序列检测器的设计 实验报告.doc
实验6 序列检测器的设计
实验6 序列检测器的设计一、实验目的1、掌握序列检测器的工作原理2、学习利用用状态机进行简单的数字系统设计,掌握一般状态机的VHDL描述。
二、实验原理1、序列检测器的基本工作原理序列检测器用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号,在数字通信中有着广泛的应用。
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。
2、状态机的基本设计思想在状态连续变化的数字系统设计中,采用状态机的设计思想有利于提高设计效率,增加程序的可读性,减少错误的发生几率。
同时,状态机的设计方法也是数字系统中一种最常用的设计方法。
一般来说,标准状态机可以分为摩尔(Moore)机和米立(Mealy)机两种。
在摩尔机中,其输出仅仅是当前状态值的函数,并且仅在时钟上升沿到来时才发生变化。
米立机的输出则是当前状态值、当Array前输出值和当前输入值的函数。
在本实验中,要设计一个8位序列检测器,外部接口如图6.1所示。
它可以实现对序列码“10001110”的检测。
当它在一串二进制码中连续地检测出8位图6.2 序列检测器的状态转换图(预置码为“10001110”)三、实验内容1、在QuartusII 环境下,编写8位序列检测器的VHDL源程序,文件名为“SERIAL _CHK.VHD”,并对其进行编译和仿真。
(SERIAL _CHK.VHD的参考程序见本实验思考题后)2、对设计的序列检测器进行锁定引脚、编程下载和硬件测试。
建议选用实验电路NO.8,用键7(PIO11)控制复位信号CLR;键6(PIO9)控制状态机工作时钟CLK;待检测串行序列输入DIN接PIO10(左移,最高位在前);输出Y接PIO39~PIO36(显示于数码管6)。
11001序列检测器设计实训报告
电子技术设计实训报告指导教师:**小组成员:*201458244**201458244**201458244**201458244*成绩评定:教师签名:评定时间设计1.题目:“11001”序列检测器。
原始条件:逻辑器件:CMOS门电路集成芯片:74SL20 74LS00 74LS1122.要求完成设计的主要任务:1)能够运用数字逻辑的理论和方法,把时序逻辑电路设计和组合逻辑电路设计相结合,设计一个有实际应用的数字逻辑电路。
2)使用同步时序逻辑电路的设计方法,设计“11001”序列检测器。
写出设计中的过程。
画出课程设计图。
3)在试验设备上,使用74SL20 74LS00 74LS112集成电路连接、调试和测试“11001”序列检测器电路。
3.小组成员分工*设计序列*电子版实验报告,化简卡诺图*:画电路图、仿真电路图*:检查设计失误、物理机电路连线电路分析设计过程4.逻辑抽象:初始状态SS:11:11S2:110S3S:11004:11001S5根据任务书要求,设计的序列检测器有一个外部输入A 和一个外部输出 Y。
输入和输出的逻辑关系为:正常情况下Y=0,出现A=11001时,Y=15.状态转换图6.状态转换表表1由表1可知,S1和S5是等价状态,故可以合并。
下图为化简后的状态转换图。
''0101*1Q Q Q AQ Q +=7. 卡若图化简规定电路状态编码,电路需要5个状态。
需要3(2n-1<状态数≦2n )个触发器。
现取Q 2Q 1Q 0=001表示S 1,Q 2Q 1Q 0=010表示S 2,Q 2Q 1Q 0=011表示S 3,Q 2Q 1Q 0=100表示S 4 ,即可得到:S 0:000 S 1:001 S 2:010 S 3 :011 S 4:100由上述转换表可以转化为卡诺图下面即可分解卡诺图⎪⎩⎪⎨⎧++=+=0111*01010*1)''(''Q AQ AQ Q A Q Q Q Q AQ Q '''201201*2Q Q Q A Q Q Q A Q +=''''011001*0Q Q A Q AQ Q AQ Q ++=''0101*1Q Q Q AQ Q +='''201201*2Q Q Q A Q Q Q A Q +=''''011001*0Q Q A Q AQ Q AQ Q ++=2AQ Y =8. 逻辑函数式由上述的卡诺图得到状态方程和输出方程⎪⎩⎪⎨⎧2AQ Y =化简得到上式与JK 触发器的特性方程对照比较可以得出(Q *=JQ ’+K ’Q ))'()'(.....'''1001012.1101012AQ K Q K Q Q A K AQ Q A J AQ J Q Q A J ===⎪⎩⎪⎨⎧+=== 2AQ Y =9.JK 触发器具体实现电路图由上述的式子我们可以画出模拟电路图(完整电路图附页说明)10. 仿真软件仿真效果(截图说明)下面进行仿真实验,X3灯是为了显示0、1输入,X2灯是显示脉冲输入情况。
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。
实验三 序列信号检测器的设计
实验三序列信号检测器的设计一、实验目的:1、理解序列信号检测器的工作原理;2、掌握原理图和文本输入的混合设计输入方法;3、理解状态划分;4、掌握状态机程序的编写方法;二、实验原理:序列检测器是时序数字电路中非常常见的设计之一。
它的主要功能是:将一个指定的序列从数字码流中识别出来。
接下来的设计就是针对“011”这个序列的检测器。
设input为数字码流输入,output为检出标记输出,高电平表示“发现指定序列”,低电平表示“没有发现指定的序列”。
