8位序列检测器的设计
基于FPGA的序列检测器设计
计 的序列检测器容 易修改 ，可移植 性好。
１．序列检测器的原理
在数字通信 中 ，为 了保证信 息的可靠传输 ，一般需要 在发送端加人
固定 的同步码组 ，而在接 收端则需 要检 出该 同步码 组。接 收端 采用 的
序列检 测器就是 一种用 来检测一 组或多组 序列信号 的 电路 ，当检测 到 一 组 或多组 由二 进制组 成的脉 冲序列信号 时 ，如果 这组码 与检测器预
始检测 。直 到在连续 的检测 中所收到的每一位码 与预置数的对应码相
同 。
２．序列检测器 的工作过程
根据 序列检 测器 的原理 ，设 计序列检 测器 的关 键在 于获取正确 的
状 态转移 图 ，为 了减 少错 误检测 的概 率 ，序 列检测 器应 该预置 起始 状 态 。本设 计的序列检测 器能够从连续接收 到的一 组串行码流 中检测 出
—
一
ＥＮＴＩＴＹ ｊｃｑ ＩＳ
ＰＯＲＴ（ｅｌｋ，ｒｓｔ， ＩＮ ＳＴＤ—ＬＯＧＩＣ；一 工作 时钟 ，复位信号 ，串行输
入 数据位
ＥＮＤ ｊｃｑ；
ｙ：ＯＵＴ ＳＴＤ ＬＯＧＩＣ）；一 检测结果输 出 —
ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ａｒｔ ＯＦ ｊｃｑ ＩＳ
ＴＹＰＥ ＳＴＡ ｉｓ（ｓ８，ｓ７，ｓ６，ｓ５，ｓ４，ｓ３，ｓ２，ｓｌ，ｓｏ）；
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
序列码 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 正确的序列 ，直 到连续的检 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 等将 回到初始状 态重新检测器 每收到 一个符合 要求 的串行码 ，就需要一 个状态进 行
EDA设计——序列检测器的设计PPT课件
EDA课程设计
设计题目：序列检测器的设计
指导老师：张广忠 张薇 组员：宋成发 克彩霞 彭亚伟
2021/3/9
授课：XXX
1
序列检测器的介绍
• 序列检测器用于检测一组或多组由二进制 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8 位二进制码相同，则输出1，否则输出0。由于 这种检测器的关键在于正确码的收到必须记住 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导致回到 初始状态重新开始检测。
2021/3/9
授课：XXX
2
附加功能
• 本次设计中不但完成了对VHDL程序中预设的 序列检测。我们组还设计：数码显示被检测数 （十六进制）；并对被检测数据（二进制）统 计其连续0的个数，规定该被检测数据中只能 有一串连0出现，即8位串行数据中0是相邻的。 否则，认为数据无效，连0计数器清0，并且给 出错误提示信号，即D8点亮，表示该被检测数 据不合法！
2021/3/9
授课：XXX
4
顶层设计原理图
2021/3/9
授课：XXX
5
Hale Waihona Puke 连续0数统计仿真图2021/3/9
授课：XXX
6
序列检测仿真图
2021/3/9
授课：XXX
7
顶层仿真图
2021/3/9
授课：XXX
8
2021/3/9
授课：XXX
9
EDA实验报告
EDA实验报告班级：姓名：目录实验一：七段数码显示译码器设计 (1)摘要 (1)实验原理 (1)实验方案及仿真 (1)引脚下载 (2)实验结果与分析 (3)附录 (3)实验二：序列检测器设计 (6)摘要 (6)实验原理 (6)实现方案及仿真 (6)引脚下载 (7)实验结果与分析 (8)实验三：数控分频器的设计 (11)摘要 (11)实验原理 (11)方案的实现与仿真 (11)引脚下载 (12)实验结果及总结 (12)附录 (12)实验四：正弦信号发生器 (14)摘要 (14)实验原理 (14)实现方案与仿真 (14)嵌入式逻辑分析及管脚下载 (16)实验结果与分析 (17)附录 (18)实验一：七段数码显示译码器设计摘要：七段译码器是一种简单的组合电路，利用QuartusII的VHDL语言十分方便的设计出七段数码显示译码器。
将其生成原理图，再与四位二进制计数器组合而成的一个用数码管显示的十六位计数器。
整个设计过程完整的学习了QuartusII的整个设计流程。
实验原理：七段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16进制数的译码显示，最方便的方法就是利用译码程序在FPGA\CPLD中来实现。
本实验作为7段译码器，输出信号LED7S的7位分别是g、f、e、d、c、b、a，高位在左，低位在右。
例如当LED7S 输出为“1101101”时，数码管的7个段g、f、e、d、c、b、a分别为1、1、0、1、1、1、0、1。
接有高电平段发亮，于是数码管显示“5”。
实验方案及仿真：I、七段数码显示管的设计实现利用VHDL描述语言进行FPGA上的编译实现七段数码显示译码器的设计。
运行QuartusII在G:\QuartusII\LED7S\下新建一个工程文件。
新建一个vhdl语言编译文件，编写七段数码显示管的程序见附录1-1。
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。
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。
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。
8位序列检测器的设计
8位序列检测器的设计西华大学课程设计说明书八位序列检测器设计摘要: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。
本文介绍了一种采用单片PGA 芯片进行脉冲序列检测器的设计方法，主要阐述如何使用新兴的 EDA器件取代传统的电子设计方法，利用 FPGA 的可编程性，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，同时使设计的电路体积更小功能更强大。
本次课程设计设计出能够检测序列“11010011”的序列检测器，并以此来描述序列检测器的设计过程和基于FPGA 的软件仿真。
最后通过QuartusII 的波形输出对设计方案进行检测，在硬件调试经检测输出正确设计符合要求。
