实验5 状态机序列检测器设计

序列检测器
一、实验目的
1. 了解状态机的设计。

2. 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于检测同步识别标志。

它是用一种图来检测一组或多组序列信号。

例如检测收到一组串行码{1110010}后，输出标志为1，否则输出为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机进行记忆。

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，状态标志符的下标表示有几个有效位被读出。

画出状态转移图，如图7-6所示，很显然这是一个莫尔状态机。

八个状态机根据编码原则可以用3位二进制数来表示。

图7-6 序列检测器状态变化图
三、实验内容
1. 用VHDL语言编写出源程序。

2. 设计两个脉冲发生器，一个包含“1110010”序列，另一个不包含此序列，用于检测程序的正确。

3. 将脉冲序列发生器和脉冲序列检测器结合生成一个文件，并编译下载并验证结果。

四、实验报告要求
1. 写出序列检测器VHDL语言设计源文件；
2. 详述序列检测器的工作原理。

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5 采用状态机实现序列检测器一、实验目的1．掌握利用有限状态机实现一般时序逻辑分析的方法；2．掌握利用Verilog编写可综合的有限状态机的标准模板。

二、仪器设备计算机、Quartus II 9.0 开发软件。

三、实验内容与步骤：1.实验内容建立一个序列检测器设计文件，当检测到3个及3个以上1时输出为1。

2.实验步骤1）新建工程文件夹；2）启动Quartus II3）选择File->New Project Wizard，建立新工程；4）File->New->Verilog HDL File建立设计文件；5）选择Processing->Start->Start Analysis&Synthesis进行电路综合；6）选择Tools->Netlist Viewers->RTL Viewer，查看综合后得到的电路；7）选择Tools->Netlist Viewers->State Machine Viewer，查看综合后得到的有限状态机；8）选择Processing->Start->Start Fitter进行电路适配；9）选择Tools->Netlist Viewers->Technology Map Viewer，查看适配后得到的电路。

四、实验数据写出程序代码，及状态转换图。

五、讨论写出三段式有限状态机的建模方式。

六、其它实验原理要求说明：1.什么是有限状态机；2.什么是Moore有限状态机与Mealy有限状态机；3.说明用Verilog HDL设计有限状态机的一般步骤。

附：程序部分代码module seq_111(clk,clr,x,z);input clk,clr,x;output reg z;reg[1:0] state,next_state;parameter S0=2'b00,S1=2'b01,S2=2'b10,S3=2'b11;/*状态编码*/always @(posedge clk or posedge clr) /*该过程定义当前状态*/ begin if(clr) state<=S0; //异步复位，s0为起始状态else state<=next_state;endalways @(state or x) /*该过程定义次态*/begincase (________ )S0:begin case (x)1:next_state=S1;0:next_state=S0;endcaseendS1:begin if(x) next_state=S2;else next_state=S0; endS2:beginif(x) next_state=S3;else next_state=S0; endS3:begin if(x) next_state=S3;else next_state=S0; enddefault:next_state=S0; /*default语句*/endcaseendalways @(________) /*该过程产生输出逻辑*/begin case(state)S3: z=1'b1;default:z=1'b0;endcaseendendmodule。

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。

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。

案例5状态机：MOORE机、MEALY机(以序列检测器为主要内容)5.1 预习内容(1)状态机的基本概念，分类，原理，设计方法，时序情况。

(2)状态机的具体设计流程：逻辑抽象--状态定义--状态转换分析，画出状态图--根据状态图写出代码。

5.2 案例目的熟悉利用QuartusⅡ的代码输入方法设计状态机，并掌握编程配置以及硬件测试验证等一系列相关技术，并理解FPGA/CPLD技术中是如何解决生活中实际逻辑问题的。

5.3 案例环境状态机是数字系统设计中重要的内容之一。

无论是简单的译码电路还是复杂的CPU都可以用状态机来实现。

5.4 案例原理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如图1所示当一串待检测的串行数据进入检测器后若此数在每一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。

图1 8位序列检测器逻辑图comb_outputsstate_inputs resetclkFSM:s_machineCOM next_state current_state PROCESS REG PROCESS图2 一般状态机结构图5.5 案例步骤(1) 按照状态机的设计流程，完成逻辑抽象到状态图表示等一系列流程，根据状态图设计出硬件描述语言代码，完成代码的输入，编译、综合，通过对报错信息的分析调试代码直到代码完全正确。

