序列检测器实验报告

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、实验平台及实验方法用电路图输入法完成序列检测器，对其进行逻辑功能运用MaxplusII软件进行波形仿真再结合FPGA（即对试验箱的芯片进行编译）下载验证。

四、实验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：实验设计（每收到一次信号时钟必须有一次上升沿）状态编码状态命名输入（x）0 1000 收到1个0 S0 000(s0)/0 001(s1)/0 001 收到1个1 S1 000(s0)/0 011(s2)/0 011 收到11 S2 000(s0)/0 010(s3)/0 010 收到111 S3 110(s4)/0 010(s3)/0 110 收到1110 S4 100(s5)/0 001(s1)/0 100 收到11100 S5 000(s0)/0 101(s6)/0 101 收到111001 S6 111(s7)/1 011(s2)/0 111 收到1110010 S7 000(s0)/0 001(s1)/0卡诺图化简Q1* Q2*00 01 11 10 00 0 0 1 0 01 0 1 0 0 11 0 0 0 0 1011Q3* 00 01 11 10 00 0 0 1 1 01 0 1 1 1 11 0 0 1 0 1013212133132321313212321321321''*''''''*''''''*Q Q Q XQ XQ Q Q XQ Q XQ Q Q Q Q XQ Q Q Q Q Q Q XQ Q Q Q X Q Q X Q ++=++++=++= D 触发器 OR5五、实验操作门电路图实验过程：1.启动MaxplusII 软件；2.新建一个逻辑图编辑界面，点Max+plus II Grahic Editor ，根据逻辑原理图编辑逻辑图；00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 1 1 1 11 0 0 0 1 1011XQ1Q2Q3Q2Q3XQ1Q2Q3 XQ13．编译。

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。

五邑大学实验报告实验课程名称序列检测器院系名称：＿＿信息学院＿＿＿＿＿专业名称：＿＿电子信息工程＿＿＿实验项目名称：＿EDA实验＿＿＿＿班级ap07053 学号：＿ap*******＿＿＿报告人：＿＿黃少昌＿＿＿＿实验五序列检测器一、实验目的：1、掌握用Verilog HDL实现状态机的方法；2、利用状态机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与检测步识别标志。

它是一种用来检测一组或多组序列信号的电路。

例如检测器收到一组串行码｛1110010｝后，输出标志1，否则，输出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，状态标记符的下标表示有几个有效位被读出。

画出状态转换图，如图5-1所示，很显然这是一个莫尔状态机。

8个状态机根据编码原则可以用3位二进制数来表示。

图 5-1 序列检测器状态变化图三、设计任务及要求：1、用状态机实现一序列检测器，即检测到串行码｛1110010｝后，检测器输出1，否则输出0；2、设计输入采用Verilog HDL语言；3、对设计进行仿真；4、把设计下载到试验箱验证。

四、设计提示：1、状态机是实验时序电路的有效工具，用状态机实现时序检测器就是典型例子；2、状态机的Verilog HDL 实现基本有固定模式，参见教程《数字系统设计与Verilog HDL》（第二版）第271~272页。

3、状态机实现的要点是在每个状态下，当时钟有效沿到来时，判断输入值是什么，然后决定下一状态跳转到什么地方。

五、给出设计的源程序：module seq(in,out,state,clk,reset);input in,clk,reset; output out;output[2:0]state;reg[2:0]state;reg out;parameter s0='d0,s1='d1,s2='d2,s3='d3,s4='d4,s5='d5,s6='d6,s7='d7; always @(posedge clk)begin if(reset) begin state<=s0;out<=0;endelse casex(state)s0:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s1;out<=0;endends1:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s2;out<=0;endends2:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s3;out<=0;endends3:beginif(in==0) begin state<=s4;out<=0;endelse begin state<=s3;out<=0;endends4:beginif(in==0) begin state<=s5;out<=0;endelse begin state<=s1;out<=0;endends5:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s6;out<=0;endends6:beginif(in==0) begin state<=s7;out<=1;endelse begin state<=s2;out<=0;endends7:beginif(in==0) begin state<=s0;out<=0;endelse begin state<=s1;out<=0;endenddefault:state<=s0;endcaseendendmodule六、给出序列检测器的仿真波形图：七、心得体会：此次实验，我觉得既锻炼了我们的设计，由简单的抽象理解到实际认知。

