序列检测器电路的设计(1111序列检测VHDL描述)

文章目录

• 一、“1111序列检测”怎么设计呢？
• 二、如何用VHDL语言描述？
• 三、思考
• 总结

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一、“1111序列检测”怎么设计呢？

一共有四个状态

A：没有出现1之前的状态

B：出现一个1的状态

C：出现两个1的状态

D：出现三个1的状态

状态图如下：

RD:回到起始状态

x:输入序列

当RD为0时回到起始状态A；

将RD输入1，输入序列，连续输入4个1时，输出1，可重叠，当输入0时，就回到起始状态A。

二、如何用VHDL语言描述？

1.设计实体（输入输出信号）

代码如下（示例）：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity text1111 is
  port(                           --熟练自己使用缩进是好习惯
     clk,x,RD:in std_logic;
	  z:out std_logic
	  );
end text1111;

2.结构体的行为描述方式

代码如下（示例）：

architecture behavior of text1111 is
 type state_type is (A,B,C,D);
 signal state:state_type;
 begin
   process(clk,RD)
	 begin
	  if RD='0' then
	  state<=A;
	  elsif clk'event and clk='0' then
	  case state is
	    when A=>
		   if x='1' then
			state<=B;
			end if;
		 when B=>
		   if x='1'then
			state<=C;
			else
			state<=A;
			end if;
		 when C=>
		   if x='1'then
			state<=D;
			else 
			state<=A;
			end if;
		 when D=>
		   if x='0' then
			state<=A;
			end if;
		end case;
	end if;
 end process;
 outout_p:process(state)
  begin
   case state is
	 when D=>
	  if x='1' then
	  z<='1';
	  else 
	  z<='0';
	  end if;
	  when others=>
	   z<='0';
	end case;
 end process;
end behavior;

3.管脚锁定方式及波形仿真图

三、思考

以代码描述的是输入序列可重叠的1111 序列检测器，假如输入的序列不可重叠，那么应该如何改进代码呢？

architecture behavior of text1111 is
 type state_type is (A,B,C,D);
 signal state:state_type;
 begin
   process(clk,RD)
	 begin
	  if RD='0' then
	  state<=A;
	  elsif clk'event and clk='0' then
	  case state is
	    when A=>
		   if x='1' then
			state<=B;
			end if;
		 when B=>
		   if x='1'then
			state<=C;
			else
			state<=A;
			end if;
		 when C=>
		   if x='1'then
			state<=D;
			else 
			state<=A;
			end if;
		 when D=>
		   if x='0' then
			state<=A;
			else        --仅需这样修改即可
			state<=A；  --仅需修改此两处即可
			end if;
		end case;
	end if;
 end process;
 outout_p:process(state)
  begin
   case state is
	 when D=>
	  if x='1' then
	  z<='1';
	  else 
	  z<='0';
	  end if;
	  when others=>
	   z<='0';
	end case;
 end process;
end behavior;

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总结

同步时序电路的输出仅与现态有关，则这种电路是Moore电路。

同步时序电路的输出不仅与现态有关，还与输入有关，则这种电路是Mealy电路。

时序电路按其工作方式可分为同步时序电路、异步时序电路。

同步时序电路在形式上分 Mealy、Moore。

在完成11111序列检测器，需要画出它的状态图，根据状态图的变化来写代码就非常简单。

仿真步骤：

1.建立仿真波形文件（file/new/vector waveform file）
2.插入仿真节点并赋值，保存波形文件。
3. 仿真 (processing/simulator )

绘出仿真波形后，根据波形可以分析功能。