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);

decled7s u3 (AB,LED7S);

endmodule

//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;

parameter

s0 = 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 negedge reset) if(!reset)

cur_state <= s0;

else

cur_state <= next_state;

always @ (cur_state or din8 or din ) begin

case (cur_state)

s0 : begin

din <= din8[7];

next_state <= s1;

end

s1 : begin

din <= din8[6];

next_state <= s2;

end

s2 : begin

din <= din8[5];

next_state <= s3;

end

s3 : begin

din <= din8[4];

next_state <= s4;

end

s4 : begin

din <= din8[3];

next_state <= s5;

end

s5 : begin

din <= din8[2];

next_state <= s6;

end

s6 : begin

din <= din8[1];

next_state <= s7;

end

s7 : begin

din <= din8[0];

next_state <= s0;

end

default : begin

din <= 1'b0;

next_state <= s0;

end

endcase

end

endmodule

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。

三、实验内容：

1. 编写由两个主控进程构成的有限状态机。画出状态图，并给出其仿真测试波形；

2.

提示：可以在default分支选用显示“0”。

3. 利用ISE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。最后进行引脚锁定并完成硬件测试实验。

✓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，

✓为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信号的输入。

4、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。

5. 下载后，按以下提示进行操作：

1）、用SW3-SW0, J4接口的E8,F8,C7,D7键输入待测序列数"11100101 "；

2）、按下RESET(D18)键；

3）、按V16键（时钟clk输入）8次，这时若串行输入的8位二进制序列码与预置码"11100101 "相同，则数码管HEX0应从原来的B变成A ，表示序列检测正确，否则仍为B。

四、思考题：

说明代码表达的是什么类型的状态机，它的优点是什么？详述其功能和对序列数检测的逻辑过程；

五、实验报告：

根据以上的实验内容写出实验报告，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试和详细实验过程。