序列检测器

作业一：序列检测器（1110010）1 设计功能与要求(1) 利用有限状态的状态机设计一个序列检测器，序列检测器要检测的序列设定为“”。

(2) 根据设计功能和要求运用VHDL硬件描述语言进行设计编程，并且画出序列检测器的原理流程图。

(3) 对设计的序列检测器程序进行仿真，并予以分析和说明。

2 设计思路序列检测器的设计是采用VHDL硬件描述语言设计程序，对预先设置的序列信号进行检测。

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相同，则输出1，否则输出0。

设计采用有限状态机来实现序列检测器。

3 原理流程图根据预先设置的序列信号“”，根据有限状态机的原理进行编程，设计出符合要求的八状态的状态机的序列检测器，原理流程说明如下图。

如图所示，假设状态机的初始状态为S1，当输入信号为“1”时，进入S2状态；为“0”还是在S1状态。

在S2状态下，如果输入信号为“1”，则进入S3状态，为“0”则返回S1状态。

在S3状态下，如果输入信号为“1”，则进入S4状态，为“0”则返回S1状态。

在S4状态下，如果输入信号为“0”，则进入S5状态，为“0”还是在S4状态。

在S5状态下，如果输入信号为“0”，则进入S6状态，为“1”则进入S2状态。

在S6状态下，如果输入信号为“1”，则进入S7状态，为“0”则返回S1状态。

在S7状态下，如果输入信号为“0”，则进入S8状态，为“1”则进入S3状态。

在S8状态下，如果输入信号为“1”，则进入S2状态，为“0”则返回S1状态，并输出序列信号1110010。

4 序列检测器VHDL程序代码在序列检测器的程序代码中采用cin表示输入序列信号，clr为复位控制信号，clk为时钟信号，cout为输出信号。

当检测到序列信号中出现““序列的时候，cout输出为高电平，否则为低电平，详细程序代码如下。

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity sq_det isport(cin,clr,clk:in std_logic;cout:out std_logic);end sq_det;architecture behav of sq_det istype state is(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8);signal c_state,n_state:state;beginprocess(clk,clr)beginif(clr='1')thenc_state<=s1;elsif(clk'event and clk='1')then c_state <=n_state;end if;end process;process(c_state,cin)begincase(c_state) iswhen s1=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s2;elsen_state<=s1;end if;when s2=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s3;elsen_state<=s1;end if;when s3=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s4;elsen_state<=s1;end if;when s4=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s4;elsen_state<=s5;end if;when s5=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s2;elsen_state<=s6;end if;when s6=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s7;elsen_state<=s1;end if;when s7=>cout<='0';if(cin='1')thenn_state<=s3;elsen_state<=s8;end if;when s8=>cout<='1';if(cin='1')thenn_state<=s2;elsen_state<=s1;end if;end case;end process;end architecture behav;5 仿真结果与说明序列检测器程序仿真结果如下图，cin为输入序列信号，clr为复位控制信号，高电平复位清零准备进入工作状态，clk为时钟信号，cout为输出信号。

二进制序列检测器工作原理一、概述在计算机科学中，机器可以理解的最小单位是二进制数，因此计算机需要一个可靠的方式来检查二进制序列是否正确。

在这里，我们将介绍二进制序列检测器的工作原理和应用。

二、二进制序列检测器的定义二进制序列检测器是一种电子设备，它可以对输入的数据流进行检查，以便确定该数据流是否符合规定的位模式。

三、二进制序列检测器的工作原理二进制序列检测器通常具有以下组件：1.输入接口：用于将数据流传送到二进制序列检测器。

2.缓存器：用于缓存数据流，以便在不干扰数据流的情况下进行检测。

3.比较器：负责将缓存器中的数据与规定的位模式进行比较。

4.输出接口：通过该接口向用户返回比较结果。

当数据流到达二进制序列检测器时，它首先由输入接口接收并缓存在缓存器中。

一旦有一定数量的数据被缓存，比较器将会开始对缓存器中的数据进行比较，并将结果存储在输出接口中。

在二进制序列检测器中，比较器通常采用硬件实现来提高检测效率。

比较器将从规定的位模式中读取数据，并与缓存器中的数据进行比较。

如果规定的位模式与缓存器中的数据完全匹配，则比较器会向输出接口发送信号报告检测成功，否则返回检测失败。

四、二进制序列检测器的应用二进制序列检测器在计算机科学中有着广泛的应用，包括以下几个方面：1.数据通信：在数据通信中，二进制序列检测器可用于检查网络包，以确保数据包是否已完整传输。

2.计算机安全：在计算机安全中，二进制序列检测器可用于检查病毒和恶意软件，以保护计算机和网络免受攻击。

3.硬件检测：在硬件检测中，二进制序列检测器可用于检查数据总线，以确保硬件设备正常工作。

4.电子设计：在电子设计中，二进制序列检测器可用于验证模拟数据，并确保模拟数据与设计规范相符合。

五、结论二进制序列检测器是一种重要的电子设备，它可以在许多领域中确保数据的完整性和准确性。

通过对数据流进行缓存、比较和输出，二进制序列检测器能够快速、可靠地检测输入的二进制序列是否符合规定的位模式。

序列检测器verilog课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握Verilog硬件描述语言的基本语法和结构；2. 理解序列检测器的基本原理和工作流程；3. 学会使用Verilog设计并实现序列检测器。

