用状态机实现序列检测器的设计
用状态机实现序列检测器实验报告
实验报告用状态机实现序列检测器实验一、实验目的1.用Verilog HDL描述有限状态机电路。
2.IPCORE的概念与设计。
二、实验内容1.应用有限状态机的设计思路，检测从FPGA片上ROM读出的串行数据是否是特定的数据。
2.每个人需要检测的数据是所用的电脑编号+200后转换的8位二进制数。
三、实验要求1.拟用按键、拨动开关实现系统的时钟，复位信号的输入。
2.一个7段数码显示译码器作为检测结果的输出显示，如果串行序列为”100101”，显示A，否则显示b（系统需要设计一个7段数码显示译码器模块）仍使用消抖模块，对由按键输入的时钟进行消抖处理。
3.读取的串行数据为rom中固化的一个宽度为1bit，深度为16bits的数据。
四、设计思路软件的设计框图如下,该实验可以分为几个模块，rom数据读出模块，串行检测模块，数码管显示模块,顶层模块。
输入的clk为按键消抖后输出的数据，按下一次检测一次，在时钟的上升沿读出数据，时钟的下降沿检测数据，串行模块输出的4bits的数据，直接送给数码管译码模块，译码输出。
五、设计原理1.ROM IP核的生成首先在ISE自己的工程中新建一个块内存，Block Memory Generator，配置深度为16，宽度为1bit，选择生成的类型为单端ROM，然后选择一个已经编写好的memory初始化文件。
Memory初始化文件，编写coe文件：这里我要写入的是226，所以二进制是11100010，写入的内容如下，：memory_initialization_radix=10;memory_initialization_vector=1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0;保存并选择载入。
2.读取rom中的数据根据时钟上升沿读取数据，所以可以写出rom读的代码，代码如下：module read_rom(clk,da,rst);input clk;input rst;output da;reg[3:0] counter;always@(posedge clk or posedge rst) beginif(rst)counter<=1'b0;else counter<=counter+1'b1;enddata_rom u1(.clka(clk), // input clka.addra(counter), // input [3 : 0] addra.douta(da) // output [0 : 0] douta);编写仿真激励文件，得到如下波形，分析可以知道，时钟上升沿数据被读取，读取的数据与我们在配置文件中写入的相同。
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,din8,LED7S);input clk;input reset;input [7:0] din8;output [6:0] LED7S;wire [3:0] AB;xulie u1 (clk, din8, 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 [7:0] Q;reg [3:0] AB;parameteridle = 8'b00000000,a = 8'b00000001,b = 8'b00000010,c = 8'b00000100,d = 8'b00001000,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<=idle;endd:beginif(DIN== data[3]) Q<=e;e:beginif(DIN== data[2]) Q<=f;else Q<=idle;endf:beginif(DIN== data[1]) Q<=g;else Q<=idle;endg:beginif(DIN== data[0]) Q<=h;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, din8, reset, din); input clk;input[7:0] din8;input reset;output din;parameters0 = 3'b000,s3 = 3'b011,s4 = 3'b100,s5 = 3'b101,s6 = 3'b110,s7 = 3'b111;reg[2:0] cur_state,next_state;reg din;always @ (posedge clk or negedge reset) if(!reset) cur_state <= s0;elsecur_state <= next_state;always @ (cur_state or din8 or din ) begincase (cur_state)s0 : begindin <= din8[7];next_state <= s1;ends1 : begindin <= din8[6];next_state <= s2;ends2 : begindin <= din8[5];next_state <= s3;ends3 : begindin <= din8[4];next_state <= s4;ends4 : begindin <= din8[3];next_state <= s5;endnext_state <= s6;ends6 : begindin <= din8[1];next_state <= s7;ends7 : begindin <= din8[0];next_state <= s0;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5 采用状态机实现序列检测器
实验5 采用状态机实现序列检测器一、实验目的1．掌握利用有限状态机实现一般时序逻辑分析的方法；2．掌握利用Verilog编写可综合的有限状态机的标准模板。
二、仪器设备计算机、Quartus II 9.0 开发软件。
三、实验内容与步骤：1.实验内容建立一个序列检测器设计文件，当检测到3个及3个以上1时输出为1。
2.实验步骤1）新建工程文件夹；2）启动Quartus II3）选择File->New Project Wizard，建立新工程；4）File->New->Verilog HDL File建立设计文件；5）选择Processing->Start->Start Analysis&Synthesis进行电路综合；6）选择Tools->Netlist Viewers->RTL Viewer，查看综合后得到的电路；7）选择Tools->Netlist Viewers->State Machine Viewer，查看综合后得到的有限状态机；8）选择Processing->Start->Start Fitter进行电路适配；9）选择Tools->Netlist Viewers->Technology Map Viewer，查看适配后得到的电路。
四、实验数据写出程序代码，及状态转换图。
五、讨论写出三段式有限状态机的建模方式。
六、其它实验原理要求说明：1.什么是有限状态机；2.什么是Moore有限状态机与Mealy有限状态机；3.说明用Verilog HDL设计有限状态机的一般步骤。
附：程序部分代码module seq_111(clk,clr,x,z);input clk,clr,x;output reg z;reg[1:0] state,next_state;parameter S0=2'b00,S1=2'b01,S2=2'b10,S3=2'b11;/*状态编码*/always @(posedge clk or posedge clr) /*该过程定义当前状态*/ begin if(clr) state<=S0; //异步复位，s0为起始状态else state<=next_state;endalways @(state or x) /*该过程定义次态*/begincase (________ )S0:begin case (x)1:next_state=S1;0:next_state=S0;endcaseendS1:begin if(x) next_state=S2;else next_state=S0; endS2:beginif(x) next_state=S3;else next_state=S0; endS3:begin if(x) next_state=S3;else next_state=S0; enddefault:next_state=S0; /*default语句*/endcaseendalways @(________) /*该过程产生输出逻辑*/begin case(state)S3: z=1'b1;default:z=1'b0;endcaseendendmodule。
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。
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”。
实验三_用状态机实现序列检测器的设计1
实验三_用状态机实现序列检测器的设计1实验三_用状态机实现序列检测器的设计1实验三：用状态机实现序列检测器的设计引言：序列检测器是一种通过检测输入序列中的特定模式来实现特定功能的电路。
在本实验中，将使用状态机来设计和实现一个简单的序列检测器，以此来加深对状态机概念的理解。
一、实验目的：1.理解状态机的基本概念和工作原理2.学习使用状态转移图设计状态机3.设计并实现一个简单的序列检测器二、实验原理：1.状态机概念状态机是由有限个状态和输入信号、输出信号及状态转移函数所确定的一种特殊的信息处理系统。
它根据输入信号的变化，通过状态转移函数切换状态，根据当前状态和输入信号来确定输出信号。
2.状态转移图状态转移图是一种图示方法，用于描述状态机的状态、输入和输出之间的关系。