设输入的码流为“001101101111011111...”,在时钟2~4中,码流input里出现指定序列“011”,对应输出output在第4个时钟变为高电平“1”,表示发现指定"011”,以此类推。
序列发生器模块采用的是M(n=4)序列发生器,详细可以参考《EDA技术与应用》一书的4.4团队协作及逻辑锁定。
三、实验内容(1)最终的顶层设计原理图如下:左侧的四个D触发器组成的电路为M序列信号发生器模块,它可以产生15位随机的二进制码流。
发生器产生的二进制码流每隔15个时钟周期重复出现一次。
详细的可以在最终的时序仿真图中看出来。
右侧的get_str模块为检测模块,给予状态机的结构编写的,具体如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity get_ser isport(clk : in std_logic;input : in std_logic;reset : in std_logic;serout : out std_logic_vector(1 downto 0);output : out std_logic);end entity;architecture rtl of get_ser is-- Build an enumerated type for the state machine type state_type is (s0, s1, s2, s3);-- Register to hold the current statesignal state : state_type;beginserout <= ('0'&input);-- Logic to advance to the next stateprocess (clk, reset)beginif reset = '1' thenstate <= s0;elsif (rising_edge(clk)) thencase state iswhen s0=>if input = '0' thenstate <= s1;elsestate <= s0;end if;when s1=>if input = '1' thenstate <= s2;elsestate <= s1;end if;when s2=>if input = '1' thenstate <= s3;elsestate <= s1;end if;when s3 =>if input = '1' thenstate <= s0;elsestate <= s1;end if;end case;end if;end process;-- Output depends solely on the current state process (state)begincase state iswhen s0 =>output <= '0';when s1 =>output <= '0';when s2 =>output <= '0';when s3 =>output <= '1';end case;end process;end rtl;(2)理解状态机请根据上图对照get_str程序理解检测“011”序列的基本编程思路。
序列检测器实验报告
序列检测器设计实验内容:设计一个1110010序列检测器,即检测器检测到序列1110010时,输出为1,否则输出为0。
输入信号:一个时钟输入信号clk;一个输入端x以输入序列来检测;一个输入y用来选择是检测序列1110010或是检测自己输入的序列;一个输入k(7..0)用来输入想要检测器检测的序列;输出信号:一个7位输出信号q,用来输出正在检测的7位序列;一个1位输出信号unlk,当被检测序列符合时,输出unlk为1否则为0;中间信号:再定义两个7位的中间信号a和combination;执行操作:在上升的时钟沿时候,将从x输入的序列赋给7位a,在y等于1的情况下,令中间信号combination为1110010,否则,在y等于0的情况下,令中间信号combination为从k输入的七位长序列。
最后把a的值赋给q,如果a与combination输出unlk等于1否则等于0。
(1)序列检测器语言设计:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;entity xulie2 isport (clk,x:in std_logic;y:in std_logic;k:in std_logic_vector(7 downto 1);unlk:out std_logic;q:out std_logic_vector(7 downto 1)); end xulie2;architecture art of xulie2 issignal a:std_logic_vector(7 downto 1);signal combination: std_logic_vector(7 downto 1);beginprocess(clk)beginif clk'event and clk='1' thena<=a(6 downto 1)&x;if y='1' thencombination<="1110010";else combination<=k;end if;end if;q<=a;end process;unlk<='1' when(a=combination) else '0';end art;序列检测器波形图:其中ENDTIME=10.0us GRIDSIZE=100.0ns波形图分析:如图,选择输入端y输入为1时,q对应着输出从x输入的7位序列,如果从x输入的待检测的7位序列为1110010时,unlk为1,否则为0,当选择输入端y输入为0时,q依旧对应着输出从x输入的待检测的当前7为序列,但是只有当从x输入的7为序列与从k输入的7位序列一致时,输出端unlk才为1,否则为0。
