序列信号检测器论文

一、实验目的1. 理解序列信号检测的基本原理。

2. 掌握序列信号检测的方法和步骤。

3. 通过实验验证序列信号检测的准确性。

4. 分析实验结果，探讨影响序列信号检测准确性的因素。

二、实验原理序列信号检测是数字信号处理中的一个重要领域，主要研究如何从含有噪声的信号中检测出特定的序列信号。

本实验采用模拟信号检测的方法，通过设计序列信号发生器和检测器，实现对特定序列信号的检测。

三、实验器材1. 信号发生器2. 数据采集器3. 计算机及软件（如MATLAB等）4. 信号分析仪四、实验步骤1. 设计序列信号发生器：- 根据实验要求，设计特定的序列信号，如“1101”。

- 使用信号发生器产生该序列信号。

2. 设计序列信号检测器：- 设计一个检测器，用于检测序列信号。

- 检测器可以采用状态机或有限状态机（FSM）实现。

3. 实验设置：- 将信号发生器产生的序列信号输入到数据采集器。

- 将数据采集器采集到的信号输入到计算机进行后续处理。

4. 信号处理：- 使用MATLAB等软件对采集到的信号进行预处理，如滤波、去噪等。

- 对预处理后的信号进行序列信号检测。

5. 结果分析：- 分析实验结果，比较检测器检测到的序列信号与原始序列信号是否一致。

- 分析影响序列信号检测准确性的因素，如噪声水平、信号带宽等。

五、实验结果与分析1. 实验结果：- 通过实验，成功检测到了设计的序列信号“1101”。

- 检测到的序列信号与原始序列信号基本一致。

2. 结果分析：- 实验结果表明，所设计的序列信号检测器能够有效地检测出特定序列信号。

- 影响序列信号检测准确性的因素主要包括：- 噪声水平：噪声水平越高，检测难度越大。

- 信号带宽：信号带宽越窄，检测难度越大。

- 序列长度：序列长度越长，检测难度越大。

六、实验结论1. 序列信号检测实验验证了序列信号检测的基本原理和方法。

2. 通过实验，掌握了序列信号检测的步骤和技巧。

3. 实验结果表明，所设计的序列信号检测器能够有效地检测出特定序列信号。

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。

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。

1 绪论序列检测是指将一个指定的序列从数字流中识别出来或在主串中查询相应子串，脉冲序列检测器广泛应用于现代数字通信系统中，在数字通信时，为了保证信息的可靠传输，一般需要在发送端加入固定的同步码组，而在接收端则需要检测该同步码组，保证信息的可靠接收。

接收端的同步码检测器就是用来检测同步码组的电路，中间用到的码型检测电路部分实际上就是一个脉冲序列信号检测器。

序列检测器广泛应用于数据通讯、雷达和遥测等领域。

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、、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[1]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。

使用D触发器设计一个11001序列检测器讨论使用D触发器设计一个11001序列检测器，讨论序列可交迭(Overlap)检测和不可交迭检测在设计上的区别，讨论分别采用Mealy机设计和采用Moore机设计的区别，讨论未用状态的处理问题。

【要求】给出电路原理图或HDL代码，要求进行仿真，并给出仿真结果。

1.原件介绍D触发器（74LS74）、“与”门（74LS08）、“或”门（74LS32）、“非”门（74LS04），集成电路引脚2.设计思路根据要求，设计的序列检测器有一个外部输入x 和一个外部输出Z 。

输入和输出的逻辑关系为：当外部输入x 第一个为"1"，外部输出Z 为"0"；当外部输入x 第二个为"1"，外部输出Z 为"0"；当外部输入第三个x 为"0"，外部输出Z 为"0"，当外部输入第四个x 为“0”，外部输出Z 为0，当外部输入第五个x 为“1”，输入X 0 1 1 1 0 0 1 0 1 输出Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0要判别序列检测器是否连续接收了"11001"，电路必须用不同的状态记载外部输入x 的值。

假设电路的初始状态为A ，x 输入第一个"1"，检测器状态由A 装换到B ，用状态B 记载检测器接受了"11001"序列的第一个"1"，这时外部输出Z=0；x 输入第二个"1"，检测器状态由B 装换到C ，用状态C 记载检测器接了“11001”序列的第二个"1"，外部输出Z=0；x 输入第三个"0"，检测器状态由C 装换到D ，外部输出Z=0；x 输入第四个为“0”，检测器状态由D 装换到E ，外部输出Z=0；x 输入第五个为“1”，检测器状态由E 装换到F ，外部输出Z=1。

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。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 序列信号检测器一、设计目的1、根据设计要求，完成对序列信号检测器的设计。