它由状态节点和状态转移边组成。
状态节点表示状态，状态转移边表示状态之间的转移条件。
三、实验内容：1.确定序列检测器的功能和输入输出规格在本实验中，我们设计一个序列检测器来检测输入序列"101"。
当检测到输入序列为"101"时，输出信号为1，否则输出信号为0。
2.设计状态转移图根据输入输出规格，设计状态转移图。
状态转移图应包括初始状态、输入信号、输出信号和状态转移条件。
假设状态为S0、S1和S2，其中S0为初始状态。
输入信号为X，输出信号为Y。
状态转移条件如下：-从S0状态到S1状态，当输入信号X为1时-从S1状态到S2状态，当输入信号X为0时-从S2状态到S0状态，当输入信号X为1时状态转移图如下所示：```01S0→S1→S2↑______```3.实现状态机电路根据状态转移图，可以实现状态机电路。
使用触发器来存储状态。
每个触发器的输出连接到其他触发器的输入。
根据状态转移图，配置触发器的输入和输出。
配置表如下所示：```状态XY下一个状态S000S0S010S1S100S2S110S1S201S0S210S1```根据配置表，配置触发器的输入和输出。
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
一、实验目的
①了解序列检测器的基本原理；
②使用状态机模型设计序列检测器；
③理解状态机的工作原理，以及应用状态机设计逻辑电路的思想与方法。
二、实验原理
序列检测器，又称序列检测器或序列检测装置，是将输入的序列信号，与一个事先给定的序列模式进行比较，以判断输入信号是否与给定的模式
相匹配。
当输入信号与给定模式完全匹配时，则检测出一个正确的模式序列。
如果输入的信号不与模式相匹配，则认为出错，并给出错误信号。
序列检测器有很多的组成部分，包括输出寄存器，状态寄存器，比较
状态机，其中比较状态机是序列检测器最重要的组成部分。
它主要功能是：获取模式序列，比较模式和输入序列，并根据比较结果生成对应的输出信号。
具体来说，比较状态机包括：输入处理模块，状态比较模块，指令控
制模块和输出触发模块。
三、实验内容
1、设计一个比较状态机，用于检测并确定序列是否与给定的模式序
列相同。
2、使用VHDL绘制比较状态机的模型，并编写代码实现。
3、真实应用比较状态机，设计一个校验器，用于检测序列是否符合一定的校验规则。
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。
实验三_用状态机实现序列检测器的设计
设计参考
本实验由顶层文件、串行检测、并行数据转 串行、数码管显示四个模块组成
顶层模块
并行8bits数据 串行数据 4bits数据 7bits数据
并转串 模块
clk
串行检测 模块
数码管显 示模块
reset
系统任务要求
• 系统主要包括3个模块： 1）并行数据转串行数据模块（xulie.v） 2）串行检测模块（schk.v） 3）数码管显示模块（decled7s .v） 由于需要用按键V16作为时钟输入，按键 D18作为系统复位输入，所以需调用实验二 中应用的消抖模块，对两个按键输入信号 进行消抖。
设计输入
• 选择Verilog Module ，并输入合法文件名
• 在文本编辑窗口输入代码
设计输入
设计处理
• 设计处理环节进行综合、功能仿真、时序仿真Байду номын сангаас等处理
设计处理
1、综合：
• 在sources窗口选中待综 合模块cnt10，在process 窗口双击Synthesize-XST • 综合完后可以双击 Synthesize-XST下的View RTL Schematic，得到综 合后的电路图。
实验三
用状态机实现序列检测器的设计
• 上网查询资料，复习《数字电子技术》教 材，理解有限状态机的概念。 • 有限状态机的状态图的画法及其含义。
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”。 • 根据下载电路板的资源， 拟用SW3---SW0，J4接口的E8,F8,C7,D7作为系统输入（ 系统由此需要设计一个8bits并行数据转串行的模块） 一个7段数码显示译码器作为检测结果的输出显示，如 果串行序列为”11100101”，显示a，否则显示b（系统需 要设计一个7段数码显示译码器模块） 为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信 号的输入。
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。
序列检测器的设计杭电
《EDA技术》实验报告实验名称：序列检测器的设计姓名：班级：学号：实验日期：指导教师：一、实验设计要求用状态机实现序列检测器的设计，了解一般状态机的设计与应用。
例8-11描述的电路完成对序列数“11100101”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“A”，否则仍然输出“B”。
