实验四8序列检测器的设计
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
序列检测器
一、实验目的
1. 了解状态机的设计。
2. 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于检测同步识别标志。
它是用一种图来检测一组或多组序列信号。
例如检测收到一组串行码{1110010}后，输出标志为1，否则输出为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机进行记忆。
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，状态标志符的下标表示有几个有效位被读出。
画出状态转移图，如图7-6所示，很显然这是一个莫尔状态机。
八个状态机根据编码原则可以用3位二进制数来表示。
图7-6 序列检测器状态变化图
三、实验内容
1. 用VHDL语言编写出源程序。
2. 设计两个脉冲发生器，一个包含“1110010”序列，另一个不包含此序列，用于检测程序的正确。
3. 将脉冲序列发生器和脉冲序列检测器结合生成一个文件，并编译下载并验证结果。
四、实验报告要求
1. 写出序列检测器VHDL语言设计源文件；
2. 详述序列检测器的工作原理。
序列检测器之状态机设计
序列检测器之状态机设计一、实验目的8位序列数“110110011”的检测，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1，否则仍然输出0。
二、实验原理（1）状态机用于序列检测器的设计比其他方法更能显示其优越性。
（2）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。
由于这种监测器必须记住前一次的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。
在检测的过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
三、实验步骤（1）检测数据110110011，高位在前的程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCHK ISPORT(DIN,CLK, RST : IN STD_LOGIC;--串行输入数据位/工作时钟/复位信号 SOUT : OUT STD_LOGIC);--检验结果输出END SCHK;ARCHITECTURE behav OF SCHK ISTYPE states IS (S0, S1, S2, S3,S4, S5, S6, S7, S8);--定义各种状态SIGNAL ST, NST: states :=s0 ;--设定现态变量和次态变量BEGINCOM: PROCESS(ST, DIN) BEGIN --组合进程，规定各状态转换方式CASE ST IS --11010011WHEN s0 => IF DIN = '1' THEN NST <= s1 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s1 => IF DIN = '0' THEN NST <= s2 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s2 => IF DIN = '0' THEN NST <= s3 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s3 => IF DIN = '1' THEN NST <= s4 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s4 => IF DIN = '1' THEN NST <= s5 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s5 => IF DIN = '0' THEN NST <= s6 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s6 => IF DIN = '1' THEN NST <= s7 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s7 => IF DIN = '0' THEN NST <= s8 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN s8 => IF DIN = '0' THEN NST <= s3 ; ELSE NST<=s0 ; END IF ; WHEN OTHERS => NST<=s0;END CASE;END PROCESS;REG: PROCESS (CLK,RST) BEGIN ---时序进程IF RST='1' THEN ST <= s0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN ST <= NST; END IF;END PROCESS REG;SOUT <= '1' WHEN ST=s8 ELSE '0' ;END behav ;（2）生成的RTL电路图如下所示：图（1）（3）生成symbol如图所示：图（2）（4）对其进行波形仿真得到波形如下所示：图（3）四、结果分析图（3）的波形显示，当有正确序列进入时，到了状态S8时，输出正确标志SOUT=1。
(完整word版)实验四：序列发生器与检测器的设计
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：11.16__ 实验成绩:实验四序列信号发生器与检测器设计一、实验目的1、了解序列检测器的工作原理。
2、掌握时序电路设计中状态机的应用。
3、进一步掌握用V HDL 语言实现复杂时序电路的设计过程。
二、实验内容要求用状态机设计实现串行序列检测器的设计，先设计（可用原理图输入法）序列信号发生器，产生序列：0111010011011010；再设计检测器，若检测到串行序列11010则输出为“1”，否则输出为“0”，并对其进行仿真和硬件测试。
1、序列检测器用于检测一组或多组有二进制码组成的脉冲序列信号。
这种检测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相应状态，重新开始检测。
序列发生器和检测器分别用上升沿和下降沿比较好，否则会在开始多一位或少一位。
2、信号发生器和检测器工程文件要保存在同一文件夹中才能调用；仿真时尽量避开发生信号和检测信号同时跳变，避免毛刺出现。
2、在实验箱上验证时，设计的输入可用脉冲键+琴键组合输入任意序列，并用LED灯串行移位显示出来，随后将检测到的11010数目用静态数码管显示出来。
三、实验原理序列检测器的作用就是从一系列的码流中找出用户希望出现的序列，该电路的核心部分就是状态机转换检模块，通过VHDL语言的CASE-WHEN顺序语句判断输入条件来选择某一状态的执行，达到以此判断执行的效果。
其中，本实验所设计状态机的状态转换图如下4-3所示。