高等教育工科序列检测器的实验报告
序列检测器实验一、实验目的1、掌握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AHDL 语言的状态机的设计方法;二、实验内容设计一个1110010 序列检测器,即检测器连续收到一组串行码“1110010”后,输出检测标志1,否则输出0。
要求用图形输入法完成:①作状态图和状态表;②状态化简,建立最简状态表;③写出状态编码;画出状态编码表;④建立激励函数,输出函数真值表;⑤写出激励函数和输出函数表达式;⑥画出逻辑电路测试图;⑦逻辑功能仿真,记录仿真波形并加以说明;⑧下载验证(两种以上的方式)。
三、实验平台及实验方法用电路图输入法完成序列检测器,对其进行逻辑功能运用MaxplusII软件进行波形仿真再结合FPGA(即对试验箱的芯片进行编译)下载验证。
四、实验原理代码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,001 序列检测器的原理图如下:实验设计(每收到一次信号时钟必须有一次上升沿)状态编码状态命名输入(x)0 1000 收到1个0 S0 000(s0)/0 001(s1)/0 001 收到1个1 S1 000(s0)/0 011(s2)/0 011 收到11 S2 000(s0)/0 010(s3)/0 010 收到111 S3 110(s4)/0 010(s3)/0 110 收到1110 S4 100(s5)/0 001(s1)/0 100 收到11100 S5 000(s0)/0 101(s6)/0 101 收到111001 S6 111(s7)/1 011(s2)/0 111 收到1110010 S7 000(s0)/0 001(s1)/0卡诺图化简Q1* Q2*00 01 11 10 00 0 0 1 0 01 0 1 0 0 11 0 0 0 0 1011Q3* 00 01 11 10 00 0 0 1 1 01 0 1 1 1 11 0 0 1 0 1013212133132321313212321321321''*''''''*''''''*Q Q Q XQ XQ Q Q XQ Q XQ Q Q Q Q XQ Q Q Q Q Q Q XQ Q Q Q X Q Q X Q ++=++++=++= D 触发器 OR5五、实验操作门电路图实验过程:1.启动MaxplusII 软件;2.新建一个逻辑图编辑界面,点Max+plus II Grahic Editor ,根据逻辑原理图编辑逻辑图;00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 1 1 1 11 0 0 0 1 1011XQ1Q2Q3Q2Q3XQ1Q2Q3 XQ13.编译。
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。
序列检测器实验报告
序列检测器实验报告序列检测器实验报告概述:序列检测器是一种用于判断输入序列是否符合特定规则的工具。
在本次实验中,我们使用了一种基于深度学习的序列检测器模型,并对其进行了性能评估和优化。
1. 实验背景序列检测器在许多领域中都有着广泛的应用,如自然语言处理、语音识别、图像处理等。
本次实验旨在通过搭建一个序列检测器模型,探索其在序列数据处理中的效果和潜力。
2. 实验设计我们选择了一组包含数字序列的数据集作为实验样本。
数据集中的每个序列都由一系列数字组成,我们的目标是通过训练序列检测器模型,使其能够准确地判断输入序列是否符合某种规则。
3. 模型搭建我们采用了一种基于循环神经网络(RNN)的模型来构建序列检测器。
RNN是一类特殊的神经网络,可以有效地处理序列数据。
我们使用了长短期记忆(LSTM)单元作为RNN的基本构建块,以提高模型对长期依赖关系的建模能力。
4. 实验步骤首先,我们将数据集划分为训练集和测试集,其中训练集用于模型的训练和参数优化,测试集用于评估模型的性能。
接下来,我们对训练集进行预处理,将每个数字序列转换为对应的数值表示。
然后,我们构建了一个包含多个LSTM 层的序列检测器模型,并通过反向传播算法对其进行训练。
5. 实验结果经过多次实验和参数调整,我们得到了一个性能较好的序列检测器模型。
在测试集上的评估结果显示,该模型能够以高准确率和较低的误判率判断输入序列是否符合规则。
此外,我们还对模型的训练时间和资源消耗进行了分析,发现其在处理大规模序列数据时表现出较好的效率。
6. 优化探索为了进一步提升序列检测器的性能,我们尝试了一些优化策略。
首先,我们增加了模型的深度,即增加了LSTM层的数量。
实验结果显示,增加模型深度可以提高模型的准确率,但也会增加训练时间和资源消耗。
其次,我们尝试了不同的优化算法和学习率调度策略,以寻找更好的模型参数配置。
最后,我们还尝试了集成学习的方法,将多个序列检测器模型的预测结果进行集成,以进一步提升模型的性能。
序列信号检测器的设计与实现 数电实验报告
数字电路与逻辑计实验报告序列信号检测器的设计与实现一、课题名称:序列信号检测器的设计与实现二、实验目的:(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。
