EDA状态机实验报告.docx

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EDA状态机实验报告

状态机设计

学院：

数学与计算机学院

专业：

姓名：

学号：

一、实验目的

1．通过实验掌握有限状态机的要点和特点及其设计；

2．用状态机实现串行序列的设计。

二、设计要求

1．先设计0111010011011010序列信号发生器；

2．再设计一个序列信号检测器，若系统检测到串行序列11010则输出为“1”，否则输出为“0”，并对其进行仿真和硬件测试。

三、实验设备

PC机，Quartueⅱ软件，实验箱

四、实验原理

1、序列信号发生器

CNT

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

ZOUT

0

1

1

1

0

1

0

0

CNT

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

ZOUT

1

1

0

1

1

0

1

0

复位信号CLRN。

当CLRN=0时，使CNT=0000，当CLRN=1时，不影响程序运行，每来一个CLK脉冲CNT加一。

2、序列信号检测器

状态转移图：

五、实验步骤

1、信号发生器

（1）建立工作库文件夹，输入设计项目VHDL代码，如下：

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYs_machineIS

PORT（clk,reset,state_input:

INSTD_LOGIC;

comb_output:

OUTSTD_LOGIC）;

ENDs_machine;

ARCHITECTUREbehavOFs_machineIS

TYPEFSM_STIS（s0,s1,s2,s3）;

SIGNALcurrent_state,next_state:

FSM_ST;

BEGIN

REG:

PROCESS（reset,clk）

BEGIN

IFreset='1'THENcurrent_state<=s0;

ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN

current_state<=next_statE;

ENDIF;

ENDPROCESS;

COM:

PROCESS（current_state,next_state）

BEGIN

CASEcurrent_stateIS

WHENs0=>comb_output<='0';

IFstate_input='0'THENnext_state<=s0;

ELSEnext_state<=s1;

ENDIF;

WHENs1=>comb_output<='0';

IFstate_input='0'THENnext_state<=s0;

ELSEnext_state<=s2;

ENDIF;

WHENs2=>comb_output<='0';

IFstate_input='0'THENnext_state<=s0;

ELSEnext_state<=s3;

ENDIF;

WHENs3=>comb_output<='1';

IFstate_input='0'THENnext_state<=s0;

ELSEnext_state<=s3;

ENDIF;

ENDcase;

ENDPROCESS;

ENDbehav;

（2）对其进行波形仿真，如下图：

3）将其转换成可调用元件如图：

2、信号检测器

1）建立工作库文件夹，输入设计项目VHDL代码，如下：

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYSCHKIS

 PORT（DIN,CLK,CLR :

INSTD_LOGIC;

       ss:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR

ENDSCHK;

ARCHITECTUREbehavOFSCHKIS

   SIGNALQ:

INTEGERRANGE0TO5;

   SIGNALD:

STD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0）;   

BEGIN

   D<="11010" ;

 PROCESS（CLK,CLR）

 BEGIN

 IFCLR='1'THEN   Q<=0;

 ELSIF CLK'EVENTANDCLK='1'THEN 

 CASEQIS

 WHEN0=> IFDIN=D（4）THENQ<=1;ELSEQ<=0;ENDIF;

 WHEN1=> IFDIN=D（3）THENQ<=2;ELSEQ<=0;ENDIF;

 WHEN2=> IFDIN=D

（2）THENQ<=3;ELSEQ<=2;ENDIF;

 WHEN3=> IFDIN=D

（1）THENQ<=4;ELSEQ<=0;ENDIF;

 WHEN4=> IFDIN=D（0）THENQ<=5;ELSEQ<=2;ENDIF;

  WHENOTHERS=> Q<=0;

 ENDCASE;

   ENDIF;

 ENDPROCESS;

 PROCESS（Q）                                

 BEGIN

     IFQ=5 THEN ss<="1";    

     ELSE             ss<="0";    

     ENDIF;

 ENDPROCESS;

ENDbehav;

3）将其转换成可调用元件如图：

3.序列信号检测器顶层文件

1）调用序列信号发生器和序列信号检测器元件，建立工作库文件夹，输入设计项目原理图如下图：

2）对总体进行波形仿真，如下图：

功能仿真:

六、实验心得

本实验中使用moore型状态机效果更好一些。

在实际应用中，mealy型和moore型状态机各有所长，应根据实际合理选择。