2、进一步加强对QuartusⅡ的应用和对VHDL语言的使用。

二、设计内容和要求1、设计一个有限状态机，用以检测输入序列“1110101101”由左开始。

（1）画出状态转换图。

（2）使用VHDL语言编程。

（3）使用FPGA芯片。

2、掌握QuartusⅡ的操作和使用方法。

3、利用QuartusⅡ软件对所设计的电路进行仿真分析。

三、初始条件FPGA，七段数码管，时钟信号，3-8译码器，拨码开关等。

四、时间安排1、2011年1月12日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。

2、2011年1月14日至2011年1月18日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。

3、2011年1月18日至2011年1月20日，电路调试和设计说明书撰写。

4、2011年1月21日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

课设答疑地点：13楼电子科学与技术实验室。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要----------------------------------------------------------------------- II Abstract ------------------------------------------------------------------ III1 绪论---------------------------------------------------------------------- 12 设计内容及要求------------------------------------------------------------ 22.1设计的目的及主要任务------------------------------------------------- 22.1.1设计的目的----------------------------------------------------- 22.1.2 设计任务及主要技术指标----------------------------------------- 22.2设计思想---------------------------------------------------------------- 23 QuartusⅡ及VHDL语言简介-------------------------------------------------- 34 设计原理及单元模块设计---------------------------------------------------- 44.1 设计原理及方法------------------------------------------------------ 44.1.1 Moore型状态机------------------------------------------------- 54.1.2 Mealy型状态机------------------------------------------------- 54.2模块设计------------------------------------------------------------- 54.2.1 时钟输入模块--------------------------------------------------- 54.2.2 状态检测判断模块----------------------------------------------- 64.2.3译码显示模块--------------------------------------------------- 74.2.4 Led状态指示模块---------------------------------------------- 84.3 设计方案确定----------------------------------------------------------- 85 电路的仿真及分析---------------------------------------------------------- 95.1状态机转换检测------------------------------------------------------- 95.1状态机检测模块的波形仿真--------------------------------------------- 96 硬件调试与现象分析------------------------------------------------------- 10 参考文献------------------------------------------------------------------- 12 附录序列检测器的源程序--------------------------------------------------- 12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。

3种二进制序列信号检测器的实现方案该检测检测电路可广泛用于日常生产、生活及军事。

在许多电子技术资料中也有一些序列信号信号检测电路的设计，但设计方法单一、扩展性不强。

下面通过实例来说明电路的3种设计方法。

设计任务：设计一个二进制二进制序列信号检测器，它有一个输入X，当接收到的序列为1001，则在上述序列输入最后一个1的同时，电路输出Z=1，否则输出为0，输入序列可以重叠。

例如：当输入X的序列为0100100101001(首位在左)，对应输出Z=0000100100001。

1 用分立触发器设计触发器的种类很多，其中双端输入的JK触发器和单端输入的D触发器最具代表性。

由于用D触发器设计的电路更为简单，故采用它来设计电路。

1.1 逻辑抽象由于待检测的序列为1001，故设电路在一直输入0时的状态为S0，输入一个1以后的状态为S1，连续输入10以后的状态为S2，连续输入100后的状态为S3，连续输入1001后的状态为S4。

于是得到状态转换。

图1 状态转换图选取第1、3行解释其原理：S0表示接收到的是0，当在此基础上再接收到一个0后变为00，而需要检测的序列是1001，所以电路状态仍然停留在S0上;当电路在S0的基础上接收到1后表示接收到1001序列中的第一个1，于是电路状态转为S1。

同理S2表示已经接收到10，当在此基础上接收到0后变为100，电路转到S3，但是接收到1后则变为101，于是前面接收的两位代码失去作用，只有第3位的1可作为1001的第一位，所以电路状态转回S1。

通过观察状态转换表，可以发现，S1和S4在同样的输入下有同样的输出，而且状态转移后得到同样的次态。

因此它们是等价的可以合并，于是，状态转换表可以化简。

图2 化简后的转换表从物理概念上也不难理解这种情况。

当电路连续接收到1001后，输出为1，但序列可以重叠，故最后一个1可作为下一个1001序列的第一位，所以电路在连续接收到1001后的状态S4实际上就是S1。

实验三序列信号发生器与检测器设计一、实验目的1．学习一般有限状态机的设计；2．利用状态机实现串行序列的输出与序列的检测。

3．继续学习优化设计。

二、内容与要求利用状态机设计实现实现串行序列的输出与序列的检测，具体要求：1.先设计序列发生器产生序列；2.再设计一个序列信号检测器，若系统检测到串行序列11010则输出为“1”，否则输出为“0”，并将检测到的11010数目显示出来；3.对所设计的电路进行波形仿真和硬件测试；4.整个工程采用顶层文件+底层模块的原理图或文本的设计思路。

三、设计思路/原理图“1”，没有检测到则输出“0”，并且将检测到的信号的显示出来。

为简化设计，整个工程采用顶层文件+底层模块的设计方法。

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 0 1 1 1 0 1 0 0REG s8 s9 s10 s11 s12 s13 s14 s15Q 1 1 0 1 1 0 1 02、序列检测器序列检测器设计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序列，直到在连续的检测中收到的每一位码都与预置码相同。

在此，必须利用状态转移图。

定义预置信号D=“11010”,电路需要分别不间断记忆：初始状态、1、11、110、1101、11010共六种状态，状态转移图：3、计数模块利用序列检测器产生的信号（1和0）作为计数器模块的时钟信号，产生的信号0、1变化，形成类似的CLK信号，实现计数模块计数。

