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实验6 序列检测器的设计一、实验目的1、掌握序列检测器的工作原理2、学习利用用状态机进行简单的数字系统设计，掌握一般状态机的VHDL描述。
二、实验原理1、序列检测器的基本工作原理序列检测器用于检测一组或多组由二进制码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。
2、状态机的基本设计思想在状态连续变化的数字系统设计中，采用状态机的设计思想有利于提高设计效率，增加程序的可读性，减少错误的发生几率。
同时，状态机的设计方法也是数字系统中一种最常用的设计方法。
一般来说，标准状态机可以分为摩尔（Moore）机和米立（Mealy）机两种。
在摩尔机中，其输出仅仅是当前状态值的函数，并且仅在时钟上升沿到来时才发生变化。
米立机的输出则是当前状态值、当Array前输出值和当前输入值的函数。
在本实验中，要设计一个8位序列检测器，外部接口如图6.1所示。
它可以实现对序列码“10001110”的检测。
当它在一串二进制码中连续地检测出8位图6.2 序列检测器的状态转换图(预置码为“10001110”)三、实验内容1、在QuartusII 环境下，编写8位序列检测器的VHDL源程序，文件名为“SERIAL _CHK.VHD”，并对其进行编译和仿真。
（SERIAL _CHK.VHD的参考程序见本实验思考题后）2、对设计的序列检测器进行锁定引脚、编程下载和硬件测试。
建议选用实验电路NO.8，用键7（PIO11）控制复位信号CLR；键6（PIO9）控制状态机工作时钟CLK；待检测串行序列输入DIN接PIO10（左移，最高位在前）；输出Y接PIO39~PIO36（显示于数码管6）。
数字电路与逻辑设计实验实验名称：序列信号检测器的设计与实现学院: 信息与通信工程学院班级: xxxxxxxxxx学号: xxxxxxxxxx班内序号: xx姓名大学霸一、实验课题序列信号检测器的设计与实现二、实验任务及设计要求(1) 熟悉用VHDL语言设计时序逻辑电路的方法。
(2) 熟悉序列信号检测器的设计方法(3) 了解状态机的设计方法用VHDL语言设计实现一个序列信号检测器，当检测到“101”时，输出为“1”；其他情况时，输出为“0”，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
三、设计思路与过程实验需要4个端口，时钟输入clk，数据输入d_in，输出f。
根据老师的要求后面还加入了时钟显示clk_out来保证数据输入在时钟上升沿之前1、设计思路序列检测器有输入信号d_in和输出信号f。
输入输出的的逻辑关系为：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“0”，外部输出Z为“0”；当外部输入x第三个为“1”，外部输出Z才为“1”。
要判断输入序列中的一段是否为“101”，电路需要用不同的状态来标记。
假设电路的初始状态A,d_in输入第一个“1”，检测器状态由A转换到B,B代表101序列中的第一个“1”，输出为f=0,如果之后继续输入“1”还会保持在这个状态；d_in输入“0”，检测器由B转换到C,C代表101序列中的“0”，输出f=0；d_in输入第三个值“1”时检测到完整的101序列，输出f=1，同时因为输入为“1”，状态由C又转换回B；如果d_in输入第三个值为“0”，状态由C退回到初始状态A，输出f=0。
以上为序列检测器的功能分析。
由此可以画出序列检测器的状态图状态表如下：2、实验过程(1) 用计算机QuartusII 9.0软件新建工程，新建VHDL，写入程序代码，运行调试直至编译成功。
(2) 新建波形仿真软件，设置endtime,输入输出信号，运行，观察仿真结果确认无误。
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。
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。
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。
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。
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。
实验四用状态机实现序列检测器的设计序列检测器是一种可以检测输入序列中是否包含特定模式的系统，常见的应用包括编码/解码、错误检测和通信协议等。
状态机是一种数学模型，可以描述系统在不同状态之间的转换关系。
本实验旨在利用状态机的概念和原理，设计一个简单的序列检测器。
一、实验目的本实验的目的是通过实践，加深对状态机原理的理解，并掌握利用状态机设计和实现序列检测器的方法和技巧。
二、实验原理状态机是由状态、输入和输出组成的，其中状态表示系统的各种工作状态，输入是输入信号，输出是根据输入信号和当前状态产生的输出信号。
在设计序列检测器时，需要针对特定的输入序列定义状态转换条件，并根据状态转换条件确定系统的下一个状态和输出信号。
通常使用状态转换表或状态转换图来描述系统的状态转换关系。
三、实验内容1、确定输入序列和输出信号的定义在设计序列检测器之前，首先需要明确输入序列和输出信号的定义。
例如，输入序列为0和1的连续序列，输出信号为检测到序列的结果。
2、定义状态集合根据输入序列的定义，确定系统的状态集合。
例如，系统的状态可以有两个：A和B。
3、定义状态转换条件根据输入序列的定义和状态集合，确定状态转换条件。
例如，当输入为0时，系统从状态A转换到状态B；当输入为1时，系统保持在状态A。
4、确定初始状态确定系统的初始状态。
例如，初始状态可以为A。
5、确定输出信号根据输入序列的定义和状态转换条件，确定状态对应的输出信号。
例如，当检测到输入序列时，系统输出检测到的信号。
6、绘制状态转换图根据状态集合、状态转换条件和输出信号，绘制系统的状态转换图。
状态转换图表示系统在不同状态之间的转换关系。
7、实现状态转换逻辑将状态转换图转化为状态转换表，然后根据状态转换表实现状态转换逻辑。
状态转换逻辑可以使用编程语言来实现，例如使用C、C++或Verilog等。
8、测试和验证使用合适的输入序列对设计的状态机进行测试和验证。
根据实际运行结果判断系统是否工作正常。
