fpga用状态机实现序列检测器的设计

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1、******大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：用状态机实现序列检测器的设计姓名：******学号:**********班级：电子******指导教师：*************信息工程学院2一、实验原理1、实验内容：应用有限状态机设计思路，检测输入的串行数据是否是”01111000”。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

2、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。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2、要求：系统主要包括3个模块：1）并行数据转串行数据模块（xulie.v）2）串行检测模块（schk.v）3）数码管显示模块（decled7s.v）于需要用按键V16作为时钟输入，按键D18作为系统复位输入，所以需调用实验二中应用的消抖模块，对两个按键输入信号进行消抖。•并行数据转串行数据模块（xulie.v），串行检测模块（schk.v）均采用有限状态机的描述方式。•并行数据转

3、串行数据模块（xulie.v）功能描述：可以异步复位，可以在时钟控制下，将并行输入数据din[7:0]，按照din[7]，din[6]，din[5]，din[4]，din[3]，din[2]，din[1]，din[0]的顺序输出至串行检测模块的输入端口din。•根据设计要求，先画出并行数据转串行数据模块的状态转移图，并写出HDL代码。•比较实验指导书提供并行数据转串行数据模块的参考代码，总结有限状态机的HDL设计方法。•串行检测模块（schk.v）输入信号：DIN-----1bit的串行输入数据CLK-----同步输入时钟CLR------

4、异步清零信号，当CLR=1，系统输出置0，否则，系统正常工作输出信号：AB--------4bits数据，如果系统检测到“01111000”这8bit的输入，AB=4’b1010，否则，AB=4’b1011.•串行检测模块（schk.v）•画出串行检测模块（schk.v）的状态转移图，并自行设计HDL源代码。•用VerilogHDL设计数码管驱动电路、系统顶层电路。3、数码管显示驱动模块（led.v）输入：AB[3:0]-------待显示的数值输出：Q[6:0]----------驱动数码管的七位数值表2-1共阳极数码管驱动模块输入与输出

5、关系表输入（4bits）输出（7bits）显示内容4’b10107’b1110111a4’b10117’b1111100b4’b00007’b100000004、消抖（1）按键抖动的产生原因：通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。图2-3按键抖动波形图（2）本次实验提供的消抖模块简介图2-4消抖模块框图电平检查模块：检测输入的按键是否被按下或者释放

6、，并分别将H2L_Sig,L2H_Sig拉高，并随后拉低，给出按键的操作信息。延时模块：对输入的信号变化时刻进行计时并观察信号的变换情况，对输出端口进行恰当地赋值。二、实验步骤1、建立工程：file->NewProject。2、建立新VerilogHDL模块编辑窗口，按并行数据转串行数据模块（xulie.v），串行检测模块（schk.v），数码管显示模块（decled7s.v）的目标要求进行设计，模块在综合后，采用画波形的方式编辑测试激励波形，对相关模块进行功能仿真，实现模块的验证、修正。3、L组合为一个模块，完成综合、功能仿真，分析波形，

7、修正设计。4、拷贝消抖模块代码：debounce_module.v，delay_module.v，detect_module.v，组合完成消抖模块。5、将消抖模块组合入系统综合，不仿真。6、硬件测试平台设计。7、顶层模块完成后，双击ImplementDesign，进行布局布线，双击GenerateProgrammingFile生成下载文件，双击ConfigureTargetDevice，按照提示完成下载。8、下载后，改变拨动开关和按键，观察结果。9、使用chipscope片内逻辑分析仪对设计进行硬件调试，验证设计是否正确。掌握该调试方法和调

8、试步骤。三、实验结果及分析1、数码管驱动模块(led.v)moduledecled7s(AB,Q);input[3:0]AB;output[6:0]Q;reg[6:0]Q=7'b