计数模块设计可采用前面的实验二设计。

4.顶层设计为简化设计，顶层设计采用原理图输入法设计，直接将模块进行连接。

四、实验程序（陈杰独立编写）序列信号发生器：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY C_OUT ISPORT (CLK,RST :IN STD_LOGIC;CO :OUT STD_LOGIC );END C_OUT;ARCHITECTURE behav OF C_OUT 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<='0'; REG<=s1;WHEN s1=> Q<='1';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<='1';REG<=s9;WHEN s9=> Q<='1';REG<=s10;WHEN s10=> Q<='0';REG<=s11;WHEN s11=> Q<='1';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：序列信号检测器：LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCHK ISPORT(DIN, CLK, CLR : IN STD_LOGIC;SS : OUT STD_LOGIC);END SCHK;ARCHITECTURE behav OF SCHK ISSIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 5 ;SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);BEGIND <= "11010" ;PROCESS( CLK, CLR )BEGINIF CLR = '1' THEN Q <= 0 ;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENCASE Q ISWHEN 0=> IF DIN = D(4) THEN Q <= 1 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ; WHEN 1=> IF DIN = D(3) THEN Q <= 2 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ; WHEN 2=> IF DIN = D(2) THEN Q <= 3 ; ELSE Q <= 2 ; END IF ; WHEN 3=> IF DIN = D(1) THEN Q <= 4 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ; WHEN 4=> IF DIN = D(0) THEN Q <= 5 ; ELSE Q <= 2 ; END IF ; WHEN OTHERS => Q <= 0 ;END CASE ;END IF ;END PROCESS ;PROCESS( Q )BEGINIF Q = 5 THEN SS <= ‘1’;ELSE SS <=‘0’;END IF ;END PROCESS ;END behav ;转化成可调用的元件：计数模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY COUNT ISPORT (CLK, EN,RST :IN STD_LOGIC;Q1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);Q2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT: OUT STD_LOGIC );END ENTITY COUNT;ARCHITECTURE ONE OF COUNT ISBEGINPROCESS(CLK,EN,RST)V ARIABLE CQI:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF RST='1' THEN CQI:= (OTHERS=>'0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF EN='1' THENIF CQI<153 THENIF CQI(3 DOWNTO 0)=9 THEN CQI:=CQI +7; --高位进位ELSE CQI := CQI+1;END IF;ELSE CQI:= (OTHERS=>'0');END IF;END IF;END IF;IF CQI=153 THEN COUT<='1';ELSE COUT<='0';END IF;Q1<=CQI(3 DOWNTO 0);Q2<=CQI(7 DOWNTO 4);END PROCESS COUNT;END ARCHITECTURE ONE;转化成可调用的元件：顶层文件（原理图法）：第二种方法（任意序列，任意检测）：实验程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity jiance11010 isport(datain,clk:in std_logic;t: in std_logic_vector (4 downto 0);q:out std_logic;cq: out std_logic_vector (4 downto 0)); end jiance11010;architecture rt1 of jiance11010 issignal reg:std_logic_vector(4 downto 0);beginprocess(clk)variable t1:std_logic_vector (4 downto 0);beginif clk'event and clk='1' thenreg(0)<=datain;reg(4 downto 1)<=reg(3 downto 0) ;end if;t1:=t;if reg=t1 then q<='1' ;else q<='0';cq<=reg;end if;end process;end rt1;基于实验发现序列一个一个输入比较麻烦所以设计如下任意十六位循环系列：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY jc ISPORT(CLK,CLR,RESET:IN STD_LOGIC;B: in std_logic_vector (15 downto 0) ;q:out std_logic);END ENTITY;ARCHITECTURE ONE OF jc ISSIGNAL A:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK,CLR)V ARIABLE N:INTEGER RANGE 16 DOWNTO 1;BEGINIF RESET='1' THEN N:=1;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN CASE N ISWHEN 1=>A<=B(0);N:=N+1;WHEN 2=>A<=B(1);N:=N+1;WHEN 3=>A<=B(2);N:=N+1;WHEN 4=>A<=B(3);N:=N+1;WHEN 5=>A<=B(4);N:=N+1;WHEN 6=>A<=B(5);N:=N+1;WHEN 7=>A<=B(6);N:=N+1;WHEN 8=>A<=B(7);N:=N+1;WHEN 9=>A<=B(8);N:=N+1;WHEN 10=>A<=B(9);N:=N+1;WHEN 11=>A<=B(10);N:=N+1;WHEN 12=>A<=B(11);N:=N+1;WHEN 13=>A<=B(12);N:=N+1;WHEN 14=>A<=B(13);N:=N+1;WHEN 15=>A<=B(14);N:=N+1;WHEN 16=>A<=B(15);N:=1;WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END IF;Q<=A;END PROCESS;END ARCHITECTURE;五、实验步骤1.建立工作库文件夹和编辑模块设计文件（1）在D盘下建立一个文件夹保存工程文件；（2）打开QuartusII，建立新的VHDL文件，在设计有顶层和底层文件时，在打开的页面下输入模块设计程序。

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。

#### 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。