设计序列信号检测器
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。
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。
实验三_用状态机实现序列检测器的设计Verilog
实验三用状态机实现序列检测器的设计一、实验目的：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、原理说明：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a，否则输出b。
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3-1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”。
【例3-1】//顶层文件：module XULIEQI(clk,reset,din18,LED7S);input clk;input reset;input [17:0] din18;output [6:0] LED7S;wire [3:0] AB;wire [17:0] din18;xulie u1 (clk, din18, reset, din);schk u2 (din,clk,reset,AB);decl7s u3 (AB,LED7S);endmodule//串行检测：module schk(DIN,CLK,CLR,AB);input DIN,CLK,CLR;output[3:0] AB;reg [3:0] AB;reg [7:0] Q;parameteridle = 8'b00000000,a = 8'b00000001,b = 8'b00000010,c = 8'b00000100,d = 8'b00001000,e = 8'b00010000,f = 8'b00100000,g = 8'b01000000,h = 8'b10000000;parameter data=8'b11100101;always @(posedge CLK or negedge CLR) if(!CLR)beginQ <= idle;endelsebegincase(Q)idle:beginif(DIN==data[7]) Q<=a;else Q<=idle;enda:beginif(DIN== data[6]) Q<=b;else Q<=idle;endb:beginif(DIN== data[5]) Q<=c;else Q<=idle;endc:beginif(DIN== data[4]) Q<=d;else Q<=c;endd:beginif(DIN== data[3]) Q<=e;else Q<=a;ende:beginif(DIN== data[2]) Q<=f;else Q<=idle;endf:beginif(DIN== data[1]) Q<=g;else Q<=b;endg:beginif(DIN== data[0]) Q<=h;else Q<=idle;endh:beginif(DIN== data[7]) Q<=a;else Q<=idle;enddefault :Q<=idle;endcaseendalways @(Q)beginif(Q==h) AB <= 4'b1010 ;else AB <= 4'b1011 ;endendmodule//前端预置8位数据输入：module xulie(clk, din18, reset, din);input clk;input[17:0] din18;input reset;output din;reg din;parameters0 = 5'b00000,s1 = 5'b00001,s2 = 5'b00010,s3 = 5'b00011,s4 = 5'b00100,s5 = 5'b00101,s6 = 5'b00110,s7 = 5'b00111,s8 = 5'b01000,s9 = 5'b01001,s10 = 5'b01010,s11 = 5'b01011,s12 = 5'b01100,s13 = 5'b01101,s14 = 5'b01110,s15 = 5'b01111,s16 = 5'b10000,s17 = 5'b10001;reg[4:0] cur_state,next_state;always @ (posedge clk or negedge reset) if(!reset)cur_state <= s17;elsecur_state <= next_state;always @ (cur_state or din18 or din ) begincase (cur_state)s17 : begindin <= din18[17];next_state <= s16;ends16 : begindin <= din18[16];next_state <= s15;ends15 : begindin <= din18[15];next_state <= s14;s14 : begindin <= din18[14];next_state <= s13;ends13 : begindin <= din18[13];next_state <= s12;ends12 : begindin <= din18[12];next_state <= s11;ends11 : begindin <= din18[11];next_state <= s10;ends10 : begindin <= din18[10];next_state <= s9;ends9 : begindin <= din18[9];next_state <= s8;ends8 : begindin <= din18[8];next_state <= s7;ends7 : begindin <= din18[7];next_state <= s6;ends6 : begindin <= din18[6];next_state <= s5;ends5 : begindin <= din18[5];next_state <= s4;ends4 : begindin <= din18[4];next_state <= s3;s3 : begindin <= din18[3];next_state <= s2;ends2 : begindin <= din18[2];next_state <= s1;ends1 : begindin <= din18[1];next_state <= s0;ends0: begindin <= din18[0];next_state <= s17;enddefault : begindin <= 1'b0;next_state <= s0;endendcaseendendmodule提示：1.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。
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。
VHDL序列检测器设计1110010
VHDL数字系统设计与测试作业序列检测器设计学院：通信工程学院学号：***************设计要求：用状态机设计序列检测器（1110010）。
