FPGA序列檢測(cè)器設(shè)計(jì)方案

1、目錄1 摘要 12 設(shè)計(jì)步驟 12.1 劃分狀態(tài) 12.2 畫(huà)出狀態(tài)圖 12.3 列出狀態(tài)表 12.4 化簡(jiǎn)狀態(tài)表 22.5 對(duì)狀態(tài)進(jìn)行編碼并化簡(jiǎn)狀態(tài)圖 22.6 畫(huà)出真值表 23 用 QuartusII 進(jìn)行軟件仿真 33.1 初步仿真 33.2 修改問(wèn)題 44 心得體會(huì) 54.1 化簡(jiǎn)問(wèn)題 54.波形輸出問(wèn)題 55 參考文獻(xiàn) 51摘要序列檢測(cè)器多用于通信系統(tǒng)中對(duì)禁用碼的檢測(cè)，或者是對(duì)所需信號(hào)的提取，即一旦檢測(cè)到所需信號(hào)就輸出高電平， 這在數(shù)字通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)運(yùn)。本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)檢測(cè)110碼的序列檢測(cè)器，并以此來(lái)描述序列檢測(cè)器的設(shè)計(jì)過(guò)程和基于FPGA的軟件仿真。最后通過(guò)Quartusll

2、的波形輸出對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)波形輸出正確設(shè)計(jì)符合要求。2設(shè)計(jì)步驟2.1劃分狀態(tài)對(duì)于110碼可以劃分為 S1, S2, S3,S4四種狀態(tài)，分別是:S1 :只有信號(hào)的輸入狀態(tài)S2：檢測(cè)到1個(gè)T信號(hào)S3：檢測(cè)到連續(xù)的倆個(gè)信號(hào)S4：檢測(cè)到110信號(hào)2.2畫(huà)出狀態(tài)圖如圖-1所示（A表示輸入Z表示輸出）2.3列出狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)(Sn)次態(tài)（Sn+1）現(xiàn)態(tài)(Sn)次態(tài)（Sn+1）A=0A=1A=0A=1S1S1/0S2/0S3S4/1S3/0S2S1/0S3/0S4S1/0S2/0將狀態(tài)的次態(tài)變化以及輸入輸出完全相同的現(xiàn)態(tài)進(jìn)行合并 入下表所示?，F(xiàn)態(tài)（Sn）次態(tài)（Sn+1）現(xiàn)態(tài)（Sn）次態(tài)（Sn+1）A

3、=0A=1A=0A=1S1S1/0S2/0S3S4/1S3/0S2S1/0S3/0表-22.4化簡(jiǎn)狀態(tài)表2.5對(duì)狀態(tài)進(jìn)行編碼并化簡(jiǎn)狀態(tài)圖化簡(jiǎn)后狀態(tài)有三個(gè)，可以用二進(jìn)制代碼組合（00, 01，10，11）綜合多方面考慮，這里采用 00，01，11，00循環(huán)碼變 化順序可以使電路更簡(jiǎn)單，于是令 S仁00，S2=01，S3=11, 得狀態(tài)圖如下。2.6畫(huà)出真值表Q1(n)Q0( n )AQ1(n+1)Q0( n+1)Z000000001010010000011110110001111110表-3表-3經(jīng)卡諾圖化簡(jiǎn)得表達(dá)式如下：J仁 Q0AKI=AJ0=AK0=AY=Q1A （重做）經(jīng)檢查可以自啟動(dòng)邏

4、輯算正確。3 用 QuartusII進(jìn)行軟件仿真3.1初步仿真圖-3如圖-3所示本系統(tǒng)是由兩個(gè) JK觸發(fā)器和若干個(gè)與非門(mén)按照計(jì)算出的 邏輯表達(dá)式連接而成的。這張圖是從Quartusll中的電路文件中截取下的硬件電路仿真另外JK觸發(fā)器是用VerilogHDL程序編寫(xiě)的程序如下：module JK_FF(Q,Q no t,J,K,CP); output Q,Qnot;in put J,K,CP;reg Q;assig n Qno t=Q;always (n egedge CP) case (J,K) 2b00:Q=Q;2bO1:Q=1bO;2b10:Q=1b1; 2b11:Qin111II11II

5、D1 1 1 1圖-43.2修改問(wèn)題這個(gè)波形仿真基本正確但還存在問(wèn)題，就是輸出脈沖寬度不一致，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)與輸入信號(hào)與時(shí)鐘不同步產(chǎn)生的影響。于是對(duì)電路和波形進(jìn)行了如下調(diào)整。如圖-5所示在第二個(gè)JK觸發(fā)器的下端加了兩個(gè)非門(mén)起到緩沖作用從而避 免了競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的影響。/slue0 psA01YBOBOBO圖-6如圖-6所示當(dāng)輸入信號(hào)與時(shí)鐘同步時(shí)，輸出脈沖寬度完全一致并且很好地達(dá) 到了檢測(cè)110碼的作用，即一旦輸入出現(xiàn)110碼及產(chǎn)生高電平脈沖輸出。4心得體會(huì)在本次課程設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題：4.1化簡(jiǎn)問(wèn)題對(duì)于化簡(jiǎn)的結(jié)果必須檢查是否可以自啟動(dòng)，這是因?yàn)檫壿嫽?jiǎn)過(guò)程 中無(wú)關(guān)向項(xiàng)的參與造成的。4.波形輸出問(wèn)題波形輸出的脈沖寬度不一致， 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)與輸入信號(hào)與時(shí) 鐘不同步所造成的，為