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。

第1篇一、实验目的1. 了解基因测序仪的基本原理和操作流程。

2. 掌握基因测序的基本操作步骤。

3. 熟悉基因测序仪在实际科研中的应用。

二、实验原理基因测序仪是一种用于测定生物体DNA或RNA序列的仪器。

通过分析DNA或RNA分子中的碱基排列顺序，可以了解生物体的遗传信息。

目前，常见的基因测序技术主要有Sanger测序、Illumina测序和纳米孔测序等。

本实验采用Illumina测序技术，该技术具有高通量、高准确度、操作简便等优点。

Illumina测序原理基于Sanger测序技术，通过PCR扩增目的基因，然后将扩增产物进行文库构建，最后利用测序仪对文库进行测序。

三、实验材料与仪器1. 材料：目的基因DNA模板、引物、dNTPs、PCR酶、Illumina测序试剂盒等。

2. 仪器：PCR仪、基因测序仪、凝胶成像系统、移液器、离心机等。

四、实验步骤1. DNA提取：根据实验室常规方法提取目的基因DNA。

2. PCR扩增：设计特异性引物，进行PCR扩增目的基因。

3. 文库构建：将PCR扩增产物进行文库构建，包括末端修复、接头连接、PCR扩增等步骤。

4. 测序：将构建好的文库上机进行测序。

5. 数据分析：利用测序仪自带的分析软件或第三方分析软件对测序数据进行质控、比对、组装等分析。

五、实验结果与分析1. PCR扩增：通过凝胶成像系统观察PCR扩增结果，判断扩增是否成功。

2. 文库构建：通过PCR扩增结果和测序结果判断文库构建是否成功。

3. 测序：通过测序仪自带的分析软件对测序数据进行质控、比对、组装等分析，得到目的基因的序列。

4. 数据分析：将测序结果与参考序列进行比对，分析目的基因的结构和功能。

六、实验讨论1. 影响PCR扩增的因素：引物设计、模板DNA质量、PCR酶活性等。

2. 影响文库构建的因素：末端修复、接头连接、PCR扩增等步骤。

3. 影响测序的因素：测序仪参数设置、测序深度等。

4. 数据分析过程中需要注意的问题：比对准确性、组装质量等。

序列检测器实验报告序列检测器实验报告概述：序列检测器是一种用于判断输入序列是否符合特定规则的工具。

在本次实验中，我们使用了一种基于深度学习的序列检测器模型，并对其进行了性能评估和优化。

1. 实验背景序列检测器在许多领域中都有着广泛的应用，如自然语言处理、语音识别、图像处理等。

本次实验旨在通过搭建一个序列检测器模型，探索其在序列数据处理中的效果和潜力。

2. 实验设计我们选择了一组包含数字序列的数据集作为实验样本。

数据集中的每个序列都由一系列数字组成，我们的目标是通过训练序列检测器模型，使其能够准确地判断输入序列是否符合某种规则。

3. 模型搭建我们采用了一种基于循环神经网络（RNN）的模型来构建序列检测器。

RNN是一类特殊的神经网络，可以有效地处理序列数据。

我们使用了长短期记忆（LSTM）单元作为RNN的基本构建块，以提高模型对长期依赖关系的建模能力。

4. 实验步骤首先，我们将数据集划分为训练集和测试集，其中训练集用于模型的训练和参数优化，测试集用于评估模型的性能。

接下来，我们对训练集进行预处理，将每个数字序列转换为对应的数值表示。

然后，我们构建了一个包含多个LSTM 层的序列检测器模型，并通过反向传播算法对其进行训练。

5. 实验结果经过多次实验和参数调整，我们得到了一个性能较好的序列检测器模型。

在测试集上的评估结果显示，该模型能够以高准确率和较低的误判率判断输入序列是否符合规则。

此外，我们还对模型的训练时间和资源消耗进行了分析，发现其在处理大规模序列数据时表现出较好的效率。

6. 优化探索为了进一步提升序列检测器的性能，我们尝试了一些优化策略。

首先，我们增加了模型的深度，即增加了LSTM层的数量。

实验结果显示，增加模型深度可以提高模型的准确率，但也会增加训练时间和资源消耗。

其次，我们尝试了不同的优化算法和学习率调度策略，以寻找更好的模型参数配置。