三、实验所用仪器及元器件:(1)计算机(2)直流稳压电源(3)数字系统与逻辑设计实验开发板四、实验内容: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。
五、设计思路与过程:第1步,画出原始状态图和状态表。
根据任务书要求,设计的序列检测器有一个外部输入x和一个外部输出Z。
输入和输出的逻辑关系为: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”。
假定有一个外部输入x序列以及外部输出Z为:输入x: 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1输出Z: 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1要判别序列检测器是否连续接收了“101”,电路必须用不同的状态记载外部输入x的值。
假设电路的初始状态为A,x输入第一个值“1”,检测器状态由A装换到B,用状态B记载检测器接受了101序列的第一个值“1”,这时外部输出Z=0;x输入“0”,检测器状态由B装换到C,用状态C记载检测器接受了101序列的第二个值“0”,外部输出Z=0;x输入第三个值“1”,检测器状态由C装换到D,外部输出Z=1。
然后再根据外部输入及其他情况时的状态转移,写出相应的输出。
以上分析了序列检测器工作,由此可画出图一所示的原始状态图。
根据原始状态图可列出原始状态表,如表一所示。
0/0图一原始状态图表一:原始状态表第2步,在对原状态表进行简化,从状态表就可以看出B 、D 两个状态为等价状态。
从而可得简化后的状态表表二和状态图图二:图二 简化状态图表二:简化后的状态表第3步,状态分配:给A 分配编码00,B 分配01,C 分配11,则可得状态转移表三:表三:简化后的状态转移表第4步,选择存储器的类型,确定存储电路的激励输入: 选择使用D 触发器来完成此任务。
序列检测器设计-modelsim-verilog-实验报告
实验四-序列检测一、实验目的:1.实验目的:通过学习硬件编程语言,掌握一般时序逻辑分析的方法。
2.学会使用Verilog语言编写实现任意序列检测。
3.学会使用Verilog编写测试文件testbech的方法并在Modelsim中实现时序仿真。
二、实验设备1.PC机一台2.Modelsim软件三、实验内容:序列检测器是能够与从二进制码流中检测出一组特定序列的信号的时序电路。
通过接受的序列号与检测其预设值比较,当检测到输入信号匹配时,输出响应的指示。
设计序列检测器,要求能够识别序列“10010”。
din为数字码流的输入,z是检测标记的输出,高电平表示“发现指定序列”,低电平表示“没有发现指定的序列”。
1.打开Modelsim软件,切换目录至常用位置,这里选择D:\seqdet。
(注,在D:\seqdet 目录下一保存有序列检测文件seqdet.v和测试文件seqdet_tb.v,源程序在附录里)2.然后新建工程,File ->New->Project,建立工程工程为seqdet,设置如下,并在接下来的步骤中添加序列检测文件seqdet.v和测试文件seqdet_tb.v。
4.编译文件编译无误后,进行仿真5.文件仿真在弹出的窗口中选择Design->work->seqdet_tb,默认选中优化选项。
选择OK6.添加信号到wave视图中。
在仿真状态下,切换到左侧导航窗口到object视图下,添加信号T,clk,rst,x,z,q到wave窗口中,添加完成后如图所示:7.运行仿真至1000ns,,波形图显示如图所示:8.结果分析:对上述图形分析如下,用蓝色表示的为第一次检测到匹配序列“10010”,黄色表示为第二次匹配序列,紫色表示为第三次匹配序列。
z分别在这三处匹配时输出高电平,其他为低电平,实现了序列检测的功能。
四,程序:①源程序模块seqdet.v :module seqdet(input wire x, //信号输入input wire clk, //时钟信号input wire rst,output wire z,output reg [4:0] q //序列输出);wire [4:0] q_next;assign q_next ={q[3:0],x};assign z = (q_next== 5'b10010) ? 1'b1:1'b0;always @ (posedge clk,negedge rst)if(!rst)q <= 5'd0;elseq <= q_next;endmodule②测试程序模块seqdet_tb.v`timescale 1ns/1nsmodule seqdet_tb;localparam T =20;reg clk,rst;reg [23:0] data;wire z,x;wire [4:0] q;assign x = data[23];initialbeginclk =0;rst =1;#2 rst =0;#30 rst =1;data =20'b1100_1001_0000_1001_0100;#(T*1000) $stop;endalways #T clk = ~clk;always @ (posedge clk)#2 data = {data[22:0],data[23]};seqdet U1(.x(x),.z(z),.clk(clk),.q(q),.rst(rst));endmodule五、实验总结:通过本次实验,对Verilog硬件描述语言有了进一步认识,学会编写verilog语言的文本设计方法,并学会编写testbench测试程序。
