随机数据流序列检测器

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EDA实验报告实验三、序列检测器的设计

实验三、序列检测器的设计一、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、检测连续4个‘1’的状态机，画出状态转移图，并写出VHD代码；（必做部分）2、了解试验箱，完成数据分配器的硬件实验。

（实验一的硬件操作，首次使用请谨慎使用试验箱！）3、检测“10001110”序列，当检测到该序列后输出为‘1’。

（此部分选作）五、实验原理和实验内容1、序列发生器原理（此部分选作）在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要用到一组特定的串行数字信号，产生序列信号的电路称为序列信号发生器。

本实验要求产生一串序列“10001110”。

该电路可由计数器与数据选择器构成，其结构图如图6－1所示，其中的锁存输出的功能是为了消除序列产生时可能出现的毛刺现象：图6－1 序列发生器结构图2、序列检测器的基本工作过程：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。

状态图如图6－2所示：图6－2 序列检测器状态图3、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。

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。

序列检测器原理

序列检测器原理
序列检测器是一种用来检测和识别输入序列中特定模式的设备或算法。

它能够根据事先给定的规则或模型对输入序列进行分析和判断，并输出相应的结果或响应。

序列检测器通常由以下几个组成部分构成：
1. 输入接口：用于接收输入序列的信号或数据。

2. 存储器：存储检测器的状态信息和输入序列的历史数据。

3. 状态机：用于根据输入序列的不同模式进行状态转换和控制。

4. 判决逻辑：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。

5. 输出接口：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。

序列检测器的工作原理如下：
1. 初始化：将序列检测器的状态设为初始状态，准备接收输入序列。

2. 接收输入：逐个接收输入序列的信号或数据。

3. 状态转换：根据当前状态和输入序列的特征，根据事先设定好的规则或模型进行状态转换。

4. 判决匹配：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。

5. 输出结果：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。

6. 循环操作：重复执行2-5步骤，直至所有的输入序列被处理完毕。

通过以上的工作原理，序列检测器可以有效地检测和识别输入序列中的特定模式。

它在许多应用中都有广泛的应用，如通信领域中的错误检测、模式识别等。

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。

EDA实验报告——序列检测器

七、状态图输入法实现序列检测器1、基本知识点序列检测器原理。

状态图输入法。

2、实验设备（1）PC机一台。

（2）DDA系列数字系统实验平台。

（3）QuartusⅡ配套软件。

3、实验概述序列检测器序列检测器是用于从二进制码流中检测出一组特定序列信号的时序电路。

接收的序列号与检测器预设值比较，相同则输出为1，否则输出为0.4、实验内容及步骤用状态图输入法实现序列检测器。

1，新建工程，工程文件夹名称为exp_detect3，工程名称和顶层实体名称均为exp_detect3，选择目标器件为EPF10K20TI144-4.2，状态图输入：选择菜单File——New——State Machine File命令，打开State Machine Editor窗口，选择Tools——State MachineWizard命令，弹出如下状态机创建向导对话框：点击OK，进入下一个页面，如下所示：在上图中选择复位Reset信号为异步，高电平有效，输出端午寄存器，点击Next，进入下图：在四个选框里分别如上图填入名称和控制信号。

