实验7 序列发生器和检测器的设计与实现
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。
序列信号检测实验报告
一、实验目的1. 理解序列信号检测的基本原理。
2. 掌握序列信号检测的方法和步骤。
3. 通过实验验证序列信号检测的准确性。
4. 分析实验结果，探讨影响序列信号检测准确性的因素。
二、实验原理序列信号检测是数字信号处理中的一个重要领域，主要研究如何从含有噪声的信号中检测出特定的序列信号。
本实验采用模拟信号检测的方法，通过设计序列信号发生器和检测器，实现对特定序列信号的检测。
三、实验器材1. 信号发生器2. 数据采集器3. 计算机及软件（如MATLAB等）4. 信号分析仪四、实验步骤1. 设计序列信号发生器：- 根据实验要求，设计特定的序列信号，如“1101”。
- 使用信号发生器产生该序列信号。
2. 设计序列信号检测器：- 设计一个检测器，用于检测序列信号。
- 检测器可以采用状态机或有限状态机（FSM）实现。
3. 实验设置：- 将信号发生器产生的序列信号输入到数据采集器。
- 将数据采集器采集到的信号输入到计算机进行后续处理。
4. 信号处理：- 使用MATLAB等软件对采集到的信号进行预处理，如滤波、去噪等。
- 对预处理后的信号进行序列信号检测。
5. 结果分析：- 分析实验结果，比较检测器检测到的序列信号与原始序列信号是否一致。
- 分析影响序列信号检测准确性的因素，如噪声水平、信号带宽等。
五、实验结果与分析1. 实验结果：- 通过实验，成功检测到了设计的序列信号“1101”。
- 检测到的序列信号与原始序列信号基本一致。
2. 结果分析：- 实验结果表明，所设计的序列信号检测器能够有效地检测出特定序列信号。
- 影响序列信号检测准确性的因素主要包括：- 噪声水平：噪声水平越高，检测难度越大。
- 信号带宽：信号带宽越窄，检测难度越大。
- 序列长度：序列长度越长，检测难度越大。
六、实验结论1. 序列信号检测实验验证了序列信号检测的基本原理和方法。
2. 通过实验，掌握了序列信号检测的步骤和技巧。
3. 实验结果表明，所设计的序列信号检测器能够有效地检测出特定序列信号。
7位序列检测机设计
VHDL数字系统设计与测试实验报告（一）——有限序列检测器一、设计功能与要求1、实验要求：利用状态机原理设计一个7位序列检测器（1110010）。
2、功能分析：序列检测器一般有一个输入X和一个输出Y。
输入信号在不断变化，从而形成一个与时间相关的输入序列。
序列检测器就是当输入序列中包含特定串时，设置输出信号Y为高电平，表示检测到了特定串。
本设计中需要检测的序列是“1110010”。
二、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，1110010 序列检测器的原理图如下：CPX Y 0111010010010首先，要从一串二进制编码中检测出一个已预置的七位二进制码1110010，每增加一位相当于增加一个状态，再加上一个初始态，用八个状态可以实现。
状态机初始状态为S1；当自动机接收到一个“1”时，自动机进入S2状态；如果在S2状态接收到“1”时，自动机进入到S3状态；如果在S3状态接收到“1”时，自动机进入到S4状态；如果在S4状态接收到“0”时，自动机进入到S5状态；如果在S5状态接收到“0”时，自动机进入到S6状态；如果在S6状态接收到“1”时，自动机进入到S7状态；如果在S7状态接收到“0”时，自动机进入到S8状态；如果自动机处于S8状态，则表示接收到了一个连续的串“1110010”，此时可以设置输出信号为高电平。
其Moore型原始状态转移图如下：根据状态转移图可以得出Moore型原始状态转移表为：三、源代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity checkerarray isport(din:in std_logic;clk,clr:in std_logic;z:buffer std_logic);end checkerarray;architecture arch_check of checkerarray is type StateType is(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8);signal