图4-3 序列信号检测器状态转换图由图可以看出，初始状态为S0，当检测到输入的序列为1时，状态跳转至S1；检测到0时，原地等待；在S1状态下，当检测到0时跳转至S0，检测到1时跳转至S2；在S2状态下，当检测到0时跳转至S3，检测到1时跳转至S2；在S3状态下，当检测到1时跳转至S4，检测到0时仍跳转至S0；在S4状态下，当检测到0时跳转至S5，检测到1时跳转至S2；在S5状态下，当检测到0时跳转至S0，检测到1时跳转至S1；即实现了对序列“11010”的检测。
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。
八位序列检测器设计
八位序列检测器设计班级：1302012学号：姓名：郭春晖一、设计说明使用quartus软件进行仿真和验证，并且还可以检测其他的序列，只需要修改一部分代码就可以实现。
二、方案工作原理：基于FPGA的多路脉冲序列检测器的设计方案，使用VHDL语言设计时序逻辑电路，先设计序列发生器产生序列：01010；再设计序列检测器，检测序列发生器产生序列，若检测到信号与预置待测信号相同，则输出“1”，否则输出“0”，并且将检测到的信号的显示出来。
三、单元模块设计1、序列信号发生器序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号。
利用状态机设计，首先定义一个数据类型FSM_ST它的取值为st0到st15的16个状态。
序列信号发生器的代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SHK ISPORT (CLK,RST :IN STD_LOGIC; CO :OUT STD_LOGIC );END SHK;ARCHITECTURE behav OF SHK ISTYPE FSM_ST IS (s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12,s13,s14,s15);SIGNAL REG:FSM_ST;SIGNAL Q:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK,RST)BEGINIF RST ='1' THEN REG<=s0;Q<='0';ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENCASE REG ISWHEN s0=> Q<='1'; REG<=s1; WHEN s1=> Q<='0';REG<=s2;WHEN s2=> Q<='1';REG<=s3; WHEN s3=> Q<='1';REG<=s4;WHEN s4=> Q<='0';REG<=s5; WHEN s5=> Q<='1';REG<=s6;WHEN s6=> Q<='0';REG<=s7; WHEN s7=> Q<='0';REG<=s8;WHEN s8=> Q<='0';REG<=s9; WHEN s9=> Q<='1';REG<=s10;WHEN s10=> Q<='1';REG<=s11; WHEN s11=> Q<='0';REG<=s12;WHEN s12=> Q<='1';REG<=s13; WHEN s13=> Q<='0';REG<=s14;WHEN s14=> Q<='1';REG<=s15; WHEN s15=> Q<='0';REG<=s0;WHEN OTHERS=>REG<=s0;Q<='0';END CASE;END IF;END PROCESS; CO<=Q;END behav;转化成可调用的元件：波形仿真如下：2、序列检测器脉冲序列检测起可用于检测一组或多组二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续接收到一组穿行二进制码后，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。
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。
课程设计序列检测器的设计
课程设计序列检测器的设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解序列检测器的基本概念、原理和应用；2. 掌握序列检测器的组成部分，包括触发器、计数器等；3. 学会分析序列检测器的逻辑功能，并能正确绘制其逻辑图；4. 了解序列检测器在数字电路中的应用，如通信、计算机等领域。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单序列检测器的能力；2. 提高学生动手实践能力，学会使用相关仪器、设备进行序列检测器的搭建和调试；3. 培养学生团队协作能力，学会与他人共同分析问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨、认真的学习态度，养成良好地分析和解决问题的习惯；3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试新方法，培养创新精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够准确描述序列检测器的原理和组成部分；2. 学生能够独立绘制并解释序列检测器的逻辑图；3. 学生能够设计并搭建一个简单的序列检测器电路；4. 学生能够运用所学知识分析并解决实际数字电路问题；5. 学生在团队协作中，能够积极参与、沟通、分享，共同完成任务。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材第二章“数字电路基础”相关内容，组织以下教学大纲：1. 序列检测器原理及分类- 序列检测器的基本概念- 序列检测器的工作原理- 序列检测器的分类及应用2. 序列检测器的组成部分- 触发器的类型与功能- 计数器的作用与分类- 逻辑门电路的基本原理3. 序列检测器逻辑设计与分析- 逻辑图的绘制方法- 序列检测器逻辑设计步骤- 常见序列检测器逻辑分析实例4. 序列检测器应用案例- 通信系统中序列检测器的应用- 计算机领域中的序列检测器- 其他数字电路中的实际应用案例5. 实践操作：序列检测器设计与搭建- 设计一个简单的序列检测器电路- 使用仪器、设备进行电路搭建和调试- 分析实验结果，优化设计方案教学内容安排和进度如下：第1周：序列检测器原理及分类第2周：序列检测器的组成部分第3周：序列检测器逻辑设计与分析第4周：序列检测器应用案例及实践操作三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师以教材为依据，系统讲解序列检测器的基本概念、原理、分类及应用。
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。
8位数字逻辑分析仪的设计
目录引言 (3)一、LABVIEW和数字逻辑分析仪简介 (4)1.1 LABVIEW简介 (4)1.2 数字逻辑分析仪简介 (5)1.3 实验平台简介二、数字逻辑分析仪的总体设计 (6)三、前面板设计 (8)四、程序设计 (9)五、调试及结果 (10)六、总结心得 (11)七、参考文献 (12)引言LabVIEW是目前国际上唯一的编译型图形化编程语言，使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，使用图标表示功能模块迷失用图标之间的连线表示各模块间的数据传递。
