序列检测器 verilog.doc

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：＿ap0705307＿＿＿
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。
0
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
0
0
S0/0
S1/0
S2/0
S3/0
S7/1
S6/0
S5/0
S4/0
0
0
1

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;end
else casex(state)
s0:begin
if(in==0) begin state<=s0;out<=0;end
else begin state<=s1;out<=0;end
end
s1:begin
if(in==0) begin state<=s0;out<=0;end
else begin state<=s2;out<=0;end
end
s2:begin
if(in==0) begin state<=s0;out<=0;end
else begin state<=s3;out<=0;end
end
s3:begin
if(in==0) begin state<=s4;out<=0;end
else begin state<=s3;out<=0;end
end
s4:begin
if(in==0) begin state<=s5;out<=0;end
else begin state<=s1;out<=0;end
end
s5:begin
if(in==0) begin state<=s0;out<=0;end
else begin state<=s6;out<=0;end
end
s6:begin
if(in==0) begin state<=s7;out<=1;end
else begin state<=s2;out<=0;end
end
s7:begin
if(in==0) begin state<=s0;out<=0end
else begin state<=s1;out<=0;end
end
default:state<=s0;
endcase
end
endmodule
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。特别的是使用M2软件的仿真使我对它们的功能有了形象的认识，而且还可以帮助我们检查出错误，为以后的工作需要奠定了一定的基础。
在这次实验中，也要感谢同学的帮助，相互讨论中也使我学习了他们不同的思考方式，使我明白了团体合作是很重要的。
通过实验，我们真正体会到EDA带来的方便；通过仿真，我们能够很形象地了解到原理图的功能。体验到真实实验中的情境，增加了对电子实验和电子设计的信心。
通过本设计，进一步加深了对Verilog HDL语言的理解及应用，理解了数码管的工作和译码的整个思路。用Verilog HDL语言来设计电路，思路更清晰，更简洁，实现起来更加的得心应手。这就是电子系统EDA最好的体现
八、 思考题：
1、 状态机处于S3状态时，若再输入一个“1”，为什么状态机仍停留在S3状态，而不是其他状态？
答：因为连续四个1了，而检测要求的是三个1；所以检测还是当作连续三个1来算。
2、 什么叫一点热码编码状态机？
答：一位热码编码。采用这种编码方式，相对于格雷码来说虽然增加了触发器，但是节省了组合电路。提高了电路的速度和可靠性。例如5位的热码编码（5'b00001,5'b00010,5'b00100,5'b01000,5'b10000;)。与格雷码一样都是一位进行变化，唯一不同的是，一位热码是不需要进行逻辑运算的。