完成对序列对文本编辑输入，仿真测试并给出仿真波形，了解控制信号的时序。
二、设计原理二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。
电路结构图或原理图电路功能描述定义了序列检测器顶层设计元件端口信号，输入端口：DIN, CLK,CLR,数据类型被定义为STD_LOGIC；输出端口：AB 定义的数据类型STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; 定义信号SIGNAL Q: INTEGER RANGE 0 TO 8; 和SIGNAL D: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); 若DIN这一串序列数与预置数D相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
三、实验程序程序1：序列检测器描述四、编译及仿真结果仿真结果显示：该设计是成功的。
完成对序列数“11100101”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“A”，否则仍然输出“B”。
五、总结。
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、实验目的1.熟悉QuartusⅡ软件应用环境，了解实验流程。
2.编写简单的Verilog代码，并在QuartusⅡ中进行调试和验证，并在EDA6000中下载代码和验证。
3.掌握用状态机（State Machine）实现序列检测器的设计。
二、实验原理假设检测器预先已经设定一个8位序列d，那么当由din端口串行输入的一个8位序列，与d完全相同时，检测器输出代码1010，即在试验箱上的LED上显示一个“A”；否则，检测器输出1110，即在试验箱上的LED上显示一个“E”。
同时，当清零信号clr有效时，输出为1110。
由清零信号clr和输入信号din共同控制状态机的状态变化。
三、实验内容1、检测一组二进制序列信号，当连续的脉冲信号和预先设定的序列d相同时，显示字符“A”，否则显示“E”。
2、使用工具为译码器建立一个元件符号3、设计仿真文件，进行验证。
4、编程下载并在实验箱上进行验证。
四、实验步骤1.新建Verilog工程项目，编写代码并保存至与模块名对应的项目文件夹。
2.编译程序，编译无误后，在【tools】>【netlist viewers】里面选择RTL Viewer，观察电路结构；在【tools】>【netlist viewers】里面选择State Machine Viewer，查看状态机转换图。
3.新建波形文件进行仿真。
保存时要和源程序存放在同一目录下。
设置好输入波形参数后，开始仿真。
在仿真后输入输出波形中观察逻辑关系是否正确。
4.将实验箱和PC合理连接起来。
打开EDA6000软件，设置好芯片类型为ACEX1K（EP1K30TC144-3），载入模式12。
5.根据EDA6000界面内管脚对应芯片的实际管脚在QUARTUSⅡ里面设定管脚号并检查无误。
6.将程序下载至FPGA内，并在EDA6000软件界面内进行验证测试。
程序代码module SCHK(clk,din,clr,d,err);input clk,din,clr; input [7:0]d;output [3:0]err;parameter s0=0,s1=1,s2=2,s3=3,s4=4,s5=5,s6=6,s7=7,s8=8;reg [8:0]cs,ns; reg [3:0]err;always @(posedge clk or posedge clr)begin if(clr) cs<=s0;else cs<=ns;case (cs)s0:if(din==d[0] ) ns<=s1;else ns<=s0;s1:if (din==d[1]) ns<=s2;else ns<=s0;s2:if(din==d[2] ) ns<=s3;else ns<=s0;s3:if(din==d[3] ) ns<=s4;else ns<=s0;s4:if(din==d[4] ) ns<=s5;else ns<=s0;s5:if(din==d[5] ) ns<=s6;else ns<=s0;s6:if(din==d[6] ) ns<=s7;else ns<=s0;s7:if(din==d[7] ) ns<=s8;else ns<=s0;s8:ns<=s8;default ns<=s0;endcaseendalways @(ns)begin if(ns==s8) err<=4'b1010;else err<=4'b1110;endendmodule编译：选择processing---start compilation命令，开始编译。
FPGA用状态机实现序列检测器的设计.