最后，我们还尝试了集成学习的方法，将多个序列检测器模型的预测结果进行集成，以进一步提升模型的性能。

Lab 10 0101序列检测器仿真集成1101班1.实验目的熟悉用Modelsim进行波形仿真的方法。

掌握用Verilog HDL 语言描述0101序列检测器的方法。

熟悉用Verilog HDL 语言编写testbench。

2.实验内容a)理解并掌握状态机与testbench的描述方法。

b)使用Modelsim软件得到仿真波形。

c)使用DE0开发板下载。

3.代码分析状态机描述定义模块名与输入输出，clk为时钟信号，rst为控制信号，seq 为待检测信号；输出是det.同时定义了四个状态（独热码）s0,s1,s2,s3;和reg型变量state,next_state.module seqdet(clk,rst,seq,det);input clk;input rst;input seq;output det;parameter s0=4'h1;parameter s1=4'h2;parameter s2=4'h4;parameter s3=4'h8; // 独热码reg det;reg [3:0] state, next_state状态转移：当rst=1时，state初始化为s0状态；当rst=0时，state的状态随着驱动变化。

always@(posedge clk) beginif(rst)state <= s0;elsestate <= next_state;end状态驱动：随着待检测信号的变化，状态在s0,s1,s2,s3之间变化，最终影响输出。

a lways @(posedge clk) begincase(state)s0: next_state=((seq==1)?s0:s1);s1: next_state=((seq==1)?s2:s1);s2: next_state=((seq==1)?s0:s3);s3: next_state=((seq==1)?s0:s1);default: next_state=((seq==1)?s0:s1);endcaseend输出：当现态state=s3时，det=1，即检测到一个0101序列。

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。

in it ia l begin clock=0; restn=0; end Stata_101 i1 ( .clock(clock),.reset(restn),.w(w),.z(z)); always begin
#30 restn=1; data=4'b1011; #500 restn=~restn; end endmodule
四、实验结果及分析
点击 Tools→Run EDA Simulation Tool→EDA RTL Simulation 查看结果为波形图 4-1&4-2 所示。
波形图下图 图 4-1 图 4-2：
图 4-1
5
图 4-2 根据上图可知，当且仅当序列检测器检测到 101 并且期间复位一直保持无效（0），输出 Z=1。
end Got_1: begin
if (w) reg_fstate <= Got_1;
else if (~(w)) reg_fstate <= Got_10;
else reg_fstate <= Got_1;
z <= 1'b0; end Got_10: begin
if (w) reg_fstate <= Got_101;
else reg_fstate <= Got_101; z <= 1'b1;
end default: begin
z <= 1'bx; $display ("Reach undefined state"); end endcase end endmodule
点击保存、编译。 5、点击 Assignment→Settings 配置 Modelsim 仿真环境。 6、点击 Processing→Start→Start Test Bench Template Writer 生成测试文件（.vt 格式）。编 写测试文件。 代码如下： `timescale 1 ps/ 1 ps