设计功能：考虑一个序列检测器，检测的序列流为“1110010”，当输入信号依次为“1110010”时输入一个脉冲，否则输入为低电平。
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，本实验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，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：源代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity check isport(din:in std_logic;clk,clr:in std_logic;z:buffer std_logic);end check;architecture arch_check of check istype 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'thenelsenext_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'thenelsenext_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;仿真结果：仿真结果分析：如图所示，当输入1110010序列时，输出Z输出一个高电平，否则输出低电平。
VHDL序列检测器
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 序列信号检测器一、设计目的1、根据设计要求，完成对序列信号检测器的设计。
2、进一步加强对QuartusⅡ的应用和对VHDL语言的使用。
二、设计内容和要求1、设计一个有限状态机，用以检测输入序列“1110101101”由左开始。
（1）画出状态转换图。
（2）使用VHDL语言编程。
（3）使用FPGA芯片。
2、掌握QuartusⅡ的操作和使用方法。
3、利用QuartusⅡ软件对所设计的电路进行仿真分析。
三、初始条件FPGA，七段数码管，时钟信号，3-8译码器，拨码开关等。
四、时间安排1、2011年1月12日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2011年1月14日至2011年1月18日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。
3、2011年1月18日至2011年1月20日，电路调试和设计说明书撰写。
4、2011年1月21日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
课设答疑地点：13楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要----------------------------------------------------------------------- II Abstract ------------------------------------------------------------------ III1 绪论---------------------------------------------------------------------- 12 设计内容及要求------------------------------------------------------------ 22.1设计的目的及主要任务------------------------------------------------- 22.1.1设计的目的----------------------------------------------------- 22.1.2 设计任务及主要技术指标----------------------------------------- 22.2设计思想---------------------------------------------------------------- 23 QuartusⅡ及VHDL语言简介-------------------------------------------------- 34 设计原理及单元模块设计---------------------------------------------------- 44.1 设计原理及方法------------------------------------------------------ 44.1.1 Moore型状态机------------------------------------------------- 54.1.2 Mealy型状态机------------------------------------------------- 54.2模块设计------------------------------------------------------------- 54.2.1 时钟输入模块--------------------------------------------------- 54.2.2 状态检测判断模块----------------------------------------------- 64.2.3译码显示模块--------------------------------------------------- 74.2.4 Led状态指示模块---------------------------------------------- 84.3 设计方案确定----------------------------------------------------------- 85 电路的仿真及分析---------------------------------------------------------- 95.1状态机转换检测------------------------------------------------------- 95.1状态机检测模块的波形仿真--------------------------------------------- 96 硬件调试与现象分析------------------------------------------------------- 10 参考文献------------------------------------------------------------------- 12 附录序列检测器的源程序--------------------------------------------------- 12序列检测器多用于通信系统中对禁用码的检测，或者是对所需信号的提取，即一旦检测到所需信号就输出高电平，这在数字通信领域有广泛的应运。
3种二进制序列信号检测器的实现方案
3种二进制序列信号检测器的实现方案该检测检测电路可广泛用于日常生产、生活及军事。
在许多电子技术资料中也有一些序列信号信号检测电路的设计，但设计方法单一、扩展性不强。