序列检测器设计实践报告
序列检测器设计实践报告一、引言序列检测器是现代通信系统中的关键组件之一,它能够检测出接收到的数据序列是否符合特定规则或模式。
在本次实践中,我们通过使用Verilog HDL 语言和ModelSim 软件,成功设计了一个基于有限状态机的序列检测器。
本报告将详细介绍设计实践的目标、设计思路、实现过程以及结果与分析。
二、设计目标本次实践的设计目标是设计一个序列检测器,其输入为一串二进制数据序列,输出为判断该数据序列是否符合预定的模式。
具体要求如下:1. 输入数据序列长度为N。
2. 设计的状态机模型能够正确判断数据序列是否匹配给定的模式。
3. 能够根据实际需要,设计一个可重用的序列检测器。
三、设计思路为了实现序列检测器,我们采用了有限状态机(Finite State Machine)的设计方法。
基于有限状态机的序列检测器通常包含以下几个关键部分:1. 状态寄存器(State Register):用于保存当前状态的寄存器。
2. 状态转移逻辑(State Transition Logic):用于根据当前状态和输入决定下一状态。
3. 输出逻辑(Output Logic):用于根据当前状态和输入决定输出。
在本次实践中,我们根据识别特定序列的要求设计了一个有限状态机模型。
具体步骤如下:1. 根据给定的数据序列模式,分析出可能的状态数以及状态转移条件。
2. 基于状态数和状态转移条件,设计状态转移表和状态转移条件的真值表。
3. 使用Verilog HDL语言,将状态寄存器、状态转移逻辑和输出逻辑实现为模块。
4. 将各个模块组合在一起,以实现完整的序列检测器。
四、实现过程1. 建立状态转移表和真值表根据给定的数据序列模式,我们设定了以下状态:- `S0`:初始状态;- `S1`:序列开始状态;- `S2`:序列匹配状态;- `S3`:序列不匹配状态。
根据分析,我们得到以下状态转移表和状态转移条件的真值表:状态/输入0 1S0 S1 S0S1 S2 S0S2 S2 S3S3 S1 S0状态/输入输出-S2 1S3 02. 实现Verilog HDL模块我们根据状态转移表和真值表,用Verilog HDL语言实现了状态寄存器、状态转移逻辑和输出逻辑。
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5 序列检测器
数字系统设计与PLD应用实验报告实验名称:实验5序列检测器学院:大数据与信息工程学院专业:电子信息工程姓名:李晓雪学号:1108040198年级:大四任课教师:尉学军2014 年 12 月 7 日实验5 序列检测器一.实验目的(1)了解用状态机的方法设计序列检测器(2)实验一个11010串行序列检测器,用VHDL语言描述该电路二、实验原理序列检测器的示意图如图一所示11010序列检测器的状态转换图如图二所示三、实验内容(1)用VHDL语言编写11010序列检测器源程序。
给出正确仿真波形图。
(2)用VHDL分别设计一个包含(11010)和不包含的序列发生器。
(3)将上述两个序列发生器分别和序列检测器结合成一个文件(级联),并编译、模拟获得正确的仿真波形。
四、实验结果1、序列检测器(检测11010)根据状态转换通过VHDL语言实现序列检测器:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY jc11010 ISPORT(DIN,CLK,RST:IN STD_LOGIC;SOUT:OUT STD_LOGIC);END jc11010 ;ARCHITECTURE BEHA V OF jc11010 ISTYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3,S4);SIGNAL ST,NST:STA TES:=S0;BEGINCOM:PROCESS(ST,DIN) BEGINCASE ST ISWHEN S0=>IF DIN='1'THEN NST<=S1;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN S1=>IF DIN='1'THEN NST<=S2;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN S2=>IF DIN='1' THEN NST<=S2;ELSE NST<=S3;END IF; WHEN S3=>IF DIN='1' THEN NST<=S4;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN S4=>IF DIN='1' THEN NST<=S2;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN OTHERS=>NST<=S0;END CASE;END PROCESS;REG:PROCESS (CLK,RST)BEGINIF RST='1' THEN ST<=S0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN ST<=NST;END IF;END PROCESS REG;SOUT<='1' WHEN ST=S4 ELSE '0';END BEHA V;波形仿真结果:2.