关键词: VHDL 序列检测 Quartus? FPGAAbstract,Sequence detector system used for communication on the detection code disabled, or is the extraction of the desired signal,that is, once detected, the required high output signal, which in the broad field of digital communications to be transported. This paper presents a single FPGA chip with the detector pulse sequence design method, mainly on how to us e new device to replace the traditional EDA electronic design, the use of FPGA's programmability, concise and changing the design method shortens the development cycle, while allowing smaller circuit design and more powerful. The curriculum is designed to detect sequence "11010011" sequence detectors, and detector in order to describe the sequence of thebased software simulation. Finally, the output of the waveform design process and FPGA-QuartusII design testing, debugging the hardware design has been tested and meet the requirements of the correct output.Keywords: VHDL Sequence detection Quartus? FPGA西华大学课程设计说明书目录1前言 ..................................................................... .. (1)1.1 课题设计背景 ..................................................................... ............................................... 1 2. 总体方案设计 ..................................................................... . (2)2.1 方案比较 ..................................................................... .. (2)2.2 两种方案的论证与比较 ..................................................................... ........................ 3 3. 单元模块设计 ..................................................................... . (4)3.1 序列信号发生器 ..................................................................... .. (4)3.2序列检测器 ..................................................................... .. (6)3.3计数器 ..................................................................... . (7)3.4 顶层文件设计 ..................................................................... ....................................... 8 4 系统调试与验证 ..................................................................... .. (9)4.1待测序列的输入 ..................................................................... (9)4.2 时序仿真 ..................................................................... (11)4.3结果分析 ..................................................................... .............................................. 12 5 总结与体会 ..................................................................... ..................................................... 13 6 辞谢 ..................................................................... .. (14)7 参考文献 ..................................................................... (15)西华大学课程设计说明书1前言1.1 课题设计背景随着数字通信的广泛应用,可编程逻辑器件容量、功能的不断扩大,集成电路的设计已经进入片上系统(SOC)和专用集成电路(ASIC)的时代。
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。
8通道位移检测仪的设计
8通道位移检测仪的设计1、引言在机械系统中，往往需要对各种机械量进行测量，由于许多机械量能够变换成位移，故选用适当的位移传感器就能测量出许多机械量。