下面通过实例来说明电路的3种设计方法。
设计任务：设计一个二进制二进制序列信号检测器，它有一个输入X，当接收到的序列为1001，则在上述序列输入最后一个1的同时，电路输出Z=1，否则输出为0，输入序列可以重叠。
例如：当输入X的序列为0100100101001(首位在左)，对应输出Z=0000100100001。
1 用分立触发器设计触发器的种类很多，其中双端输入的JK触发器和单端输入的D触发器最具代表性。
由于用D触发器设计的电路更为简单，故采用它来设计电路。
1.1 逻辑抽象由于待检测的序列为1001，故设电路在一直输入0时的状态为S0，输入一个1以后的状态为S1，连续输入10以后的状态为S2，连续输入100后的状态为S3，连续输入1001后的状态为S4。
于是得到状态转换。
图1 状态转换图选取第1、3行解释其原理：S0表示接收到的是0，当在此基础上再接收到一个0后变为00，而需要检测的序列是1001，所以电路状态仍然停留在S0上;当电路在S0的基础上接收到1后表示接收到1001序列中的第一个1，于是电路状态转为S1。
同理S2表示已经接收到10，当在此基础上接收到0后变为100，电路转到S3，但是接收到1后则变为101，于是前面接收的两位代码失去作用，只有第3位的1可作为1001的第一位，所以电路状态转回S1。
通过观察状态转换表，可以发现，S1和S4在同样的输入下有同样的输出，而且状态转移后得到同样的次态。
因此它们是等价的可以合并，于是，状态转换表可以化简。
图2 化简后的转换表从物理概念上也不难理解这种情况。
当电路连续接收到1001后，输出为1，但序列可以重叠，故最后一个1可作为下一个1001序列的第一位，所以电路在连续接收到1001后的状态S4实际上就是S1。
eda基于VHDL的序列检测器设计
课程报告基于VHDL的序列检测器设计课程名称 EDA技术实用教程姓名卢泽文李嘉阳吴炽扬学号200730530318200730530311200730530326专业电气工程及其自动化3班指导老师: 陈楚老师日期: 2010/12随着计算机的飞速发展，以计算机辅助设计为基础的电子设计自动化(EDA)技术已成为电子学领域的重要学科。
EDA工具使电子电路和电子系统的设计产生了革命性的变化。
序列检测器也称为串行数据检测器，它在数据通讯，雷达和遥测等领域中用于检测同步识别标志，是一种用来检测一组或多组序列信号的电路。
本文输入的序列信号由自行设计的计数器和数据选择器组成的序列信号发生器提供。
1．原理说明：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，知道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。
2．实验程序设计及程序分析和主要模块的代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity schk isport(din,clk,clr:in std_logic;ab:out std_logic_vector(3 downto 0));end schk;architecture behav of schk issignal d:std_logic_vector(7 downto 0);signal q:integer range 0 to 8;type fsm_st is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8); --数据类型定义，状态符号化signal current_state,next_state:fsm_st;begind<="11100101" ; --8位待检预置数 reg:process(clr,clk) --主控时序进程beginif clr='1' then current_state<=s0;elsif clk='1' and clk'event thencurrent_state<=next_state;end if;end process;com:process(current_state,din) --主控组合进程 begincase current_state iswhen s0=>q<=0;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s1;end if;when s1=>q<=1;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s2;end if;when s2=>q<=2;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s3;end if;when s3=>q<=3;if din='1' then next_state<=s0;else next_state<=s4;end if;when s4=>q<=4;if din='1' then next_state<=s0;else next_state<=s5;end if;when s5=>q<=5;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s6;end if;when s6=>q<=6;if din='1' then next_state<=s0;else next_state<=s7;end if;when s7=>q<=7;if din='0' then next_state<=s0;else next_state<=s8;end if;when s8=>q<=8;next_state<=s0;end case;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;3．原理图（顶层电路结构）：clr为复位端，din为置数端，ab为输出端。
数电设计序列检测器
五.实验要求
写出实现巴克码1110010序列检测器的设计 写出实现巴克码1110010序列检测器的设计 1110010 思路,并列出详细的设计过程. 思路,并列出详细的设计过程. 画出序列检测器的电路图. 画出序列检测器的电路图. 接线验证电路是否符合要求. 接线验证电路是否符合要求. 详细说明在设计操作中遇到问题与解决方法. 详细说明在设计操作中遇到问题与解决方法. 对实验结果进行分析. 对实验结果进行分析.
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对串行输入的序列信号进行检测当电路输入序列连续送入1110010时检测器输出为1指示灯亮
序列检测器
一. 实验目的
熟悉和掌握时序电路的设计方法. 熟悉和掌握时序电路的设计方法.
二.实验器材
根据设计的电路,自行详细地列出 根据设计的电路, 所需要的芯片,电阻,电容等, 所需要的芯片,电阻,电容等,以 备连接验内容 设计一个巴克码1110010序列检测器. 设计一个巴克码1110010序列检测器. 1110010序列检测器 设计要求: 设计要求:
对串行输入的序列信号进行检测,当电 对串行输入的序列信号进行检测, 路输入序列连续送入1110010 1110010时 路输入序列连续送入1110010时,检测器 输出为1,指示灯亮;其他情况,检测器 输出为1 指示灯亮;其他情况, 输出都为0 输出都为0.