******大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：用状态机实现序列检测器的设计姓名：******学号: **********班级：电子******指导教师：*************信息工程学院一、实验原理1、实验内容：应用有限状态机设计思路，检测输入的串行数据是否是”01111000”。
拟用SW3---SW0，J4接口的E8,F8,C7,D7作为系统输入（系统由此需要设计一个8bits并行数据转串行的模块）一个7段数码显示译码器作为检测结果的输出显示，如果串行序列为”11100101”，显示a，否则显示b（系统需要设计一个7段数码显示译码器模块）为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信号的输入。
本实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成2、要求：系统主要包括3个模块：1）并行数据转串行数据模块（xulie.v）2）串行检测模块（schk.v）3）数码管显示模块（decled7s .v）于需要用按键V16作为时钟输入，按键D18作为系统复位输入，所以需调用实验二中应用的消抖模块，对两个按键输入信号进行消抖。
•并行数据转串行数据模块（xulie.v），串行检测模块（schk.v）均采用有限状态机的描述方式。
•并行数据转串行数据模块（xulie.v）功能描述：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。
•根据设计要求，先画出并行数据转串行数据模块的状态转移图，并写出HDL代码。
•比较实验指导书提供并行数据转串行数据模块的参考代码，总结有限状态机的HDL设计方法。
•串行检测模块（schk.v）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“01111000”这8bit的输入，AB=4’b1010，否则，AB=4’b1011.•串行检测模块（schk.v）•画出串行检测模块（schk.v）的状态转移图，并自行设计HDL源代码。
FPGA用状态机实现序列检测器的设计(2)
****大学实验报告课程名称： FPGA技术实验名称：基于原理图的十进制计数器设计姓名： ***学号: ***************班级：电子1202指导教师：**************西南科技大学信息工程学院制实验三用状态机实现序列检测器的设计一、实验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描述的电路完成对特定的序列数"100101"的检测的部分HDL代码。
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”。
本实验由四个模块组成：二、实验步骤1、建立工程，名为“shiyan3”，在建立第一个verilog HDL的编辑窗口，并保存为“xulie”，即并行数据转串行数据模块；并根据所画的状态转移图，来编写相关代码，代码截图如下：Testbench截图如下：仿真截图如下：2、另外再建立一个名为“schk”的Verilog HDL的编辑窗口，根据其状态转换图，可以有如下截图所示代码：3、再建立一个数码管显示模块，命名为“led_xian”，代码截图如下：4、最后是顶层文件“zongde”的建立，在这个里面，还要加上消抖模块，具体代码设计如下：5、写好约束文件，并进行综合编译；6、拿到板子，点击Generate和Configure，进行下载；三、实验结果及分析理论上应该显示b，但由于诸多问题，结果数码管显示的好像不对，而且我的座位号是8号，那换成六位二进制数应该是001000，但最后在硬件上实现时，却跟理论不一样。
- 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.掌握基于语言的ISE设计全流程；实验三：用状态机实现序列检测器的设计一、实验目的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。
3.掌握基于语言的ISE设计全流程；4.熟悉、应用VerilogHDL描述数字电路；二、实验原理与设计过程（一）实验容：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”。
（二）本次实验的核心是：应用有限状态机的设计思路，检测输入的串行数据是否是8’b11100101。
根据下载电路板的资源，拟用SW3---SW0，J4接口的E8,F8,C7,D7作为系统输入（系统由此需要设计一个8bits并行数据转串行的模块），一个7段数码显示译码器作为检测结果的输出显示，如果串行序列为”11100101”，显示A，否则显示b（系统需要设计一个7段数码显示译码器模块），为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信号的输入。
（三）设计参考：本实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成：a)系统共包括4个模块：并行数据转串行数据模块、串行检测模块、数码管显示模块、消抖模块。
由于需要用按键V16作为时钟输入，为保证实验效果，调用实验二中应用的消抖模块，对时钟clk输入信号进行消抖。
b)对于并行数据转串行数据模块输入输出端口说明：i.clk-----系统时钟，由按键V16通过消抖模块后提供。
ii.din8-----8bits输入数据，需在时钟控制下，串行输出。
iii.reset----系统复位信号，当reset=1’b1时，系统输出复位，否则系统正常工作。
iv.din----------1bit输出信号。