完成电路的仿真，观察仿真波形是否符合电路的逻辑功能要求。

(2) 完成电路的引脚锁定，分别将各输入引脚锁定到按键或者跳线上，时钟输入端锁定在开发试验系统的时钟输出引脚上，将计数器的输出通过译码电路连接到7段数码管上进行显示。

1.掌握基于语言的ISE设计全流程；实验三：用状态机实现序列检测器的设计一、实验目的2.用状态机实现序列检测器的设计，并对其进展仿真和硬件测试。

3.掌握基于语言的ISE设计全流程；4.熟悉、应用VerilogHDL描述数字电路；二、实验原理与设计过程（一）实验内容：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一样，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一样。

在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开场检测。

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，假设此数与预置的密码数一样，则输出“A〞，否则仍然输出“b〞。

（二）本次实验的核心是：应用有限状态机的设计思路，检测输入的串行数据是否是8’b11100101。

根据下载电路板的资源，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，如果串行序列为〞11100101”，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〕，为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信号的输入。

（三）设计参考：本实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成：a)系统共包括4个模块：并行数据转串行数据模块、串行检测模块、数码管显示模块、消抖模块。

由于需要用按键V16作为时钟输入，为保证实验效果，调用实验二中应用的消抖模块，对时钟clk输入信号进展消抖。

b)对于并行数据转串行数据模块输入输出端口说明：i.clk-----系统时钟，由按键V16通过消抖模块后提供。

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：。

实验三_用状态机实现序列检测器的设计1实验三_用状态机实现序列检测器的设计1实验三：用状态机实现序列检测器的设计引言：序列检测器是一种通过检测输入序列中的特定模式来实现特定功能的电路。

在本实验中，将使用状态机来设计和实现一个简单的序列检测器，以此来加深对状态机概念的理解。

一、实验目的：1.理解状态机的基本概念和工作原理2.学习使用状态转移图设计状态机3.设计并实现一个简单的序列检测器二、实验原理：1.状态机概念状态机是由有限个状态和输入信号、输出信号及状态转移函数所确定的一种特殊的信息处理系统。

它根据输入信号的变化，通过状态转移函数切换状态，根据当前状态和输入信号来确定输出信号。

2.状态转移图状态转移图是一种图示方法，用于描述状态机的状态、输入和输出之间的关系。

它由状态节点和状态转移边组成。

状态节点表示状态，状态转移边表示状态之间的转移条件。

三、实验内容：1.确定序列检测器的功能和输入输出规格在本实验中，我们设计一个序列检测器来检测输入序列"101"。

当检测到输入序列为"101"时，输出信号为1，否则输出信号为0。

2.设计状态转移图根据输入输出规格，设计状态转移图。

状态转移图应包括初始状态、输入信号、输出信号和状态转移条件。

假设状态为S0、S1和S2，其中S0为初始状态。

输入信号为X，输出信号为Y。

状态转移条件如下：-从S0状态到S1状态，当输入信号X为1时-从S1状态到S2状态，当输入信号X为0时-从S2状态到S0状态，当输入信号X为1时状态转移图如下所示：```01S0→S1→S2↑______```3.实现状态机电路根据状态转移图，可以实现状态机电路。

使用触发器来存储状态。

每个触发器的输出连接到其他触发器的输入。

根据状态转移图，配置触发器的输入和输出。

配置表如下所示：```状态XY下一个状态S000S0S010S1S100S2S110S1S201S0S210S1```根据配置表，配置触发器的输入和输出。

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。

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。

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。

EDA实验五用状态图输入法实现序列检测器一、实验目的：了解序列检测器的基本原理，Mealy型和Moore型状态机的基本原理,掌握状态图输入法实现序列检测器的方法，并进行分析和仿真验证。

二、实验内容：本实验内容是：用状态图输入法设计一个序列检测器，若检测器收到一组码流1110010则输出为1,否则输出为0。

三、实验方法：实验方法：采用基于FPGA进行数字逻辑电路设计的方法。

采用的软件工具是QuartusII软件仿真平台,采用的硬件平台是Altera EPF10K20TI144_4的FPGA试验箱。

实验步骤:1、绘制状态图。

打开QuartusII软件平台，建立工程文件夹,工程文件夹名称为exp_detect3.然后点击File中的New建立一个状态图文件（用State Machine File命令)，然后设置并生成状态图。