进入下一个页面：如上设置后，进入下一个页面，点击finish，完成。

关闭状态机向导，生成所需的状态机，做适当调整，如下图所示：3，保存该设计文件为exp_detect3.smf，并添加到工程文件夹。

4，选择菜单Tools——Generate HDL File命令，打开对话框，选择VHDL，点击OK，分析成功后则自动生成exp_detect3.vhd。

代码如下：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY exp_detect3 ISPORT (clock : IN STD_LOGIC;reset : IN STD_LOGIC := '0';din : IN STD_LOGIC := '0';z : OUT STD_LOGIC);END exp_detect3;ARCHITECTURE BEHAVIOR OF exp_detect3 ISTYPE type_fstate IS (s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6);SIGNAL fstate : type_fstate;SIGNAL reg_fstate : type_fstate;BEGINPROCESS (clock,reset,reg_fstate)BEGINIF (reset='1') THENfstate <= s0;ELSIF (clock='1' AND clock'event) THENfstate <= reg_fstate;END IF;END PROCESS;PROCESS (fstate,din)BEGINz <= '0';CASE fstate ISWHEN s0 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s1;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s0;-- Inserting 'else' block to prevent latch inferenceELSEreg_fstate <= s0;END IF;WHEN s1 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s2;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s0;-- Inserting 'else' block to prevent latch inferenceELSEreg_fstate <= s1;END IF;WHEN s2 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s3;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s0;-- Inserting 'else' block to prevent latch inference ELSEreg_fstate <= s2;END IF;WHEN s3 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s3;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s4;-- Inserting 'else' block to prevent latch inference ELSEreg_fstate <= s3;END IF;WHEN s4 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s1;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s5;-- Inserting 'else' block to prevent latch inference ELSEreg_fstate <= s4;END IF;WHEN s5 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s6;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s0;-- Inserting 'else' block to prevent latch inference ELSEreg_fstate <= s5;END IF;WHEN s6 =>IF ((din = '1')) THENreg_fstate <= s2;ELSIF (NOT((din = '1'))) THENreg_fstate <= s0;-- Inserting 'else' block to prevent latch inferenceELSEreg_fstate <= s6;END IF;IF (NOT((din = '1'))) THENz <= '1';-- Inserting 'else' block to prevent latch inferenceELSEz <= '0';END IF;WHEN OTHERS =>z <= 'X';report "Reach undefined state";END CASE;END PROCESS;END BEHAVIOR;5，对代码进行编译。

Verilog--序列检测器（采用移位寄存器实现）

Verilog--序列检测器（采⽤移位寄存器实现）Verilog --序列检测器（采⽤移位寄存器实现）序列检测器就是将⼀个指定序列从数字码流中识别出来。

本例中将设计⼀个“10010”序列的检测器。

设X为数字码流的输⼊，Z为检测出标记输出，⾼电平表⽰发现指定的序列10010.考虑码流为110010010000100101这篇博客，才发现原来使⽤移位寄存器可以如此简单，原理图如下：基本思路就是利⽤移位寄存器作为检测窗⼝，每进来⼀个数就跟⽬标序列进⾏⽐较，简单粗暴。

下⾯贴⼀下原帖的代码：module seqdet(input wire x,input wire clk,input wire rst,output wire z,output reg [4:0] q);//reg [4:0] q;assign z = (q == 5'b10010) ? 1'b1:1'b0;always @ (posedge clk,negedge rst)if(!rst)q <= 5'd0;elseq <= {q[3:0],x};endmoduletestbench:`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由于移位寄存器的赋值是在always块中，故⽽相对实际延迟了⼀个clk.由上⾯的⽅针结果可知，输出z相对x晚了⼀个时钟周期，因为由于移位寄存器的赋值是在always块中，故⽽相对实际延迟了⼀个clk.Note:跟⽤状态机实现的区别在于，使⽤移位寄存器需要存储所有的码字，因此如果序列长度为N,则该⽅法需要消耗的寄存器就是N个。

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。

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。

101序列检测器原理

101序列检测器原理你想啊，就像我们在生活里找东西一样，这个序列检测器呢，就是在一堆数字或者信号里找特定的“宝贝”，这个宝贝就是101这个序列啦。

那它到底是怎么做到的呢？这就像是一场超级有趣的寻宝游戏呢。

我们先得有个小“机关”，这个机关就是状态机啦。

状态机就像是一个有着不同状态的小机器人，它可以在不同的情况下做出不同的反应。

比如说，最开始的时候，它有个初始状态，就像是小机器人在休息，啥都还没开始找呢。

当它接收到第一个信号的时候，如果这个信号是1，那它就会进入一个新的状态，这个状态就像是小机器人开始警觉起来啦，觉得可能找到了宝贝的开头。

要是这个信号是0呢，那它就还在初始状态，就像小机器人打了个盹儿，觉得还不是时候。

然后呢，当它处于那个警觉状态的时候，如果下一个信号是0，那它就进入到一个中间状态啦，这个状态就像是小机器人在心里默默记着，已经有了个1，现在又有个0，离目标更近一步喽。