差动变压器将机械位移转换成与它成比例的电压或电流信号，是一种非常便利的位移检测器。
差动变压器式(LVDT)位移传感器广泛应用于工业现场和测试领域, 如过程检测和自动控制形变测量等, 适用于油污、光照等恶劣环境。
这种传感器可靠而耐用, 但选用它监控机械位移量, 还需设计与传感器配套的测量装置。
差动变压器的结构形式较多，但其工作原理却基本一样，都是将被测量的变化转换成变压器的互感变化，变压器初级线圈输入交流电压，次级线圈则感应出电动势。
通过结构优化，差动变压器可以测量0.01μm～500mm的机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。
2、差动变压器的基本结构以螺管形差动变压器为例，介绍差动变压器的基本工作原理。
螺管形差动变压器的结构如图1所示。
它由初级线圈p，两个次级线圈S1、S2和插入线圈中央的圆柱形铁芯b组成，其结构形式又有三段式和两段式之分。
图1螺管形差动变压器结构原理(a)三段式(b)二段式(c)电量原理图差动变压器的线圈连接如图1c所示。
次级线圈S1和S2反极性连接。
当初级线圈p加上某一频率的正弦交流电压Ui后，次级线圈产生感应电压为U1和U2，它们的大小与铁芯在线圈内的位置有关。
U1和U2反极性连接便得到输出电压U0。
当铁芯位于线圈中心位置时，U1＝U2，U0＝0；当铁芯向上移动时(见图1c)，U1＞U2，U0＞0，则M1大，M2小(M1、M2为互感系数)；当铁芯向下移动时(见图1c)，U1＜U2，U0＜0，则M1小，M2大。
铁芯偏离中心位置时，输出电压U0随着铁心偏离中心位置的大小，U1或U2逐渐增大，移动方向不同，相位相差180°，如图2所示。
因此，测量出输出电压的大小和相位就能知道铁芯移动的距离和方向。
图2差动变压器输出电压的特性曲线由上图可知，当x=0时，其输出电压ΔU≠0，而是Uδ，此值约为1mV~几十mV，并称为零位电压。
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。
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。
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。
EDA测试序列检测器
EDA实验报告实验目的：设计一个含数码管显示的七位二进制序列发生器。
实验内容：1.原理说明：多位数码显示电路由显示字符的段选线和选通数码管的位选线控制。
各位数码管共用8位段选线的电路结构使得同一时刻选通的各位数码管显示相同字符。
通过采用动态扫描显示方式，利用人眼视觉暂留效应及数码管余辉特性，可以“同时”显示出多位数码管的字符。
2.工程结构框架：移位寄存器(序列发生器)→7SEG译码器→控制a b c d e f g 七段实验流程：1设计移位寄存器2设计7SEG译码器3完成顶层电路图连接,构成完整序列发生器4完成仿真，下载测试实验具体步骤：1、设计移位寄存器（序列发生器）序列发生器是产生一组0、1二进制码按特定顺序排列的串行信号的仪器。
利用移位寄存器设计一个七位二进制序列发生器。
创建工程文件：单击界面左上角的file，执行file--->New Project Wizard 命令，打开工程导向，在第一页中分别输入新建工程所在路径，工程名称和顶层实体名称（同名）器件选择：如上图，在Family中选择MAXII，如需修改可以选择菜单Assignments->Device命令，弹出Device设置对话框修改Device family和A vailable devices选项。
创建设计文件：利用lpm定制移位寄存器，在对话框左侧列表中选择Installed Plug-Ins—>Storage —>lpm_shiftreg项在参数设置中，设置移位方向为左移，数据并入并出端和串入串出端，异步清零。
定制完成后生成的VHDL程序：-- megafunction wizard: %LPM_SHIFTREG%-- GENERA TION: STANDARD-- VERSION: WM1.0-- MODULE: lpm_shiftreg-- ============================================================ -- File Name: xulie.vhd-- Megafunction Name(s):-- lpm_shiftreg---- Simulation Library Files(s):-- lpm-- ============================================================ -- ************************************************************-- THIS IS A WIZARD-GENERA TED FILE. DO NOT EDIT THIS FILE!---- 9.0 Build 184 04/29/2009 SP 1 SJ Web Edition-- ************************************************************--Copyright (C) 1991-2009 Altera Corporation--Y our use of Altera Corporation's design tools, logic functions--and other software and tools, and its AMPP partner logic--functions, and any output files from any of the foregoing--(including device programming or simulation files), and any--associated documentation or information are expressly subject--to the terms and conditions of the Altera Program License--Subscription Agreement, Altera MegaCore Function License--Agreement, or other applicable license agreement, including,--without limitation, that your use is for the sole purpose