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
1 2
序列检测器
1001序列检测器的设计一、设计要求设计一个二进制序列检测器，输出为1个二进制随机序列，要求检测序列为1001。
当输入为1001时，检测器输出脉冲信号为“1”，否则输出为“0”。
要求：1.用有限状态机设计；2.画出检测器框图（输入、时钟、复位、随机序列、输出、检测信号）；3.分析过程并画出状态转移图。
二、设计过程1.有限状态机的设计有限状态机一般由四个部分组成（1）说明部分状态名定义：用type语句定义数据类型，元素为枚举型；状态变量：定义为信号，便于信息传递（2）主控时序进程：负责状态机运转，时钟驱动下负责状态转换（3）主控组合进程根据外部控制信号和(或)当前状态值，确定下一状态，确定对内、外输出控制信号的内容（4）辅助进程：配合状态机工作的组合进程或时序进程系统输入信号有三个变量，分别为复位信号Restart，时钟信号clk，输入信号din。
系统输出序列为result。
输入输出关系图如下：clkd_in2.状态转移图检测串行输入的d_in中的序列“1001”，当输入为1001时，检测器输出脉冲信号为“1”，否则输出为“0”。
因此，根据题意可以分为以下5个状态：idle:输入为0；S0：输入为1；S1：输入为10；S2：输入为100；S3：输入为1001；相关状态转移图如下：3.源程序本程序在 max+plus II软件平台编写和仿真。
源程序代码如下：Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.ALL;ENTITY s5_machine ISPORT(clk, d_in : IN STD_LOGIC ;restart : IN BOOLEAN ;result: OUT STD_LOGIC) ;END ENTITY s5_machine;ARCHITECTURE activ OF s5_machine ISTYPE state IS (idle,s0, s1, s2, s3); -- 利用程序包定义数据类型SIGNAL present_state, next_state: state ;BEGINRestart_And_Switch: PROCESS(clk, restart) -- 第一个进程BEGINIF (restart) THEN -- 监测复位信号present_state<= idle;ELSIF (clk'EVENT AND clk ='1') THEN -- 监测时钟上沿present_state<= next_state;END IF;END processRestart_And_Switch;State_Decision: PROCESS(d_in,present_state) -- 第二个进程BEGINnext_state<= s0;IF (d_in = '0') THENCASE present_state ISWHEN idle=>next_state<=idle;WHEN s0 =>next_state<= s1;WHEN s1 =>next_state<= s2;WHEN s2 =>next_state<= idle;WHEN s3 =>next_state<=idle ;END CASE;ELSIF (d_in = '1')THENCASE present_state ISWHEN idle=>next_state<= s0;WHEN s0 =>next_state<= s0;WHEN s1 =>next_state<= s0;WHEN s2 =>next_state<= s3;WHEN s3 =>next_state<=s0;end case;END IF;END processState_Decision;Output_Decision:PROCESS(present_state)--第三个进程BEGINIF (present_state=s3) thenresult<='1';ELSEresult<='0';END IF;END processOutput_Decision;end ARCHITECTURE activ;三、仿真结果在本次仿真中，输入信号d_in为时钟信号的二分频后的信号11001100，从图示结果中可以看到，当输入序列为1001且复位信号restart为0时，输出信号result高电平，结果正确。
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。
一类序列信号检测器的设计
以及在海量数据 中对敏 感信 息的 自动侦听 。电路采 用数 字 系统设 计方法 ，步骤程序化 ，电路 可靠性 高。
关键词
中图分类号
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｆ Ｓ ｑｕ ｎ ｅ Ｃｏ ｅ Ｄｅ ｅ ｔ ｒ ｓｇ ｆａ Ｋ ｎｄ ｏ ｅ ｅ ｃ ｄ ｔ ｃ ｏ
Ｚ ａ ｇ Ｆ ｉ ｎ ， Ｗ ａ ｇ Ｊａ ｂ ｎ， Ｌ ｌ ｎ ｈ ｎ ｅｌ ｇ ｏ ｎ ｉｎ ｉ ｉ Ｄｅｉ ｇ ａ
二进 制序 列信 号 检测 器是 一种 能 够检测 输 入 的 一
串二 进制 编 码 ，当该 二 进 制 码 与 事 先 设 定 的 码 一 致
１ 用 分 立 触 发 器 设 计
触 发 器 的种 类 很 多 ，其 中双 端 输入 的 Ｊ Ｋ触 发器 和 单端 输入 的 Ｄ 触 发 器 最 具 代 表 性 。 由于 用 Ｄ 触 发 器设 计 的 电路更 为 简单 ，故 采用 它来 设计 电路 。 １ １ 逻 辑抽０１
人 ０时的状 态 为 ｓ ，输 入一 个 １以后 的状态 为 Ｓ ，连 。 续输 入 １ ０以后 的状 态 为 Ｓ ，连续 输 入 １ ０后 的状 态 ， ０ 为 Ｓ ，连续 输入 １０ ０ １后 的状 态 为 ｓ 。于 是 得 到状 态 转换 如 图 １所示 。
Ｏ ｌ
时 ，检测 电路 输 出高 电平 ，否 则输 出低 电平 。该 检测 电路 可广 泛用 于 日常 生产 、生 活及 军 事 。例 如 ，可 以 用在 密码 认证 中 ，当输 入 密码 与事 先设 定 的密 码 一致
时 ，认 证 成功 。再 如在 军事 领 域 ，比较 关心 的是 敌方
通信 中某些 感 兴趣 的 内容 ，而通 信数 据 是海 量 且加 密
摘
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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X
Z
0
1
0000
0001
0001
0
0001
0001
0010
0
0010
0001
0011
0
0011
0001
0100
0
0100
0101
0100
0
0101
0001
0110
0
0110
0111
0011
0
0111
0001
1000
0
1000
0001
1001
0
1001
1010
0100
0
1010
0000
问题分析与设计：要同时能检测出Z和z以及数字6，即同时检测0111010和1111010以及110，也就是能够检测序列（0|1）111010110，由于最高位为0或是为1都可以，不妨用d来代替最高位，则需要检测的序列变成d111010110.