present_state,next_state:StateType; beginstate_comb:process(present_state,din)begincase present_state iswhen s1=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s2;elsenext_state<=s1;end if;when s2=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s3;elsenext_state<=s2;end if;when s3=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s4;elsenext_state<=s1;end if;when s4=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s4;elsenext_state<=s5;end if;when s5=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s2;elsenext_state<=s6;end if;when s6=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s7;elsenext_state<=s1;end if;when s7=>z<='0';if din='1'thennext_state<=s3;elsenext_state<=s8;end if;when s8=>z<='1';if din='1'thennext_state<=s2;elsenext_state<=s1;end if;end case;end process state_comb;state_clocked:process(clk,clr) beginif(clr='1')thenpresent_state<=s1;elsif(clk'event and clk='1')thenpresent_state<=next_state;end if;end process state_clocked;end arch_check;四、仿真结果与说明上图即为在modelsim中进行仿真的波形图像。
实验7序列发生器和检测器的设计与实现
实验7序列发生器和检测器的设计与实现序列发生器和检测器是数字电路中非常重要的组成部分，用于生成和检测特定的序列模式。
本实验将设计和实现一个简单的序列发生器和检测器。
1.实验目的：-了解序列发生器和检测器的基本原理和实现方法；-掌握用基本门电路实现序列发生器和检测器的设计方法；-熟悉数字电路的设计流程和实验操作。
2.实验仪器和器件：-逻辑门IC（与、或、非门）；-数字电路实验箱；-电源。
3.实验原理：-序列发生器是一种能够按照预定规律生成特定序列的电路，通常由多个逻辑门组成。
常见的序列发生器包括计数器、移位寄存器等。
-序列检测器是一种能够检测给定输入序列是否符合预定规律的电路，通常也由多个逻辑门组成。
常见的序列检测器包括状态机、比较器等。
4.实验步骤：1.根据设计要求，确定需要生成和检测的序列类型和规律。
2.设计序列发生器的电路，选择适当的逻辑门进行组合，以实现所需的序列模式。
3.搭建序列发生器电路，将所选逻辑门按照设计连接方式进行布线。
4.进行测试和调试，检查序列发生器是否按照设计要求生成所需的序列。
5.设计序列检测器的电路，选择适当的逻辑门进行组合，以实现对所需的序列模式的检测。
6.搭建序列检测器电路，将所选逻辑门按照设计连接方式进行布线。
可使用开关或其它电源来模拟序列输入。
7.进行测试和调试，检查序列检测器是否能够准确检测给定的输入序列是否符合预期。
5.实验注意事项：-严格按照设计要求进行电路设计和布线，确保连接正确。
-进行测试和调试时，先验证序列发生器的输出是否符合预期，再测试序列检测器的正确性。
-如遇到问题，请仔细检查电路连接是否正确，或寻求助教或教师的帮助。
6.实验结果分析：-比较生成的序列和检测的结果，验证电路的正确性和稳定性。
-如有误差或异常情况，分析可能原因，进行修正和改进。
7.实验总结：-通过本实验，我们了解了序列发生器和检测器的基本原理和实现方法。
-掌握了用基本门电路实现序列发生器和检测器的设计方法。
实验7序列发生器和检测器的设计与实现
实验7序列发生器和检测器的设计与实现
一、实验目的
本实验旨在通过设计和实现序列发生器和检测器来熟悉现代无线通信