of--programming logic devices manufactured by Altera and sold by--Altera or its authorized distributors. Please refer to the--applicable agreement for further details.LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY lpm;USE lpm.all;ENTITY xulie ISPORT(aclr : IN STD_LOGIC ;clock : IN STD_LOGIC ;data : IN STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);load : IN STD_LOGIC ;shiftin : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);shiftout : OUT STD_LOGIC);END xulie;ARCHITECTURE SYN OF xulie ISSIGNAL sub_wire0 : STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);SIGNAL sub_wire1 : STD_LOGIC ;COMPONENT lpm_shiftregGENERIC (lpm_direction : STRING;lpm_type : STRING;lpm_width : NA TURAL);PORT (load : IN STD_LOGIC ;aclr : IN STD_LOGIC ;clock : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);data : IN STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);shiftout : OUT STD_LOGIC ;shiftin : IN STD_LOGIC);END COMPONENT;BEGINq <= sub_wire0(6 DOWNTO 0);shiftout <= sub_wire1;lpm_shiftreg_component : lpm_shiftregGENERIC MAP (lpm_direction => "RIGHT",lpm_type => "LPM_SHIFTREG",lpm_width => 7)PORT MAP (load => load,aclr => aclr,clock => clock,data => data,shiftin => shiftin,q => sub_wire0,shiftout => sub_wire1);END SYN;-- ============================================================ -- CNX file retrieval info-- ============================================================ -- Retrieval info: PRIV A TE: ACLR NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: ALOAD NUMERIC "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: ASET NUMERIC "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: ASET_ALL1 NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: CLK_EN NUMERIC "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: INTENDED_DEVICE_FAMILY STRING "FLEX10K" -- Retrieval info: PRIV A TE: LeftShift NUMERIC "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: ParallelDataInput NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: Q_OUT NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: SCLR NUMERIC "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: SLOAD NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: SSET NUMERIC "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: SSET_ALL1 NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: SYNTH_WRAPPER_GEN_POSTFIX STRING "0"-- Retrieval info: PRIV A TE: SerialShiftInput NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: SerialShiftOutput NUMERIC "1"-- Retrieval info: PRIV A TE: nBit NUMERIC "7"-- Retrieval info: CONSTANT: LPM_DIRECTION STRING "RIGHT"-- Retrieval info: CONSTANT: LPM_TYPE STRING "LPM_SHIFTREG"-- Retrieval info: CONSTANT: LPM_WIDTH NUMERIC "7"-- Retrieval info: USED_PORT: aclr 0 0 0 0 INPUT NODEFV AL aclr-- Retrieval info: USED_PORT: clock 0 0 0 0 INPUT NODEFV AL clock-- Retrieval