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。

序列信号检测器一、基本知识点1、掌握时序电路的设计方法和步骤2、掌握触发器的设计与应用3、熟悉集成电路的引脚排列4、掌握芯片的逻辑功能及使用方法5、了解序列产生及检测器的组成及工作原理6、会在Multisim软件上进行仿真二实验器件1、 JK触发器 2个2、 74LS161 1片3、 74LS152 1片4、电源 2个5、地线 2个6、与门，同或门若干个7、时钟脉冲 1个三设计思路1 作原始状态表。

根据给定的电路设计条件构成原始状态表和状态转化图2 状态表的简化。

原始状态表通常不是最小化状态表，它往往包括多余的状态，因此必须首先对它进行简化。

3 状态分配。

即对简化后的状态给以编码。

这就要根据状态数确定触发器的数量并对每个状态指定一个二进制数构成的编码。

4 根据给定的电路设计条件选择触发器根据5 作激励函数和输出函数。

根据选用的触发器激励表和电路的状态表，综合出电路中各触发器的激励函数和电路的输出函数。

6 画逻辑图，并检查自启动功能四设计过程（一）00010111信号发生器的设计设计产生一个8位的序列信号00010111（时间顺序为自左向右），可用一个8进制计数器和一个8选1数据选择器组成，如图1所示。

图1其中8进制计数器取自74LS161(4位2进制计数器）的低三位，74LS151是8选1数据选择器。

表1CP顺序 QC QB QA(C B A)/Y0 0 0 0 /D0(0)1 0 0 1 /D1(0)2 0 1 0 /D2(0)3 0 1 1 /D3(1)4 1 0 0 /D4(0)5 1 0 1 /D5(1)6 1 1 0 /D6(1)7 1 1 1 /D7(1)8 0 0 0 /D0(0)当CP信号连续不断地加到计数器上时，QC、QB、QA的状态（也就是加到74LS151上的地址输入代码C、B、A）便按照表1所示的顺序不断循环，/D0至/D7的状态就循环不断地依次出现在/Y端。

只要令D0=D1=D2=D4=1、D3=D5=D6=D7=0，便可在/Y端得到不断循环的序列信号00010111。

数字系统设计与PLD应用实验报告实验名称：实验5序列检测器学院：大数据与信息工程学院专业：电子信息工程姓名：李晓雪学号：1108040198年级：大四任课教师：尉学军2014 年 12 月 7 日实验5 序列检测器一．实验目的（1）了解用状态机的方法设计序列检测器（2）实验一个11010串行序列检测器，用VHDL语言描述该电路二、实验原理序列检测器的示意图如图一所示11010序列检测器的状态转换图如图二所示三、实验内容（1）用VHDL语言编写11010序列检测器源程序。