系统以及其中所使用的发送数据的方法。
二、实验环境
实验要求使用FPGA软硬件设计结合Quartus II软件进行设计实现，
使用ALTERA DE2开发板实现序列发生器和检测器。
三、实验原理
1．序列发生器的原理
序列发生器是一种非常重要的工具，它可以产生一个特定序列的数字
信号。
序列发生器最常用于调试电子系统以及测试它们的性能。
序列发生
器利用一个特定的算法来生成多个等号数字序列，这些序列可以用于传输，接收和解码信息。
2．检测器的原理
检测器是一种对接收到的数据流进行分析的功能，它能够检测出一些
有用的信息，因此它扮演着非常重要的角色。
检测器通常包括一个可以对
收到的数据流进行解码的模块。
检测器为用户提供其中一种特定的输出，
以及相应的信息，这样用户就能够更好地分析系统的行为。
四、实验设计
1．序列发生器的设计
序列发生器的设计主要是利用ALTERA DE2开发板上的FPGA芯片，包括Cyclone IV，搭建序列发生器的设计结构。
在这个结构里，必须实现一个控制器，用于启动和停止发送序列，还要实现一个定时器，定时发送序列。
序列信号发生器的设计方法及应用实例
序列信号发生器的设计方法及应用实例在现代通信系统中，序列信号发生器是一个非常重要的设备，它能够产生各种类型的信号序列，如随机序列、伪随机序列、码片序列等。
这些信号序列在数字通信系统、脉冲调制系统以及其他通信系统中起着至关重要的作用。
在本文中，我将深入探讨序列信号发生器的设计方法及其应用实例，并共享一些个人观点和理解。
1. 序列信号发生器的基本原理序列信号发生器是一种能够产生特定类型的信号序列的设备。
其基本原理是利用特定的算法和逻辑电路来产生所需的信号序列。
在设计序列信号发生器时，首先需要确定所需的信号类型，如随机序列、伪随机序列或者其他类型的序列。
然后根据所选的信号类型，选择合适的算法和电路来实现信号的生成。
最常见的序列信号发生器包括线性反馈移位寄存器（LFSR）、差分方程序列发生器等。
2. 序列信号发生器的设计方法在设计序列信号发生器时，需要考虑信号的周期、自相关性、互相关性等性能指标。
一般来说，设计序列信号发生器的方法可以分为以下几个步骤：（1）确定信号类型：首先需要确定所需的信号类型，如随机序列、伪随机序列或者其他类型的序列。
（2）选择算法和电路：根据所选的信号类型，选择合适的算法和电路来实现信号的生成。
常用的算法包括线性反馈移位寄存器、差分方程序列发生器等。
（3）优化性能指标：优化信号的周期、自相关性、互相关性等性能指标，以确保生成的序列满足系统的要求。
（4）验证和测试：设计完成后，需要对信号发生器进行验证和测试，确保其生成的信号符合设计要求。
3. 序列信号发生器的应用实例序列信号发生器在数字通信系统、脉冲调制系统以及其他通信系统中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用实例：（1）伪随机噪声序列发生器：在数字通信系统中，伪随机噪声序列被广泛用于信道编码、扩频通信以及通信安全等领域。
（2）码片序列发生器：在脉冲调制系统中，码片序列被用于直序扩频通信系统中的扩频码生成。
（3）随机序列发生器：在通信加密领域，随机序列被用于数据加密和解密。
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。
EDA实验7
实验七——序列检测器设计
1.实验目的。
（1）学会序列检测器的设计。
（2）学会用CASE语句描述序列检测器。
2.实验原理。
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序号。
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。
由于这种检测器的关键在于收到的码必须是连续正确的，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与预制数的对应码相同。
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。
3.实验内容。
（1）输入源程序，并进行编译、仿真，验证其正确性。
源程序如下：
4.实验结果。
通过源程序的编译后，建立波形图，仿真后得到该波形图。
从图中可以看出当检测器连续收到一组二进制码后，若与检测器中预先设置的码相同则输出1，否则为0。
当一串串行数据进入检测器后若与检测器预制数相同则输出A，否则为B。