2、按照实验箱上FPGA的芯片名更改编程芯片的设置。

操作是点击Assign/Device,选取芯片的类型.3、编译与调试。

确定状态图文件为当前工程文件，点击Complier进行文件编译.编译结果有错误或警告，则将要调试修改直至文件编译成功。

4、波形仿真及验证。

在编译成功后，点击Waveform开始设计波形。

点击“insert the node",按照程序所述引脚，任意设置各输入节点的输入波形…点击保存按钮保存。

5、FPGA芯片编程及验证,应记录实验结果进行分析。

四、实验过程:用状态图输入法实现序列检测器：1、建立工程文件，工程文件夹的名称为exp_detect3，工程名和顶层实体名称为exp_detect3.工程建立过程中平台设置设置如下图所示:2、工程建好后，即进行状态图的输入。

具体过程如下：选择菜单File->New—>State Machine File命令，打开State Machine Editor窗口，如下图所示:然后选择Tools-〉State Machine Wizard 命令，弹出如下所示状态机创建向导对话框。

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。

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。

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。

实验五用状态机实现序列检测器的设计一、实验目的1.熟悉QuartusⅡ软件应用环境，了解实验流程。

2.编写简单的Verilog代码，并在QuartusⅡ中进行调试和验证，并在EDA6000中下载代码和验证。

3.掌握用状态机（State Machine）实现序列检测器的设计。

二、实验原理假设检测器预先已经设定一个8位序列d，那么当由din端口串行输入的一个8位序列，与d完全相同时，检测器输出代码1010，即在试验箱上的LED上显示一个“A”；否则，检测器输出1110，即在试验箱上的LED上显示一个“E”。

同时，当清零信号clr有效时，输出为1110。

由清零信号clr和输入信号din共同控制状态机的状态变化。

三、实验内容1、检测一组二进制序列信号，当连续的脉冲信号和预先设定的序列d相同时，显示字符“A”，否则显示“E”。

2、使用工具为译码器建立一个元件符号3、设计仿真文件，进行验证。

4、编程下载并在实验箱上进行验证。

四、实验步骤1.新建Verilog工程项目，编写代码并保存至与模块名对应的项目文件夹。

2.编译程序，编译无误后，在【tools】>【netlist viewers】里面选择RTL Viewer，观察电路结构；在【tools】>【netlist viewers】里面选择State Machine Viewer，查看状态机转换图。

3.新建波形文件进行仿真。

保存时要和源程序存放在同一目录下。

设置好输入波形参数后，开始仿真。

在仿真后输入输出波形中观察逻辑关系是否正确。

4.将实验箱和PC合理连接起来。

打开EDA6000软件，设置好芯片类型为ACEX1K（EP1K30TC144-3），载入模式12。

5.根据EDA6000界面内管脚对应芯片的实际管脚在QUARTUSⅡ里面设定管脚号并检查无误。

6.将程序下载至FPGA内，并在EDA6000软件界面内进行验证测试。

程序代码module SCHK(clk,din,clr,d,err);input clk,din,clr; input [7:0]d;output [3:0]err;parameter s0=0,s1=1,s2=2,s3=3,s4=4,s5=5,s6=6,s7=7,s8=8;reg [8:0]cs,ns; reg [3:0]err;always @(posedge clk or posedge clr)begin if(clr) cs<=s0;else cs<=ns;case (cs)s0:if(din==d[0] ) ns<=s1;else ns<=s0;s1:if (din==d[1]) ns<=s2;else ns<=s0;s2:if(din==d[2] ) ns<=s3;else ns<=s0;s3:if(din==d[3] ) ns<=s4;else ns<=s0;s4:if(din==d[4] ) ns<=s5;else ns<=s0;s5:if(din==d[5] ) ns<=s6;else ns<=s0;s6:if(din==d[6] ) ns<=s7;else ns<=s0;s7:if(din==d[7] ) ns<=s8;else ns<=s0;s8:ns<=s8;default ns<=s0;endcaseendalways @(ns)begin if(ns==s8) err<=4'b1010;else err<=4'b1110;endendmodule编译：选择processing---start compilation命令，开始编译。