要是下一个信号是1呢，那它就得回到初始状态重新开始找啦，就像小机器人发现自己找错了路，得重新出发。

当它在中间状态的时候，如果下一个信号是1，哇塞，那就找到了101这个宝贝啦，小机器人就可以欢呼起来啦，就像我们找到了藏起来的小糖果一样开心。

要是下一个信号是0呢，那它又得回到初始状态重新开始找喽。

这个101序列检测器啊，在实际生活里用处可大啦。

比如说在数字通信里，就像是一个超级小侦探。

它能在那些乱乱的数字信号流里，把101这个特定的序列给找出来。

这就好比在一堆信件里，找到一封特别标记的信一样。

再想象一下，在电路里呢，它也像是一个聪明的小管家。

电路里有各种各样的信号在跑来跑去，101序列检测器就能把那些符合101序列的信号给挑出来，然后进行特殊的处理，就像小管家把特别的东西单独放到一个小盒子里一样。

而且哦，这个原理其实也没有那么难理解啦。

就像我们玩游戏的时候，有一定的规则，按照规则走就能达到目的。

101序列检测器也是按照它自己的小规则，在那些数字或者信号里游刃有余地找到目标。

序列检测器

目录第一章设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1整体功能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.2测试要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第二章设计思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.1数字频率计介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2设计原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2.1频率测量的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2.2整体方框图及原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2.3序列器结构框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第三章模块介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.1顶层文件模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.1.1顶层文件原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.1.2顶层文件模块verilog 语言描述程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.2伪随机序列发生器模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.2.1伪随机序列发生器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.2.2伪随机序列发生器原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.2.3伪随机序列发生器模块verilog 语言描述程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63.3序列检测器模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.3.1序列检测器原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.3.2序列检测器模块verilog 语言描述程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 第四章序列检测器的实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.1序列检测器的verilog 语言程序描述及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.1.1序列检测器的verilog 语言程序描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.1.2序列检测器的波形仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94.2设计中遇到的问题与解决方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104.2.1设计中遇到的问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104.2.2解决方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 第五章设计小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．115.1心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第一章设计方案1.1设计任务在掌握常用数字电路功能和原理的基础上，根据 EDA 技术课程所学知识，利用硬件描述语言 Verilog HDL、EDA软件Quartus II 和硬件平台 Cyclone/Cyclone II FPGA 进行电路系统的设计。

序列检测器

entity exp_detect1 is
port(clk,rst,din:in std_logic;
z:out std_logic);
end exp_detect1;
architecture bhv of exp_detect1 is
type state_type is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6); ---状态定义
前者次态和输出均取决于现态和当前输入，后者下一状态取决于当前状态和当前输入，但其输出仅取决于当前状态。
（2）type 语句如何定义状态机状态？注意事项有什么？
答：type 语句可以定义新的数据类型格式：
type 数据类型名 is (元素列表)。
例：
type state_type is (s0, s1, s2, s3, s4);
end if;
when s6=>
if din='0' then
state<=s0;
else
state<=s2;
end if;
end case;
end if;
end process;
process(state,din) ---输出设置
begin
case state is
when s6=>
if din='0' then
type 数据类型名 is （元素列表）
（2）设计步骤
①根据设计要求确定状态机类型。
②列出状态机的状态和输出，分析状态转移关系并化简。
③依据选定状态机类型，绘制状态图。
④编写VHDL定义状态，并建立状态机进程。
⑤编写VHDL描述状态的转移及输出，从而完成状态机设计。