技能目标：1. 能够运用Verilog语言编写简单的数字电路模块；2. 能够对序列检测器进行模块划分，并进行代码编写和仿真；3. 能够分析并解决序列检测器设计过程中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路设计的兴趣和热情，提高其主动学习的积极性；2. 培养学生的团队协作意识，使其学会在团队中发挥自己的作用；3. 培养学生严谨的学术态度，注重实验数据和结果的分析。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电子与计算机工程专业高年级学生的专业课程，旨在培养学生的硬件设计能力。

学生已具备一定的数字电路基础和Verilog编程能力。

课程要求学生能够独立完成序列检测器的设计和仿真，并在实践中提高自身的问题分析和解决能力。

课程目标分解为以下具体学习成果：1. 能够熟练使用Verilog编写基本的数字电路模块；2. 能够理解和分析序列检测器的工作原理；3. 能够独立完成序列检测器的模块划分、代码编写和功能仿真；4. 能够针对设计过程中遇到的问题进行有效分析和解决；5. 能够在团队项目中发挥自己的优势，为团队贡献力量；6. 能够严谨对待学术问题，注重实验数据和结果的准确性。

二、教学内容1. Verilog基础知识回顾：变量定义、数据类型、运算符、控制语句等；2. 序列检测器原理讲解：序列检测器的功能、应用场景、工作原理及状态机设计方法；3. Verilog模块编写：根据序列检测器原理，编写Verilog代码，包括模块声明、端口定义、逻辑描述等；4. 序列检测器模块划分：对序列检测器进行模块划分，实现模块化设计；5. 代码仿真与调试：使用ModelSim等仿真工具，对Verilog代码进行功能仿真，分析并解决可能出现的问题；6. 实验与分析：结合实际电路，搭建序列检测器，进行验证实验，分析实验结果；7. 团队项目实践：分组进行序列检测器设计，培养学生的团队协作能力和实际操作能力；8. 课程总结与拓展：对本章节内容进行总结，拓展学习其他类型的数字电路设计方法。

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。

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。

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序列发生器和检测器是数字电路中非常重要的组成部分，用于生成和检测特定的序列模式。

本实验将设计和实现一个简单的序列发生器和检测器。

1.实验目的：-了解序列发生器和检测器的基本原理和实现方法；-掌握用基本门电路实现序列发生器和检测器的设计方法；-熟悉数字电路的设计流程和实验操作。

2.实验仪器和器件：-逻辑门IC（与、或、非门）；-数字电路实验箱；-电源。

3.实验原理：-序列发生器是一种能够按照预定规律生成特定序列的电路，通常由多个逻辑门组成。

常见的序列发生器包括计数器、移位寄存器等。

-序列检测器是一种能够检测给定输入序列是否符合预定规律的电路，通常也由多个逻辑门组成。

常见的序列检测器包括状态机、比较器等。

4.实验步骤：1.根据设计要求，确定需要生成和检测的序列类型和规律。

2.设计序列发生器的电路，选择适当的逻辑门进行组合，以实现所需的序列模式。

3.搭建序列发生器电路，将所选逻辑门按照设计连接方式进行布线。

4.进行测试和调试，检查序列发生器是否按照设计要求生成所需的序列。

5.设计序列检测器的电路，选择适当的逻辑门进行组合，以实现对所需的序列模式的检测。

6.搭建序列检测器电路，将所选逻辑门按照设计连接方式进行布线。

可使用开关或其它电源来模拟序列输入。

7.进行测试和调试，检查序列检测器是否能够准确检测给定的输入序列是否符合预期。

5.实验注意事项：-严格按照设计要求进行电路设计和布线，确保连接正确。

-进行测试和调试时，先验证序列发生器的输出是否符合预期，再测试序列检测器的正确性。

-如遇到问题，请仔细检查电路连接是否正确，或寻求助教或教师的帮助。

6.实验结果分析：-比较生成的序列和检测的结果，验证电路的正确性和稳定性。

-如有误差或异常情况，分析可能原因，进行修正和改进。

7.实验总结：-通过本实验，我们了解了序列发生器和检测器的基本原理和实现方法。

-掌握了用基本门电路实现序列发生器和检测器的设计方法。

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。

实验四-序列检测一、实验目的：1.实验目的：通过学习硬件编程语言，掌握一般时序逻辑分析的方法。

2.学会使用Verilog语言编写实现任意序列检测。

3.学会使用Verilog编写测试文件testbech的方法并在Modelsim中实现时序仿真。

二、实验设备1.PC机一台2.Modelsim软件三、实验内容:序列检测器是能够与从二进制码流中检测出一组特定序列的信号的时序电路。

通过接受的序列号与检测其预设值比较，当检测到输入信号匹配时，输出响应的指示。

设计序列检测器，要求能够识别序列“10010”。

din为数字码流的输入，z是检测标记的输出，高电平表示“发现指定序列”，低电平表示“没有发现指定的序列”。

1.打开Modelsim软件，切换目录至常用位置，这里选择D:\seqdet。

（注，在D:\seqdet 目录下一保存有序列检测文件seqdet.v和测试文件seqdet_tb.v,源程序在附录里）2.然后新建工程，File ->New->Project,建立工程工程为seqdet，设置如下，并在接下来的步骤中添加序列检测文件seqdet.v和测试文件seqdet_tb.v。