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
实验七序列检测器实验一、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、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：三、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）根据实验要求，得到实验所需要的是八个状态，包括初始状态。
根据实验要求检现态S 次态/输出 S/QD=0 D=1初始状态 S0 S0 /0 S1/0接收到1 S1 S0 /0 S2/0接收到11 S2 S0 /0 S3/0接收到111 S3 S4 /0 S3/0接收到1110 S4 S5 /0 S0/0接收到11100 S5 S0 /0 S6/0接收到111001 S6 S7 /1 S2/0接收到1110010 S7 S0 /0 S1/0确定各种不同状态的的表示并且做出状态表根据所得到的状态表写出真值表达式D0*=D0D2’X’+D0D1’D2+D0’D1D2X’D1*=D0D1D2+D1D2’X+XD0’D1+D0’D2X+D1’D2X00 01 11 1000 101 1 111 1 110 1D2*= D0D2’X’+D0’D2’X+XD0’D1+D1D2X根据得到的函数方程，画出电路图如下得到序列波形图输出一个时钟信号以方便下载的时候能够比较方便的对输入的序列进行调试手动调整输入的序列已达到要求，方便检测。
同时在始终是下跳沿的是后调整输入，这样的话不会出现不能及时的出现z为1时的值Sel为q[2..0]的输出，通过它的值来选择7个输入的值的有效性，并确定result的值，使清零端有（无）效，以此来得到最后的输出为一还是为0实验心得：这次的实验收获颇多，一直没有自己用D触发器设计过元件，但是这次自己设计了一个，虽然在刚刚开始的时候听了同学的讲解，但是最终自己是弄懂了，并会连接和设计，在实验过程中，由于连线很复杂，容易将线结在一起，所以在连线时要尽量的化简，务必使线少一点，整个图清晰明了，然后检验时也会少去许多不必要的麻烦在对整个设计的进行状态分析时，要选择好做需要的状态过程，并且分析，不然在最后得方程画图时，会出现不了期望的结果。
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。
设计序列检测器
特异性
检测器在非目标序列存在时的 抗干扰能力，即区分不同序列 的能力。
实时性
检测器对输入信号的响应速度 ，包括处理延迟和吞吐量等指 标。
可靠性
检测器在长时间运行过程中的 稳定性和一致性，以及误报率
和漏报率等性能表现。
03
序列检测器的设计方法
基于状态机的设计方法
状态定义
01
根据待检测序列的特性，定义状态机的各个状态，包括初始状
态、中间状态和终止状态。
状态转移
02
设计状态之间的转移条件，使得状态机能够按照待检测序列的
顺序进行状态转移。
输出逻辑
03
在终止状态设置相应的输出逻辑，以便在检测到目标序列时产
生相应的输出信号。
基于特征方程的设计方法
特征方程
根据待检测序列的特性，构造一个特征方程，用于描 述序列的规律。
序列生成
利用特征方程生成待检测序列，并将其与输入序列进 行比较。
序列检测器的定义和应用
定义
序列检测器是一种计算机程序或算法， 用于在输入序列中搜索和识别特定的 子序列或模式。
01
网络安全
在网络流量中检测特定的攻击模式或 恶意代码，用于网络安全防护和入侵 检测。
05
02
基因组学
在基因序列中检测特定的基因或突变， 用于疾病诊断和治疗。
03
蛋白质组学
在蛋白质序列中检测特定的功能域或 结构，用于蛋白质功能和相互作用的 研究。
为了满足不同用户的需求，未来 的序列检测器将提供更加灵活的 可定制化设计，允许用户根据自 己的需求进行个性化配置和定制。
感谢观看
THANKS
在生物医学领域的应用
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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。
序列信号发生器和序列信号检测器
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验三序列信号检测器设计（一）实验目的1.进一步熟悉PH-1V型实验装置和QuartusⅡ软件的使用方法；2.学习有限状态机法进行数字系统设计；3.学习使用原理图输入法进行设计。
