实验四序列检测器的设计

实验四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、学会用状态机进行数字系统设计；二、实验仪器：PC机一台。三、实验原理与内容：1、序列检测器的基本工作过程：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。方框图如下：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、当前输出值和当前输入值的函数。本实验要从一串二进制码中检测出一个已预置的8位二进制码10001110，每增加一位二进制码相当于增加一个状态，再加上一个初始态，用9个状态可以实现。其过程如下：注意：此图作为参考，检测不同的二进制码其过程不同！3、实验内容：写出状态机的源程序，编译后进行仿真，看结果是否正确。四、实验步骤：1、充分理解状态机的工作原理，画出状态转换图；2、写出源程序，按顺序进行处理；3、检查结果是否正确。五、实验程序：--MEALY.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYMEALYISPORT(CLK,DATAIN,RESET:INSTD_LOGIC;DATAOUT:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYMEALY;ARCHITECTUREARTOFMEALYISTYPESTATE_TYPEIS(s0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8);SIGNALSTATE:STATE_TYPE;BEGINSTATE_PROCESS:PROCESS(CLK,RESET)BEGINifCLK'EVENTANDCLK='1'THENCASESTATEISWHENS0=IFDATAIN='1'THENSTATE=S1;ELSESTATE=S0;ENDIF;WHENS1=IFDATAIN='0'THENSTATE=S2;ELSESTATE=S1;ENDIF;WHENS2=IFDATAIN='0'THENSTATE=S3;ELSESTATE=S1;ENDIF;WHENS3=IFDATAIN='0'THENSTATE=S4;ELSESTATE=S1;ENDIF;WHENS4=IFDATAIN='1'THENSTATE=S5;ELSESTATE=S0;ENDIF;WHENS5=IFDATAIN='1'THENSTATE=S6;ELSESTATE=S2;ENDIF;WHENS6=IFDATAIN='1'THENSTATE=S7;ELSESTATE=S2;ENDIF;WHENS7=IFDATAIN='0'THENSTATE=S8;DATAOUT='1';ELSESTATE=S1;ENDIF;WHENS8=IFDATAIN='0'THENSTATE=S0;ELSESTATE=S0;ENDIF;ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESSSTATE_PROCESS;ENDARCHITECTUREART;六、仿真波形：