4.编译文件编译无误后，进行仿真5.文件仿真在弹出的窗口中选择Design->work->seqdet_tb,默认选中优化选项。

选择OK6.添加信号到wave视图中。

在仿真状态下，切换到左侧导航窗口到object视图下，添加信号T，clk，rst，x，z，q到wave窗口中，添加完成后如图所示：7.运行仿真至1000ns，，波形图显示如图所示：8.结果分析：对上述图形分析如下，用蓝色表示的为第一次检测到匹配序列“10010”，黄色表示为第二次匹配序列，紫色表示为第三次匹配序列。

z分别在这三处匹配时输出高电平，其他为低电平，实现了序列检测的功能。

四，程序：①源程序模块seqdet.v ：module seqdet(input wire x, //信号输入input wire clk, //时钟信号input wire rst,output wire z,output reg [4:0] q //序列输出);wire [4:0] q_next;assign q_next ={q[3:0],x};assign z = (q_next== 5'b10010) ? 1'b1:1'b0;always @ (posedge clk,negedge rst)if(!rst)q <= 5'd0;elseq <= q_next;endmodule②测试程序模块seqdet_tb.v`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五、实验总结：通过本次实验，对Verilog硬件描述语言有了进一步认识，学会编写verilog语言的文本设计方法，并学会编写testbench测试程序。

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。

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。

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、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）。

三、实验原理及方案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：1、设计序列检测器状态图。

（1）、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，其状态转换图如下：做出状态表为：根据状态表和转移表得到次态方程为：Q3*=X’Q3Q2’Q1’+XQ3Q2’Q1+X’Q3’Q2Q1+X’Q3Q2Q1’Q2*=XQ2’Q1+XQ3’Q2+Q3Q2Q1’Q1*=X’Q3Q1’+XQ2’Q1’+XQ2Q1+XQ3’Q2由状态方程得出电路图如下：2、用八位移位寄存器得到并行序列检测器，电路图如下：说明：八位寄存器用来依次输入八位数据，S0，S1为1，1时送数至QA到QD，QA为高位，当S0S1为10时使得到的数左移位，输入集成芯片的X，再一次对其进行检测，看序列是否为1110010，若是则OUT输出为1。

四、实验步骤：1、在maxplus下进行一系列操作，仿真得到序列检测器波形图如下：CLR有效输入为1，进入状态s1 CLR有效输入为1，进入状态s2CLR有效输入为1，进入状态s3CLR有效输入为0，进入状态s4CLR有效输入为0，进入状态s5CLR有效输入为1，进入状态s6输入为1，进入状态s7同时检测到序列out为1CLR有效输入为1，进入状态s1CLR有效输入为0，进入状态s0同时下载序列检测器到实验箱，有如下引脚：2、（1）、对74198及序列检测器组成的八位并行序列检测器仿真得到波形如下：（2）、下载按照触发器下载验证方法对八位寄存器进行验证。

序列检测器一．实验目的1．了解状态机的设计方法。

2．设计序列检测器。

二．实验仪器及设备计算机、Quartus II。

三．实验原理序列检测器在数据通信，雷达和遥测等领域中用于检测同步识别标志。

如下图所示。

当检测器收到一串序列{101}之后，输出标志1，否则输出标志0。

如上图所示，使用状态机设计，可以实现序列检测功能。

每检测到一个正确的比特，状态机就进行状态的翻转，直到序列结束。

四．实验内容及注意事项1．使用VHDL编写源代码。

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity ztj isport( clk:in std_logic;reset:in std_logic;din:in std_logic;true:out std_logic);end ztj;architecture arc of ztj istype state_type is(s1,s2,s3); signal din_d:std_logic; signal statc:state_type; beginprocess(clk)beginif clk'event and clk='1' then din_d<=din;end if;end process;-----process(clk,reset)beginif reset='1'thentrue<='0';statc<=s1;elsif clk'event and clk='1' then case statc iswhen s1=>if din_d='1' thenstatc<=s2;elsestatc<=s1;end if;true<='0';when s2=>if din_d='0' thenstatc<=s3;elsestatc<=s2;end if;true<='0';when s3=>if din_d='1' thenstatc<=s1;true<='1';elsestatc<=s3;true<='0';end if;when others=>statc<=statc;end case;end if;end process;-----------end arc;2．仿真完成后，将VHDL文件转换为状态机转换图。

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&apos;b00, B = 2&apos;b01, C =2&apos;b10,D=2&apos;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&apos;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。

来衡量。
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
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
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。