（二）设计要求完成设计、仿真、调试、下载、硬件测试等环节，在PH-1V型EDA实验装置上实现一个串行序列信号发生器和一个序列信号检测器的功能，具体要求如下：1.先用原理图输入法设计0111010011011010序列信号发生器;2.其最后8BIT数据用LED显示出来；3.再设计一个序列信号检测器，检测上述序列信号，若检测到串行序列“11010”则输出为“1”，否则输出为“0”；（三）主要仪器设备1.微机 1台2.QuartusII集成开发软件1套3.PH-1V型EDA实验装置1套（四）实验总体设计本实验要求先设计一个信号发生器，采用原理图设计方法，要求产生0111010011011010序列，16位，便可采用74161计数器和74151选择器，161计数输出QD,QC,QB,QA从0000计至1111，然后将161计数输出低三位QC,QB,QA分别接到151的C，B，A端，高位QD用来控制151两片的片选，即两片151分别实现序列的高八位和低八位的输出。
最后将二片151的输出相或便可得到最后要产生的序列。
序列检测器即为一个状态机，首先画出状态转移图，根据状态转移图设计出序列检测器，当检测到预置的序列，则RESULT输出1，否则输出0 （五）实验重难点设计1. 用原理输入法设计序列信号发生器(1)打开Quartus II软件，进入编辑环境。
(2)创建新的原理图BDF文件，命名为FASHENGQI，根据其总体设计思路设计出如下原理图：1. 用文本输入法设计序列信号检测（1）打开Quartus II软件，进入编辑环境。
（2）创建新的文本文件VHDL，命名为ztj，根据状态机总体设计思路设计出如（3）下语句程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity ztj isport (clk,reset: in std_logic;x: in std_logic;result: out std_logic);end ztj;architecture behav of ztj istype m_state is(s0,s1,s2,s3,s4,s5);signal present_state,next_state:m_state;signal temp:std_logic;beginprocess(reset,clk)beginif reset ='1' thenpresent_state<=s0;elsif clk='1' and clk'event thenresult<=temp;present_state<=next_state;end if;end process;（4）经编译成功后，点击File---Creat/Update---Creat Simbol Files For Current File 后生成STAKE模块如下:（1）打开Quartus II软件，进入编辑环境。
序列信号发生器的设计
序列信号发生器的设计序列信号发生器是能够循环产生一组或多组序列信号的时序电路，它可以用以为存放器或计数器构成。
序列信号的种类很多，按照序列循环长度M和触发器数目n的关系一般可分为三种：最大循环长度序列码，M＝2n。
最大线性序列码（m序列码），M=2n－1。
任意循环长度序列码，M＜2n。
序列信号发生器是由移位存放器添加反应后构成；由于状态的变化受信号移位的限制，分析方法更为简单。
序列信号发生器的设计通常在许多情况下，要求按照给定的序列信号来设计序列信号发生器。
序列信号发生器一般有两种构造形式：一种是反应移位型，另一种是计数型。
反应移位型序列码发生器的构造框图如下图，它由移位存放器和组合反应网络组成，从移存器的某一输出端可以得到周期性的序列码。
其设计按以下步骤开展：（1）根据给定序列信号的循环长度M，确定移存器位数n，2n-1＜M≤2n。
（2）确定移位存放器的M个独立状态。
将给定的序列码按照移位规律n位一组，划分位M个状态。
若M个状态中出现重复现象，则应增加移存器位数。
用n+1位再重复上述过程，直到划分为M个独立状态为止。
（反应移位型序列信号发生器框图）（3）根据M个不同状态列出移存气的状态表和反应函数表，求出反应函数F的表式。
（4）检查自启动性能。
（5）画逻辑图。
下面通过举例说明反应移位序列信号发生器的设计过程。
计数型序列码发生器构造框图如下图。