该并行模块的设计如下：module xulie_u1(clk,din8,reset,din );input clk;input[7:0] din8;input reset;output din;parameters0 = 3'b000,s1 = 3'b001,s2 = 3'b010,s3 = 3'b011,s4 = 3'b100,s5 = 3'b101,s6 = 3'b110,s7 = 3'b111;reg[2:0] cur_state,next_state;reg din;always (posedge clk or posedge reset)if(reset)cur_state <= s0;elsecur_state <= next_state;always (cur_state or din8 or din )begincase (cur_state)s0 : begindin <= din8[7];next_state <= s1;ends1 : begindin <= din8[6];next_state <= s2;ends2 : begindin <= din8[5];next_state <= s3;ends3 : begindin <= din8[4];next_state <= s4;ends4 : begindin <= din8[3];next_state <= s5;ends5 : begindin <= din8[2];next_state <= s6;ends6 : begindin <= din8[1];next_state <= s7;ends7 : begindin <= din8[0];next_state <= s0;enddefault : begindin <= 1'b0;next_state <= s0;endendcaseendendmodule（四）对于串行检测模块其输入输出端口说明如下：a)din-----1bit的串行输入数据b)clk-----同步输入时钟c)clr ------异步清零信号，当CLR=1，系统输出置0，否则，系统正常工作d)AB--------4bits数据，如果系统检测到8’b11100101的串行输入，AB=4’b1010，否则，AB=4’b1011.e)其设计代码如下：module schk_u2(din,clk,reset,AB);input din;input clk;input reset;output[3:0] AB;reg[3:0] AB;reg[3:0] current_state,next_state;parameterst0=4'b0000,st1=4'b0001,st2=4'b0010,st3=4'b0011,st4=4'b0100,st5=4'b0101,st6=4'b0110,st7=4'b0111,st8=4'b1000;always (posedge clk or posedge reset)beginif(reset)current_state<=st0;elsecurrent_state<=next_state;endalways (current_state or din)begincase(current_state)st0:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==1)?st1:st0;endst1:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==1)?st2:st0;endst2:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==1)?st3:st0;endst3:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==0)?st4:st3;endst4:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==0)?st5:st1;endst5:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==1)?st6:st0;endst6:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==0)?st7:st1;endst7:beginif(din==1)begin AB<=4'b1010;next_state<=st8;endelsebegin AB<=4'b1011;next_state<=st0;endendst8:begin AB<=4'b1011; next_state<=(din==1)?st1:st0;endendcaseendendmodule（五）其中最后的LED驱动模块不做过多说明，只是简单的设计如下：module decled7s_u3(AB,led7 );input[3:0] AB;output[6:0] led7;reg[6:0] led7;wire[3:0] AB;initial led7=7'b0000000;always (AB)begincase(AB)4'b1010:led7<=7'b1110111;4'b1011:led7<=7'b1111100;default:led7<=7'b0111111;endcaseendEndmodule·（六）最终加入消抖模块综合结果如下：(七)综合模块代码：module XULIEQI(clk_50M,clk1,reset,din8,led7 );input clk_50M,clk1;input reset;input [7:0] din8;output [6:0] led7;wire [3:0] AB;wire din,clk;debounce_module u1(clk_50M,reset,clk1,clk);xulie_u1 u2(clk, din8, reset, din);schk_u2 u3(din,clk,reset,AB);decled7s_u3 u4(AB,led7);endmodule三、实验仿真（一）根据实验过程综合程序结果：（二）实验引脚约束文件如下：NET "clk1" LOC = "V16" |PULLDOWN ;NET "clk_50M" LOC = "C9" ;NET "din8[0]" LOC = "D7" ;NET "din8[1]" LOC = "C7" ;NET "din8[2]" LOC = "F8" ;NET "din8[3]" LOC = "E8" ;NET "din8[4]" LOC = "L13" ;NET "din8[5]" LOC = "L14" ;NET "din8[6]" LOC = "H18" ;NET "din8[7]" LOC = "N17" ;NET "led7[0]" LOC = "D5" ;NET "led7[1]" LOC = "C5" ;NET "led7[2]" LOC = "B6" ;NET "led7[3]" LOC = "E7" ;NET "led7[4]" LOC = "F7" ;NET "led7[5]" LOC = "A4" ;NET "led7[6]" LOC = "B4" ;NET "reset" LOC = "D18" ;NET "clk1" CLOCK_DEDICATED_ROUTE=FALSE;（三）并行模块的时序仿真情况为：（四）串行检测模块的相应仿真：四、思考题本次实验的设计代码表达的是Moore类型的状态机它的输出信号仅与当前的状态有关，与当前的输入无关。