下面可以用一些字母来代替一些状态：
A-----表示初始状态initial
数电课程设计
课程名称：设计序列信号检测器
班级：机电学院机械八班
姓名：张序海
学号：2011080080016
课程设计要求：能同时检测自己名字的首字母（大写或小写）和学号末位数的ASCII编码。我姓张，学号末位为6，因此对应的是大写的Z和小写的z，以及数字6.
其中Z对应090--0111010，z对应122--1111010 6对应---110
由上面的状态很容易可以得到状态图,然后得到状态转移表:
S
X
Z
0
1
A
B
B
0
B
B
C
0
C
B
D
0
D
B
E
0
E
F
E
0
F
B
G
0
G
H
D
0
H
B
I
0
I
B
J
0
J
K
E
0
K
A
C
1
S*
由于有11个状态，因此要用4位二进制数来表示，假设用Q3Q2Q1Q0来表示4位二进制数，不妨用0000---1010分别来表示状态A--K,则得到下面的转移表：
0010
0
Q3*Q2*Q1*Q0*
1
根据转移表可以得到相应的卡洛图再进行化简如下:（本次设计中卡洛图的化简均采用的是最小成本的化简方法）
Q3*对应卡洛图：
X=0 X=1
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
d
01
d
1
11
d
d
10
d
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
d
1
01
d
11
1
d
d
10
d
转移方程：Q3*=x’Q3Q0+XQ3Q1’Q0’+XQ2Q1Q0
1
11
d
d
10
1
d
X=1
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
d
01
1
1
d
11
d
d
10
1
1
d
转移方程Q1*=Q2Q1Q0’+XQ3’Q1’Q0+X’Q3Q0+XQ3’Q1Q0’
Q0*对应卡洛图：
X=0
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
1
1
d
1
01
1
1
d
11
1
1
d
d
10
1
1
d
X=1
Q1Q0
Q3Q2
00
D0=Q0*=Q3’Q1Q0’+Q2’Q1’Q0’+X’Q3’
输出Z对应的卡洛图：
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
d
01
d
11
d
d
10
d
1
Z=Q3Q2
即：输出方程为：Z=Q3Q2
根据上面的化简和已知条件很容易就可以得到相应的电路图如下：
由上面的电路图就可以检测时序d111010110。
B-----got d
C-----got d1
D-----got d11
E-----got d111
F-----got d1110
G-----got d11101
H-----got d111010
I------got d1110101
J-----got d11101011
K-----got d111010110
课程设计目的：通过这个实际的例子让我们更加了解时序电路，并且学会把上课的纯理论知识用于实践去解决生活中的一些实实在在的问题，同时还可以进一步加强我们的理论上的学习，知道自己在面对比较全面的设计问题时还欠缺什么，可以及时的去掌握。最重要的是学会怎样把一个实际的问题建立对应的模型，然后设计出相应的电路去解决问题。
Q2*对应卡洛图：
X=0
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
1
d
01
d
11
d
d
10
1
d
X=1
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
1
d
01
1
d
1
11
d
d
10
d
转移方程：Q2*=X’Q2Q0’+XQ2Q1’+XQ3Q0+Q2Q1’Q0’
Q1*对应卡洛图：
X=0
Q1Q0
Q3Q2
00
01
11
10
00
d
01
d
01
11
10
00
1
d
1
01
d
பைடு நூலகம்11
d
d
10
1
1
d
转移方程：Q0*=Q3’Q1Q0’+Q2’Q1’Q0’+X’Q3’
本电路采中全部用D触发器，所以可以得到激励方程如下：
D3=Q3*=x’Q3Q0+XQ3Q1’Q0’+XQ2Q1Q0
D2=Q2*=X’Q2Q0’+XQ2Q1’+XQ3Q0+Q2Q1’Q0’
D1=Q1*=Q2Q1Q0’+XQ3’Q1’Q0+X’Q3Q0+XQ3’Q1Q0’