它由计数器和组合输出网络两部分组成，序列码从组合输出网络输出。
设计过程分两步：（1）根据序列码的长度M设计模M计数器，状态可以自定；（2）按计数器的状态转移关系和序列码的要求设计组合输出网络。
由于计数器的状态设置和输出序列的更改比较方便，而且还能同时产生多组序列码。
实验7 序列发生器和检测器的设计与实现
实验七序列发生器和检测器的设计与实现一、实验目的1．掌握时序电路的设计方法和步骤。
2．掌握触发器的设计与应用3．掌握移位寄存器的原理与应用二、实验所用器件和设备1．双D触发器74LS74 1片2．二输入四与非门74LS00 1片3. 二输入四与非门74LS00 1片4. 二输入四与门74LS08 1片5. 同步计数器74LS161 1片2．数字电路实验系统1台三、实验内容四、实验提示与实验报告要求1．用74161及门电路构成序列信号发生器，产生序列010102．设计一个串行数据检测器，当检测到输入数据为“101”时输出为“1”，其它情况下输出为“0”。
3．写出对整个电路分析的过程并和实验结果对照。
五、提示：1．先构成序列信号发生器：设计具体电路：注意：CP脉冲信号接单脉冲按钮（P1）输出。
输出Z接电平显示灯L0。
Q3、Q2、Q1、Q0分别接数码管显示D1、C1、B1、A1。
2．利用D触发器设计101序列检测器：a.设计出状态转移图：b.对状态进行编码：分别取：S0=00 S1=01 S2=10，请大家考虑若取S2=11会怎样？列出次态和输出卡诺图X Q1Q0010001101100/000/001/001/001/110/0X Xc.写出输出和次态状态方程：XD Q X D XQ Y n n ===0101 d.利用74LS74设计出检测电路。
注：CP 脉冲信号也接单脉冲按钮（P1）输出，输出Y 接电平显示灯L1，输入X 接序列发生器的Z输出。
3．实验测试结果：先对触发器清零，接着进入正常工作状态。
开始按触发按钮，数码管依次显示：0 1 2 34 0 。
；序列发生器输出指示灯L0依次状态是灭亮灭亮灭灭。
；序列检测器输出，当检测到“101”信号（即L0灯亮灭亮）时，输出为“1”（即L1灯亮，其他情况下是灭的）六、附录74LS161管脚图和功能表注：PE 表示置位端74LS74管脚图和功能表74LS74双D型正边沿触发器Q 2。
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。
数电实验报告序列信号发生器的设计与实现
北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验报告姓名：李金隆学号： 09210947--15班级: 2009211204学院: 电子工程学院2011年5月1日一、实验名称：序列信号发生器的设计与实现二、实验任务要求：1、用VHDL语言设计实现一个信号发生器，产生的序列码为01100111，仿真验证其波形，并下载到实验板测试。
2、用VHDL语言设计实验一个序列长度为7的M序列发生器，仿真验证其功能，并下载到实验班测试。
三、设计思路与过程1、序列信号发生器序列信号发生器的端口由一个时钟输入和两个输出，信号序列输出q_out和时钟输出clk_outt组成。
程序由两个进程构成，第一个进程p1描述状态逻辑，使用if语句实现自启动；第二个进程p2描述输出逻辑，用case语句完成其功能。
根据题目要求，在第1、4、5位置上输出为“0”，在其他位置上输出为“1”，每8位实现一次循环。
在实验过程中，首先在建立Quartus II软件中建立工程，然后再工程中建立VHDL文件，输入程序代码后保存调试，编译成功后，建立Vector Waveform文件进行仿真，仿真完毕后，在程序中引入分频器，编译，锁定引脚后，下载到实验板验证其功能。
在实验板上用一个开关代表clear清零，两个LED一个显示输出序列，一个显示时钟序列clk_outt。
2、M_序列信号发生器M_序列信号发生器的端口由一个时钟输入clk和两个信号输出，时钟输出clk_outt和序列信号输出q_out组成，进程p1描述状态逻辑，用if语句完成循环。
实验过程与实验1类似。