info: USED_PORT: data 0 0 7 0 INPUT NODEFV AL data[6..0]-- Retrieval info: USED_PORT: load 0 0 0 0 INPUT NODEFV AL load-- Retrieval info: USED_PORT: q 0 0 7 0 OUTPUT NODEFV AL q[6..0]-- Retrieval info: USED_PORT: shiftin 0 0 0 0 INPUT NODEFV AL shiftin-- Retrieval info: USED_PORT: shiftout 0 0 0 0 OUTPUT NODEFV AL shiftout -- Retrieval info: CONNECT: @clock 0 0 0 0 clock 0 0 0 0-- Retrieval info: CONNECT: q 0 0 7 0 @q 0 0 7 0-- Retrieval info: CONNECT: @shiftin 0 0 0 0 shiftin 0 0 0 0-- Retrieval info: CONNECT: shiftout 0 0 0 0 @shiftout 0 0 0 0-- Retrieval info: CONNECT: @load 0 0 0 0 load 0 0 0 0-- Retrieval info: CONNECT: @aclr 0 0 0 0 aclr 0 0 0 0-- Retrieval info: CONNECT: @data 0 0 7 0 data 0 0 7 0-- Retrieval info: LIBRARY: lpm lpm.lpm_components.all-- Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL xulie.vhd TRUE-- Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL xulie.inc FALSE-- Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL xulie.cmp TRUE-- Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL xulie.bsf TRUE-- Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL xulie_inst.vhd FALSE-- Retrieval info: LIB_FILE: lpm2、设计7SEG译码器7seg译码器VHDL程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity seg_7 isport(scan_clk,cnt_aclr:in std_logic;z0,z1,z2,z3,z4,z5,z6:in std_logic;seg7:out std_logic_vector(6 downto 0);wei:out std_logic_vector(6 downto 0));end seg_7;architecture rtl of seg_7 issignal seg_wire:std_logic;signal wei_wire:std_logic_vector(6 downto 0);type st is (k_0,k_1,k_2,k_3,k_4,k_5,k_6);signal st_nxt:st;beginscan_st:process(scan_clk,cnt_aclr,st_nxt)beginif cnt_aclr='1' thenst_nxt<=k_0;elsif(scan_clk'event and scan_clk='1') thencase st_nxt iswhen k_0=> st_nxt<=k_1;when k_1=> st_nxt<=k_2;when k_2=> st_nxt<=k_3;when k_3=> st_nxt<=k_4;when k_4=> st_nxt<=k_5;when k_5=> st_nxt<=k_6;when k_6=> st_nxt<=k_0;end case;end if;end process;scan_o:process(st_nxt,z0,z1,z2,z3,z4,z5,z6) begincase st_nxt iswhen k_0=>seg_wire<=z0;wei_wire<="0000001";when k_1=>seg_wire<=z1;wei_wire<="0000010";when k_2=>seg_wire<=z2;wei_wire<="0000100";when k_3=>seg_wire<=z3;wei_wire<="0001000";when k_4=>seg_wire<=z4;wei_wire<="0010000";when k_5=>seg_wire<=z5;wei_wire<="0100000";when k_6=>seg_wire<=z6;wei_wire<="1000000";end case;end process;seg7<="1111110" when seg_wire='0' else"0110000" when seg_wire='1';wei<=wei_wire;end rtl; 、3、完成顶层电路图连接创建子模块的符号文件:在7SEG译码器VHDL程序文件中选择菜单File—>Create/update—>Create Symbol File for Current File命令并连接完成顶层电路图：各模块功能说明：设定发生序列，发生序列设为1010101；利用LPM定制的移位寄存器，完成序列发生功能，利用shiftout端发生内定序列1010101。
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序列检测器是一种可以根据输入序列的模式检测和识别特定序列的设备或系统。
在计算机科学和电子工程中，状态机常常被用来实现序列检测器。
状态机是一种抽象的数学模型，具有有限数量的状态和状态转换函数。
本实验将通过使用状态机来实现一个序列检测器。
在序列检测器的设计中，我们需要定义输入序列的模式，并根据这个模式来设计状态机。
在这个例子中，我们将设计一个简单的序列检测器，用来检测输入序列是否包含连续的3个1首先，我们需要定义状态。
在本实验中，我们定义两个状态：初始状态和检测状态。
