计
div_clk <= 1'b1;
设
end end
语//显示 b
4'hc:seg_r = 8'hc6;
计//显示 c
4'hd:seg_r = 8'ha1;
设 //显示 d
硬件 4'he:seg_r = 8'h86;
4'hf:seg_r = 8'h8e;