四、VHDL程序源代码1、序列信号发生器library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity xinhao ISport(clk:in std_logic;clear:in std_logic;q_out:out std_logic;clk_outt:out std_logic);--用户定义的输入输出及类型end xinhao;architecture a of xinhao iscomponent div50mport(clk_in:in std_logic;clk_out:out std_logic);--用户定义分频器的输入输出及类型end component;signal tmp: integer range 0 to 7;signal clock: std_logic;--用户定义的信号及其类型beginu1: div50m port map(clk_in=>clk,clk_out=>clock);--分频器的引入p1:process(clock)--第一个进程p1描述状态逻辑beginif clock'event and clock='1' thenif tmp=7 thentmp<=0;elsetmp<=tmp+1;end if;end if;end process p1;p2: process(clear,tmp)—第二个进程描述输出逻辑beginif clear='0' thenq_out<='0';elsecase tmp iswhen 0|3|4 =>q_out<='0';when others =>q_out<='1';end case;end if;end process p2;clk_outt<=clk;end a;2、M序列信号发生器library IEEE;USE IEEE. std_logic_1164.all;entity m_xulie isport (clk:in std_logic;q_out:out std_logic;clk_outt:out std_logic);--用户定义的输出输入及类型end m_xulie;architecture a of m_xulie iscomponent div50mport(clk_in:in std_logic;clk_out:out std_logic);--用户定义分频器的输入的输出及类型end component;signal tmp:std_logic_vector (2 downto 0);signal clock: std_logic;beginu1: div50m port map(clk_in=>clk,clk_out=>clock);--分频器的引入 p1:process(clk)—第一个进程P1描述状态逻辑beginif tmp= "000" then tmp <="001"; elsif clk'event and clk ='1' then tmp(0)<=tmp(0) xor tmp(2);tmp(1)<=tmp(0);tmp(2)<=tmp(1);end if;end process p1;q_out<=tmp(2);--数列信号的输出clk_outt<=clk;end a;五、RTL电路图1、序列信号发生器2、M_序列信号发生器六、仿真波形及其分析1、序列信号发生器从波形仿真图中可以看出，在时钟信号的上升沿，输出信号序列开始按01100111变化，当clear清零时，序列输出q_out也为“0”，时钟输出clk_outt相对于时钟输入clk有一定的时间延迟。
序列发生器和序列检测器——选作实验EDA
UESTCEDA技术及应用实验选作实验——序列发生和序列检测器的设计姓名：孙纪川学号：20110791200222013选作实验序列发生器和检测器的设计一、预习内容1)预习序列发生器和检测器的基本工作原理。
2)画出实验原理草图。
3)写出实验的基本步骤和源程序。
二、实验目的1)掌握序列发生器和检测器的工作原理。
2)学会用状态机进行数字系统设计。
三、实验器材PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干。
四、实验要求1)连续完成一个“10001110”序列和九个非“10001110”序列的发生；2)检测“10001110”序列，当检测到该序列后点亮EDA实验箱的LED灯；3)注意为了点亮LED灯，时钟频率不要选择太高，可以选择几十赫兹的频率。
五、实验报告及仿真结果1)序列发生器和序列检测器的VHDL源程序状态机的状态图：用摩尔型状态机设计的序列检测器的源程序：我修改了报告中的状态图，因为在st8到st0的过程中也需判断输入序列发生器的源程序：用图形输入法表示的序列发生并检测电路的顶层实体：名称关联法在block图中连线2)六、实验结果分析通过实验箱上的实际显示可以看到，序列检测器成功检测到序列发生器的序列点亮LED指示灯。