给出正确仿真波形图。

（2）用VHDL分别设计一个包含（11010）和不包含的序列发生器。

（3）将上述两个序列发生器分别和序列检测器结合成一个文件（级联），并编译、模拟获得正确的仿真波形。

四、实验结果1、序列检测器（检测11010）根据状态转换通过VHDL语言实现序列检测器：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY jc11010 ISPORT(DIN,CLK,RST:IN STD_LOGIC;SOUT:OUT STD_LOGIC);END jc11010 ;ARCHITECTURE BEHA V OF jc11010 ISTYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3,S4);SIGNAL ST,NST:STA TES:=S0;BEGINCOM:PROCESS(ST,DIN) BEGINCASE ST ISWHEN S0=>IF DIN='1'THEN NST<=S1;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN S1=>IF DIN='1'THEN NST<=S2;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN S2=>IF DIN='1' THEN NST<=S2;ELSE NST<=S3;END IF; WHEN S3=>IF DIN='1' THEN NST<=S4;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN S4=>IF DIN='1' THEN NST<=S2;ELSE NST<=S0;END IF; WHEN OTHERS=>NST<=S0;END CASE;END PROCESS;REG:PROCESS (CLK,RST)BEGINIF RST='1' THEN ST<=S0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN ST<=NST;END IF;END PROCESS REG;SOUT<='1' WHEN ST=S4 ELSE '0';END BEHA V;波形仿真结果：2.采用状态机方法设计序列发生器11010序列产生器的VHDL语言：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY csq11010 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;Z :OUT STD_LOGIC);END csq11010 ;ARCHITECTURE RTL OF csq11010 ISTYPE STATE_TYPE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5);SIGNAL CURRENT_STATE,NEXT_STATE:STATE_TYPE; BEGINSYNCH: PROCESSBEGINWAIT UNTIL CLK'EVENT AND CLK='1'; CURRENT_STATE<=NEXT_STATE;END PROCESS;STATE_TRANS:PROCESS(CURRENT_STATE)BEGINCASE CURRENT_STATE ISWHEN S0=>NEXT_STATE<=S1;Z<='1';WHEN S1=>NEXT_STATE<=S2;Z<='1';WHEN S2=>NEXT_STATE<=S3;Z<='0';WHEN S3=>NEXT_STATE<=S4;Z<='1';WHEN S4=>NEXT_STATE<=S5;Z<='0';WHEN S5=>NEXT_STATE<=S0;Z<='1';END CASE;END PROCESS;END RTL;仿真波形结果：（产生的11010序列串）3、随机序列产生器（产生序列1100101）VHDL语言：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SY4 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;Z :OUT STD_LOGIC);END SY4 ;ARCHITECTURE RTL OF SY4 ISTYPE STATE_TYPE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6);SIGNAL CURRENT_STATE,NEXT_STA TE:STA TE_TYPE; BEGINSYNCH: PROCESSBEGINWAIT UNTIL CLK'EVENT AND CLK='1';CURRENT_STATE<=NEXT_STA TE;END PROCESS;STA TE_TRANS:PROCESS(CURRENT_STATE)BEGINCASE CURRENT_STATE ISWHEN S0=>NEXT_STATE<=S1;Z<='1';WHEN S1=>NEXT_STATE<=S2;Z<='1';WHEN S2=>NEXT_STATE<=S3;Z<='0';WHEN S3=>NEXT_STATE<=S4;Z<='0';WHEN S4=>NEXT_STATE<=S5;Z<='1';WHEN S5=>NEXT_STATE<=S6;Z<='0';WHEN S6=>NEXT_STATE<=S0;Z<='1';END CASE;END PROCESS;END RTL;波形仿真结果：3、11010序列产生器与11010序列检测器级联后的电路图：波形仿真结果：4、不包含11010的任意序列产生器与11010序列检测器级联后的电路图：波形仿真结果：。

#### 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。

实验四序列检测器的设计
1、实验目的
本实验旨在研究设计并实现一个序列检测器，以检测特定的序列。

2、实验原理
序列检测器是用于检测特定的数据序列的一种设备或系统，其基本原
理是将待检测的序列与一个预设的序列（此序列也称为模式序列）进行比较，来检测一个输入序列是否与预设序列一致。

当输入序列的每一位都与
模式序列的相应位相同时，则表明输入序列与模式序列一致；若输入序列
的每一位都与模式序列的相应位不同，则表明输入序列与模式序列不一致。

3、实验设备
实验所需要的器材有：一台计算机，一个FPGA开发板，一块存储器，一把键盘，一把鼠标，一块示波器，以及一些连接线。

4、实验步骤
（1）硬件设计：在FPGA开发板上连接各种外围设备，使它们之间建
立通讯链路并实现数据传输；
（2）软件设计：根据数据的传输原理，设计序列检测器的算法，并
编写相应的VHDL源程序；
（3）编译程序：使用QuartusII或Xilinx ISE等编程软件，将
VHDL源程序编译为可烧录的二进制文件；
（4）烧录程序：将编译好的二进制文件烧录至FPGA开发板上；
（5）操作程序：使用FPGA开发板。