初始状态是状态机的起始状态，它等待输入序列的开始。
检测状态表示状态机已经开始检测输入序列，并且可能已经识别到了一部分符合要求的序列。
然后，我们需要定义状态转换函数。
状态转换函数描述了状态机在不同状态下如何根据输入来转换到其他状态。
在本实验中，我们定义以下状态转换函数：1.当输入位为0时，状态机保持在当前状态；2.当输入位为1且当前状态为初始状态时，状态机转换到检测状态；3.当输入位为1且当前状态为检测状态时，状态机保持在检测状态。
最后，我们需要确定终止状态。
在本实验中，当状态机识别到连续的3个1时，我们将状态机置于终止状态，并输出一个信号表明已经检测到了整个序列。
通过以上步骤，我们已经定义了一个简单的序列检测器的状态机。
下面是一个简单的状态机实现的示例代码：```#define INITIAL_STATE 0#define DETECTION_STATE 1#define TERMINATE_STATE 2int state = INITIAL_STATE;int count = 0;void detect_sequence(int input)switch(state)case INITIAL_STATE:if (input == 1)state = DETECTION_STATE;count = 1;}break;case DETECTION_STATE:if (input == 1)count++;if (count == 3)state = TERMINATE_STATE;output_signal(;}} elsestate = INITIAL_STATE;count = 0;}break;case TERMINATE_STATE:// do nothingbreak;}void output_signa// output signal here```在上述代码中，我们使用一个整型变量`state`来表示状态，一个整型变量`count`来表示检测到的连续1的数量。
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。
EDA课程设计--8位加法器的设计与序列检测器的设计
EDA课程设计——8位加法器的设计与序列检测器的设计（一）、设计目的：1、学习使用ＥＤＡ集成设计软件MaxplusⅡ，了解电路描述、综合、模拟过程。
2、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，了解VHDL 程序的基本结构。
3、掌握使用ＥＤＡ工具设计数字系统的设计思路和设计方法。
学习VHDL基本逻辑电路的综合设计应用。
（二）、设计要求：1、根据设计题目要求完成设计输入、综合、模拟仿真验证。
2、提供设计报告，报告要求包括以下内容：设计思路、设计输入文件、设计与调试过程、模拟仿真结果和设计结论。
（三）、设计内容：设计A：8位加法器的设计设计并调试好一个由两个4位二进制并行加法器级联而成的8位二进制并行加法器.设计B：序列检测器的设计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，这在数字通信领域有广泛的应用。
今要求设计一个8位的序列检测器，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；当一串待检测的串行数据进入检测器后，若此数在每位的连续检测中都与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
(四)、设计报告要求：(1)画出系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能。
(2)编写各个VHDL源程序。
(3)根据软件编好用于系统仿真的测试文件。
根据软件及编好用于硬件验证的管脚锁定文件。
(拟采用的芯片的型号可为EPM7128SLC84-6或EPF10K10LC84-3进行硬件验证。
)(5)记录系统仿真验证结果。
(6)记录实验过程中出现的问题及解决办法。
设计内容：设计A：8位加法器的设计设计并调试好一个由两个4位二进制并行加法器级联而成的8位二进制并行加法器.1、设计思路加法器是数字系统中的基本逻辑器件，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。
多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位。
并行进位加法器设有进位产生逻辑，运算速度较快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。
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八位序列检测器设计摘要: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。
本文介绍了一种采用单片PGA 芯片进行脉冲序列检测器的设计方法，主要阐述如何使用新兴的EDA 器件取代传统的电子设计方法，利用FPGA 的可编程性，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，同时使设计的电路体积更小功能更强大。
本次课程设计设计出能够检测序列“11010011”的序列检测器，并以此来描述序列检测器的设计过程和基于FPGA 的软件仿真。
最后通过QuartusII 的波形输出对设计方案进行检测，在硬件调试经检测输出正确设计符合要求。
关键词: VHDL 序列检测 QuartusⅡ FPGAAbstract：S equence detector system used for communication on the detection code disabled, or is the extraction of the desired signal, that is, once detected, the required high output signal, which in the broad field of digital communications to be transported. This paper presents a single FPGA chip with the detector pulse sequence design method, mainly on how to us e new device to replace the traditional EDA electronic