在数字集成电路设计中,如何设计一个状态机以检测序列信号发生器产生的特定序列?请详细描述状态转移图的绘制过程。
时间: 2024-11-02 11:12:48 浏览: 30
设计一个能够检测特定序列的状态机并绘制出其状态转移图是数字IC设计中的一个经典问题。为了帮助你更好地掌握这一技能,我推荐你参考《数字IC设计:代码挑战与问题总结》这本书,它为你提供了状态机设计的编程练习和相关细节。
参考资源链接:[数字IC设计:代码挑战与问题总结](https://wenku.csdn.net/doc/5m5htreg3m?spm=1055.2569.3001.10343)
首先,你需要定义所要检测的序列模式,例如序列
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如何设计一个状态机以检测序列信号发生器产生的特定序列,并详细描述状态转移图的绘制过程?
设计一个能够检测特定序列的状态机,首先需要明确序列的具体要求,例如检测序列
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设计一个信号发生和序列检测器设计,要求循环产生一个“1010111001111010”串行序列,并设计一个序列检测器,如果检测到这个串行序列连续3个或者3个以上1的个数,输出为高电平,否则输出为低电平,画出设计框图,并用Moore状态机完成设计。
好的,这是一个数字电路设计问题,我会尽力回答。
首先,我们需要设计一个循环产生“1010111001111010”串行序列的电路。这可以通过使用一个带有反馈的移位寄存器实现。具体来说,我们可以使用一个长度为16的移位寄存器,并将反馈连接到第0和第2个位置,如下所示:
```
+---+---+---+---+---+---+---+---+
-->| Q | | | | | | | Q |
+---+---+---+---+---+---+---+---+
```
其中,Q表示寄存器的状态,箭头表示数据流方向。每次时钟上升沿到来时,我们将寄存器中的数据向左移动一位,并将反馈的数据插入到第0和第2个位置,即:
```
+---+---+---+---+---+---+---+---+
-->| Q | | | | | | | Q |
+---+---+---+---+---+---+---+---+
^ ^
| |
Q xor Q xor Q Q xor Q xor Q
```
这样,我们就能够不断产生“1010111001111010”序列了。
接下来,我们需要设计一个序列检测器来检测连续3个或者3个以上1的个数。这可以通过使用一个状态机实现。具体来说,我们可以使用一个Moore状态机,其状态转移图如下:
```
+------+ 1 +------+
| LOW | ----------> | HIGH |
+------+ +------+
^ | | |
| | 0 | | 0
| | | |
| v | v
+------+ +------+
| 1BIT | | 2BIT |
+------+ +------+
```
其中,LOW表示输出为低电平,HIGH表示输出为高电平,1BIT表示当前检测到一个1,2BIT表示当前检测到两个1。具体来说,当输入为0时,状态机保持当前状态;当输入为1时,状态机进入下一状态。当状态机进入2BIT状态时,输出为高电平;当状态机回到LOW状态时,输出为低电平。注意,当状态机从HIGH状态回到2BIT状态时,输出仍然为高电平,因为此时已经检测到了大于等于3个1。
最后,我们将两个电路组合起来即可,如下所示:
```
+---+---+---+---+---+---+---+---+
-->| Q | | | | | | | Q |----> 1BIT
+---+---+---+---+---+---+---+---+
^ ^
| |
Q xor Q xor Q Q xor Q xor Q
| |
v v
+---+---+---+---+---+---+---+---+
-->| | | | | | | | |----> Moore状态机
+---+---+---+---+---+---+---+---+
^ |
| |
+-------------------+
```
这样,我们就完成了信号发生和序列检测器的设计。
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