序列发生器和序列检测器设计成功。
七、心得体会通过此次实验使我了解了状态机的设计过程及用VHDL语言编写状态机，我还学到了摩尔型状态机与米粒型状态机的不同（延迟输出），以及可以用数组左移位的方法并行检测序列。
此次实验的成功之处在于程序编写正确，状态机逻辑明确，程序在实验箱上运行正确。
不足之处在于虽然我编写了米粒型状态机（运行结果也正确但是我没有截图）但是在quartus2软件上仿真并没有体会到延迟输出的现象，下次实验还需加深对米粒型状态机的理解重新改写米粒型状态机。
八、问题及思考问题：如果改变待检测的二进制码（如1011001），状态转换图应如何变化。
答：。
序列发生器设计
8
序列发生器的功能仿真波形的建立
9
计数型序列信号发生器
• 以同步计数器为基础； • 例：设计产生序列信号为1111000100的发生器； • 序列长度M=10，选用一个模10的同步计数器
10
计数型序列信号发生器
Q3 Q2 Q1 Q0 F
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
map(clk,t0,set,reset,t00,t01); U2:Dtrigger port
map(clk,t00,set,reset,t10,t11); U3:Dtrigger port
map(clk,t10,set,reset,t20,t21); t0<=t11 and t21; q<=t20; nq<=not t20;
移存型序列信号发生器
• 第一步：根据要求列真值表和状态图
• 第二步：根据真值表画卡诺图，求次态方程；
•
Q1n+1=not(Q3n.Q2n)
• 第三步：检查系统能否自启动；
• 第四步：确定触发器类型和数目；
• 第五步：确定逻辑电路图；
7
移存型序列信号发生器
entity shiftxuilie is port(clk:in bit;
成M个状态组合，完成状态转移； • 求出移位寄存器的串行输入激励函数，即可构成
该序列信号的产生电路。
• 例：设计产生序列信号为11000的发生器
5
移存型序列信号发生器
序号 Q3 Q2 Q1 0110 1100 2000 3001 4011
110
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实验七序列发生器和检测器的设计与实现
一、实验目的
1．掌握时序电路的设计方法和步骤。
2．掌握触发器的设计与应用
3．掌握移位寄存器的原理与应用
二、实验所用器件和设备
1．双D触发器74LS74 1片
2．二输入四与非门74LS00 1片
3. 二输入四与非门74LS00 1片
4. 二输入四与门74LS08 1片
5. 同步计数器74LS161 1片
2．数字电路实验系统1台
三、实验内容
四、实验提示与实验报告要求
1．用74161及门电路构成序列信号发生器，产生序列01010
2．设计一个串行数据检测器，当检测到输入数据为“101”时输出为“1”，其它情况下输出为“0”。
3．写出对整个电路分析的过程并和实验结果对照。
五、提示：
1．先构成序列信号发生器：
设计具体电路：
注意：CP脉冲信号接单脉冲按钮（P1）输出。
输出Z接电平显示灯L0。
Q3、Q2、Q1、Q0分别接数码管显示D1、C1、B1、A1。
2．利用D触发器设计101序列检测器：
a.设计出状态转移图：
b.对状态进行编码：
分别取：S0=00 S1=01 S2=10，请大家考虑若取S2=11会怎样？
列出次态和输出卡诺图
X Q1Q0
01
0001101100/000/001/0
01/0
01/1
10/0X X
c.写出输出和次态状态方程：
X
D Q X D XQ Y n n ===0101 d.利用74LS74设计出检测电路。
注：CP 脉冲信号也接单脉冲按钮（P1）输出，输出Y 接电平显示灯L1，输入X 接序列发
生器的Z输出。
3．实验测试结果：
先对触发器清零，接着进入正常工作状态。
开始按触发按钮，数码管依次显示：0 1 2 3
4 0 。
；序列发生器输出指示灯L0依次状态是灭亮灭亮灭灭。
；序列检测器
输出，当检测到“101”信号（即L0灯亮灭亮）时，输出为“1”（即L1灯亮，其他情况下是灭的）
六、附录
74LS161管脚图和功能表
注：PE 表示置位端
74LS74管脚图和功能表
74LS74双D型正边沿触发器
Q 2。