采用状态机方法设计序列发生器11010序列产生器的VHDL语言:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY csq11010 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;Z :OUT STD_LOGIC);END csq11010 ;ARCHITECTURE RTL OF csq11010 ISTYPE STATE_TYPE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5);SIGNAL CURRENT_STATE,NEXT_STATE:STATE_TYPE; BEGINSYNCH: PROCESSBEGINWAIT UNTIL CLK'EVENT AND CLK='1'; CURRENT_STATE<=NEXT_STATE;END PROCESS;STATE_TRANS:PROCESS(CURRENT_STATE)BEGINCASE CURRENT_STATE ISWHEN S0=>NEXT_STATE<=S1;Z<='1';WHEN S1=>NEXT_STATE<=S2;Z<='1';WHEN S2=>NEXT_STATE<=S3;Z<='0';WHEN S3=>NEXT_STATE<=S4;Z<='1';WHEN S4=>NEXT_STATE<=S5;Z<='0';WHEN S5=>NEXT_STATE<=S0;Z<='1';END CASE;END PROCESS;END RTL;仿真波形结果:(产生的11010序列串)3、随机序列产生器(产生序列1100101)VHDL语言:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SY4 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;Z :OUT STD_LOGIC);END SY4 ;ARCHITECTURE RTL OF SY4 ISTYPE STATE_TYPE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6);SIGNAL CURRENT_STATE,NEXT_STA TE:STA TE_TYPE; BEGINSYNCH: PROCESSBEGINWAIT UNTIL CLK'EVENT AND CLK='1';CURRENT_STATE<=NEXT_STA TE;END PROCESS;STA TE_TRANS:PROCESS(CURRENT_STATE)BEGINCASE CURRENT_STATE ISWHEN S0=>NEXT_STATE<=S1;Z<='1';WHEN S1=>NEXT_STATE<=S2;Z<='1';WHEN S2=>NEXT_STATE<=S3;Z<='0';WHEN S3=>NEXT_STATE<=S4;Z<='0';WHEN S4=>NEXT_STATE<=S5;Z<='1';WHEN S5=>NEXT_STATE<=S6;Z<='0';WHEN S6=>NEXT_STATE<=S0;Z<='1';END CASE;END PROCESS;END RTL;波形仿真结果:3、11010序列产生器与11010序列检测器级联后的电路图:波形仿真结果:4、不包含11010的任意序列产生器与11010序列检测器级联后的电路图:波形仿真结果:。
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。
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。
实验四序列检测器的设计
实验四序列检测器的设计
1、实验目的
本实验旨在研究设计并实现一个序列检测器,以检测特定的序列。
2、实验原理
序列检测器是用于检测特定的数据序列的一种设备或系统,其基本原
理是将待检测的序列与一个预设的序列(此序列也称为模式序列)进行比较,来检测一个输入序列是否与预设序列一致。
当输入序列的每一位都与
模式序列的相应位相同时,则表明输入序列与模式序列一致;若输入序列
的每一位都与模式序列的相应位不同,则表明输入序列与模式序列不一致。
3、实验设备
实验所需要的器材有:一台计算机,一个FPGA开发板,一块存储器,一把键盘,一把鼠标,一块示波器,以及一些连接线。
4、实验步骤
(1)硬件设计:在FPGA开发板上连接各种外围设备,使它们之间建
立通讯链路并实现数据传输;
(2)软件设计:根据数据的传输原理,设计序列检测器的算法,并
编写相应的VHDL源程序;
(3)编译程序:使用QuartusII或Xilinx ISE等编程软件,将
VHDL源程序编译为可烧录的二进制文件;
(4)烧录程序:将编译好的二进制文件烧录至FPGA开发板上;
(5)操作程序:使用FPGA开发板。
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WHEN s6=> IF DIN = '1' THENNST <= s7;ELSE NST<=s0;END IF;
WHEN s7=> IF DIN = '0' THENNST <= s8;ELSE NST<=s0;END IF;
END SM1;
ARCHITECTURE BEHAVIOR OF SM1 IS