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。

实验四用状态机实现序列检测器的设计

实验四用状态机实现序列检测器的设计序列检测器是一种可以检测输入序列中是否包含特定模式的系统，常见的应用包括编码/解码、错误检测和通信协议等。

状态机是一种数学模型，可以描述系统在不同状态之间的转换关系。

本实验旨在利用状态机的概念和原理，设计一个简单的序列检测器。

一、实验目的本实验的目的是通过实践，加深对状态机原理的理解，并掌握利用状态机设计和实现序列检测器的方法和技巧。

二、实验原理状态机是由状态、输入和输出组成的，其中状态表示系统的各种工作状态，输入是输入信号，输出是根据输入信号和当前状态产生的输出信号。

在设计序列检测器时，需要针对特定的输入序列定义状态转换条件，并根据状态转换条件确定系统的下一个状态和输出信号。

通常使用状态转换表或状态转换图来描述系统的状态转换关系。

三、实验内容1、确定输入序列和输出信号的定义在设计序列检测器之前，首先需要明确输入序列和输出信号的定义。

例如，输入序列为0和1的连续序列，输出信号为检测到序列的结果。

2、定义状态集合根据输入序列的定义，确定系统的状态集合。

例如，系统的状态可以有两个：A和B。

3、定义状态转换条件根据输入序列的定义和状态集合，确定状态转换条件。

例如，当输入为0时，系统从状态A转换到状态B；当输入为1时，系统保持在状态A。

4、确定初始状态确定系统的初始状态。

例如，初始状态可以为A。

5、确定输出信号根据输入序列的定义和状态转换条件，确定状态对应的输出信号。

例如，当检测到输入序列时，系统输出检测到的信号。

6、绘制状态转换图根据状态集合、状态转换条件和输出信号，绘制系统的状态转换图。

状态转换图表示系统在不同状态之间的转换关系。

7、实现状态转换逻辑将状态转换图转化为状态转换表，然后根据状态转换表实现状态转换逻辑。

状态转换逻辑可以使用编程语言来实现，例如使用C、C++或Verilog等。

8、测试和验证使用合适的输入序列对设计的状态机进行测试和验证。

根据实际运行结果判断系统是否工作正常。

序列检测器

序列检测器编辑词条编辑摘要摘要介绍了一种序列检测器的设计方法，该电路可应用于安全防盗、密码认证等加密场合，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。

序列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。

目录1应用目的2内容和原理3设计步骤4结果及分析目录1应用目的2内容和原理3设计步骤4结果及分析收起编辑本段应用目的1、熟练掌握Quartus II 的使用方法及Verilog HDL的编程方法。

2、掌握有限状态机的工作原理3、熟悉串行信号的输入和扫描。

4、理解在多状态情况下的状态选择和控制。

5、实现用有限状态机对输入串行信号101的读取和判断。

编辑本段内容和原理内容：要求当检测器检测到101时cout=1。

原理：序列检测器可用于检测一组或多组由二进制代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。

101序列检测器状态图：编辑本段设计步骤(1) 新建一个工程，选择命令File| New Project Wizard出现工程建立向导，工程名wcx，选择输入或选择工程存放的路径、工程名、顶层实体名。

(2) 新建一个Verilog HDL文件，进行布局文件的描述，布局文件如下：module wcx (clock, resetn, w, z);input clock, resetn, w;output z;reg [2:1] y, Y;parameter [2:1] A = 2'b00, B = 2'b01, C =2'b10,D=2'b11;always @(w or y)case (y)A: if (w) Y = B;else Y = A;B: if (w) Y = B;else Y = C;C: if (w) Y = D;else Y = A;D: if (w) Y = B;else Y = C;default: Y = 2'bxx;endcasealways @(negedge resetn or posedge clock)if (resetn == 0) y <= A;else y <= Y;assign z = (y == D);endmodule(3) 编译设计文件。

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。

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