design, the use of FPGA's programmability, concise and changing the design method shortens the development cycle, while allowing smaller circuit design and more powerful. The curriculum is designed to detect sequence "11010011" sequence detectors, and detector in order to describe the sequence of the design process and FPGA- based software simulation. Finally, the output of the waveform QuartusII design testing, debugging the hardware design has been tested and meet the requirements of the correct output.Keywords：VHDL Sequence detection QuartusⅡFPGA目录1前言 (1)1.1 课题设计背景 (1)2. 总体方案设计 (2)2.1 方案比较 (2)2.2 两种方案的论证与比较 (3)3.单元模块设计 (4)3.1 序列信号发生器 (4)3.2序列检测器 (6)3.3计数器 (7)3.4 顶层文件设计 (8)4 系统调试与验证 (9)4.1待测序列的输入 (9)4.2 时序仿真 (11)4.3结果分析 (12)5 总结与体会 (13)6 辞谢 (14)7 参考文献 (15)1前言1.1 课题设计背景随着数字通信的广泛应用,可编程逻辑器件容量、功能的不断扩大,集成电路的设计已经进入片上系统(SOC)和专用集成电路(ASIC)的时代。
由于硬件描述语言VHDL可读性、可移植性、支持对大规模设计的分解和对已有设计的再利用等强大功能,迅速出现在各种电子设计自动化(EDA)系统中,先进的开发工具使整个系统设计调试周期大大地缩短。
利用硬件描述语言(如VHDL)来完成对系统硬件功能的描述,在EDA工具的帮助下通过波形仿真得到时序波形,这样就使得对硬件的设计和修改过程软件化,提高了大规模系统设计的自动化程度。
传统的脉冲序列检测器，它的实现方法是把一个算法转化为一个实际数字逻辑电路的过程。
在这个过程中，我们所得到的结果大概一致，但是在具体设计方法和性价比上存在着一定的差异，存在电路设计复杂,体积大,抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点。
而利用FPGA作为硬件电路，采用VHDL等硬件描述语言对硬件的功能进行编程，加快了系统的研发进程，采用数字化的控制方式，大幅度提高了逻辑控制的精确度，实时控制效果好，实践证明，FPGA芯片可以代替传统的复杂的电路，而且可以大比例地缩小了电路的硬件规模，提高了集成度，降低开发成本，提高系统的可靠性，为脉冲序列检测器电路的设计开辟了新的天地。
脉冲序列检测器在现代数字通信系统中发挥着重要的作用，通过中小规模的数字集成电路构成的传统脉冲序列检测器电路往往存在电路设计复杂体积大、抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点。
因此脉冲序列检测器电路的模块化、集成化已成为发展趋势，它不仅可以使系统体积减小、重量减轻且功耗降低、同时可使系统的可靠性大大提高。
随着电子技术的发展，特别是专用集成电路(ASIC)设计技术的日趋完善，数字化的电子自动化设计(EDA)工具给电子设计带来了巨大变革,尤其是硬件描述语言的出现，解决了传统电路原理图设计系统工程的诸多不便。
随着ASIC技术、EDA技术的不断完善和发展以及VHDL、HDL等通用性好、移植性强的硬件描述语言的普及，FPGA等可编程逻辑器件必将在现代数字应用系统中得到广泛的应用，发挥越来越重要的作用。
2. 总体方案设计通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我们主要提出了两种技术方案来实现系统功能。
下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的优劣。
2.1 方案比较2.1.1方案一工作原理：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：1011010001101010；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。
系统框图如图所示：序列检测判断模块时钟输入模块计数模块结果输出模块序列输入模块图2.12.1.2方案二工作原理：使用proteus 软件进行仿真，先画出原始状态图和状态表，在根据状态图使用D 触发器，与门，或门以及非门等元件画出时序逻辑图，再根据结果译码，最后使用LED灯显示结果。
系统框图如图所示：时序逻辑序列输入计数输出译码电路图LED显示图2.22.2 两种方案的论证与比较第一种方案使用quartus软件进行仿真和验证，直接输入源代码比较简单方便，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。
方案二使用proetus软件进行仿真和验证，需要先进行复杂的状态图分析，如果需要检测的序列过长就会造成原理图连接过于复杂，不易实现。
而且一旦原理图连接好久只能检测一种序列，如果要检测其他序列就要重新连图。
通过比较发现第一种方案明显优于第二种方案，因此选择第一种方案。
3.单元模块设计主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。
3.1 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。
REG s0 s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7Q 1 0 1 1 0 1 0 0REG s8 s9 s10 s11 s12 s13 s14 s15Q 0 1 1 0 1 0 1 0表3.1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：图3.1波形仿真如下：图3.23.2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。