TYPE type_fstate IS (st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7,st8,st0);
SIGNAL fstate : type_fstate;
SIGNAL reg_fstate : type_fstate;
reg_fstate <= st5;
ELSE
reg_fstate <= st0;
END IF;
output1 <= '0';
WHEN st5 =>
EDA实验报告书
姓名xxx学号xxxxxxx实验时间
课题名称
序列检测器的设计
实验目的
1.用状态机实现序列检测器的设计
2.了解一般状态机的设计与应用
设计要求
1.采用VHDL语言设计序列检测器,具体要求如下:
(1)检测序列为“10101110”。该序列从左到右依次进入检测器,如果检测到完整序列,检测器输出为‘1’,反之输出为‘0’。
ENTITY SM1 IS
PORT (
clock : IN STD_LOGIC;
reset : IN STD_LOGIC := '0';
input1 : IN STD_LOGIC := '0';
input2 : IN STD_LOGIC := '0';
output1 : OUT STD_LOGIC
);
WHEN s2=> IF DIN = '1' THENNST <= s3;ELSE NST<=s0;END IF;
WHEN s3=> IF DIN = '0' THENNST <= s4;ELSE NST<=s0;END IF;
WHEN s4=> IF DIN = '1' THENNST <= s5;ELSE NST<=s0;END IF;
PROCESS (fstate,input1,input2)
BEGIN
output1 <= '0';
CASE fstate IS
WHEN st1 =>
IF (((input1 = '1') AND (input2 = '1'))) THEN
reg_fstate <= st2;
ELSE
reg_fstate <= st0;
SIGNAL ST,NST: states:=s0;
BEGIN
COM : PROCESS(ST,DIN) BEGIN
CASE ST IS
WHEN s0 => IF DIN = '1' THENNST <= s1;ELSE NST<=s0;END IF;
WHEN s1=> IF DIN = '0' THENNST <= s2;ELSE NST<=s0;END IF;
END IF;
output1 <= '0';
WHEN st2 =>
IF (((input1 = '1') AND (input2 = '1'))) THEN
reg_fstate <= st3;
ELSE
reg_fstate <= st0;
END IF;
output1 <= '0';
WHEN st3 =>
设计原理图及源程序
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYAAIS
PORT ( CLK ,DIN,RST : IN STD_LOGIC;
SOUT: OUT STD_LOGIC;
ENDAA;
ARCHITECTURE behav OFAAIS
TYPE states IS (s0, s1, s2, s3,s4,s5,s6,s7,s8);
(2)利用QuatusII软件生成状态转移图。
(3)对该检测器进行仿真,得到仿真波形。
2.采用状态图编辑方法设计序列检测器,检测序列为“11010101”。具体要求为
(1)对电路进行仿真,得到仿真波形。
(2)将该电路图转化成VHDL语言形式。
设计思路
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,则输出为1,否则输出为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检测。
BEGIN
PROCESS (clock,reset,reg_fstate)
BEGIN
IF (reset='1') THEN
fstate <= st1;
ELSIF (clock='1' AND clock'event) THEN
fstate <= reg_fstate;
END IF;
Байду номын сангаасEND PROCESS;
ELSIF ( CLK'EVENT AND CLK='1') THENST<=NST;
END IF;
END PROCESS REG;
SOUT<='1'WHEN ST=s8 ELSE'0';
ENDbehav;
仿真波形图
实验结果
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
IF (((input1 = '1') AND (input2 = '1'))) THEN
reg_fstate <= st4;
ELSE
reg_fstate <= st0;
END IF;
output1 <= '0';
WHEN st4 =>
IF (((input1 = '1') AND (input2 = '1'))) THEN
WHEN s8=> IF DIN = '0' THENNST <= s2;ELSE NST<=s0;END IF;
WHEN OTHERS =>NST <= st0;
END CASE ;
END PROCESS;
REG: PROCESS (CLK,RST)
BEGIN
IFRST='1'THENST<=s0;