同时LabVIEW继承了高级编程语言的结构化和模块化编程的优点，支持模块化与层次化实际，这种结构的实际增强了程序的可读性。
LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接收，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。
LabVIEW 是一个功能强大且灵活的软件，利用他可以方便的建立自己的虚拟仪器。
以LabVIEW为代表的图形化编程语言，又称为“G”语言。
使用这种语编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。
LabVIEW尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终用户的开发工具，可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，可为实现仪器编程和数据采集系统提供便捷途径。
数字逻辑分析仪重点在于考察信号高于或低于某一门限电平值，以及这些数字信号与系统时间之间的相对关。
逻辑分析仪是一种类似于示波器的波形测试设备，它可以监测硬件电路工作时的逻辑电平（高或低），并加以存储,用图形的方式直观地表达出来，便于用户检测,分析电路设计(硬件设计和软件设计) 中的错误，逻辑分析仪是设计中不可缺少的设备，通过它，可以迅速地定位错误，解决问题，达到事半功倍的效果。
逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定。
由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，通常只显示两个电压（逻辑1和0），因此设定了参考电压后，逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压者为High,低于参考电压者为Low，在High与Low之间形成数字波形。
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。
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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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。
序列信号检测器的设计
绪论随着世界经济的不断发展，电子技术日新月异，一日千里。
随着第一支晶体三极管于1947年问世，开创了电子技术的新领域，随后60年代初，模拟和数字集成电路相继上市，到七十年代末，微处理器的问世，电子器件的应用出现了新的局面。
随着微电子技术的发展，将会有更多的的电子产品陆续问世。
微电子技术的进步主要表现在大规模集成电路加工技术即半导体工艺技术的发展上，现代电子设计技术的核心日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA技术。
电子设计自动化即EDA技术是指包括电路设计、系统仿真、设计综合、PCB版图设计和制版的一套自动化流程。
依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真调试，直至实现既定的电子线路系统功能。
EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（VHDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。
EDA技术主要包括大规模可编程逻辑、硬件描述语言、软件开发工具等内容。
目前，使用最为广泛的大规模可编程逻辑CPLD、FPGA属高密度可编程逻辑器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。
硬件描述语言HDL是EDA技术的重要组成部分，而VHDL在现在EDA设计中使用最多，是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次，VHDL几乎覆盖了以往各种硬件描述语言的功能，VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换，具有良好的适应性，是设计者可以专心于其功能的实现，不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间与精力。
1 QuartusII简介Quartus II 是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
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实验四序列检测器的设计
一、实验目的
1)了解序列检测器的工作原理
2)熟悉MAX+plusII软件的基本使用方法
3)熟悉EDA实验开发的基本使用方法
4)学习VHDL程序中数据对象，数据类型，顺序语句，并行语句的综合使用
二、实验内容
设计一个序列检测器，当序列检测器连续收到一组串行的二进制码后，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。
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。
三、实验条件
开发软件：MAX+plus II 9.23 Baseline
硬件设备：装有windows7的pc机
四、实验设计
1)系统的原理框架图
2)VHDL源程序
chk.vhd源代码
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity chk is
port(din: in std_logic;
clk,clr:in std_logic;
d:in std_logic_vector(7 downto 0);
ab:out std_logic_vector(3 downto 0));
end entity chk;
architecture art of chk is
signal q:integer range 0 to 8;
begin
process(clk,clr)is
begin
if clr='1'then q<=0;
elsif clk'event and clk='1'then
case q is
when 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)is
begin
if q=8 then ab<="1010";
else ab<="1011";
end if;
end process;
end architecture;
3)管脚图
五、实验结果及总结
系统时序仿真结果
从系统仿真结果可以看出，本系统完全符合设计要求，同时从仿真结果可以看出，从输入到输出有一定的延时，在14ns左右，这正是器件延时特征的反映。
实验过程出现的问题几解决方法：
感觉实验比起前面的8位乘法器简单多了，除了以前遇到的问题基本上没什么其他的问题。