使用 Verilog 语言定义 D 触发器, D 触发器的时钟信号使用开发板上的" BTNC "按钮做为单步脉冲,并使用 D 触发器设计一个可重叠同步时序逻辑电路。实验要求如下: 设计一个可重叠的"101"序列检测器,当输入"101"时,输出为。 ① 原始状态图、状态表、化简状态表、状态分配列出状态转换编码表、根据 D 触发器写出状态方程、驱动方程和输出方程,画出最终逻辑电路图。② Verilog 源代码(实现逻辑电路必须用门电路实现,如 nand 等,参考实验一组合逻辑电路,其它可用行为模式编程)。
时间: 2024-02-18 19:03:18 浏览: 95
好的,我会尽力回答你的问题。
首先,我们需要根据题目要求设计一个可重叠的"101"序列检测器,当输入"101"时,输出为高电平。为了实现这个功能,我们可以使用状态机来设计。
1. 原始状态图:
状态机的原始状态图如下所示:
```
1
S0 --------> S1
| |
| 0 | 1
V V
S2 <-------- S3
0 or 1
```
2. 状态表:
状态表如下所示:
```
当前状态 | 输入 | 下一状态 | 输出
-------------------------------------
S0 | 0 | S0 | 0
S0 | 1 | S1 | 0
S1 | 0 | S2 | 0
S1 | 1 | S1 | 0
S2 | 0 | S0 | 0
S2 | 1 | S3 | 1
S3 | 0 | S2 | 0
S3 | 1 | S1 | 0
```
3. 化简状态表:
化简状态表如下所示:
```
当前状态 | 输入 | 下一状态 | 输出
-------------------------------------
S0 | 0 | S0 | 0
S0 | 1 | S1 | 0
S1 | 0 | S2 | 0
S1 | 1 | S1 | 0
S2 | 1 | S3 | 1
S3 | 1 | S1 | 0
```
4. 状态转换编码表:
状态转换编码表如下所示:
```
状态 | 编码
-----------
S0 | 00
S1 | 01
S2 | 10
S3 | 11
```
5. 状态方程、驱动方程和输出方程:
根据状态表和状态转换编码表,可以得到状态方程、驱动方程和输出方程。
状态方程:
```
Q1 = D1
Q2 = D2
```
其中,Q1 和 Q2 分别表示状态机的两个状态,D1 和 D2 分别表示两个 D 触发器的输入。
驱动方程:
```
D1 = (clk & ~Q1 & ~Q2 & ~in) | (clk & ~Q1 & Q2 & in)
D2 = (clk & Q1 & ~Q2 & in) | (clk & ~Q1 & Q2 & in)
```
其中,clk 表示时钟信号,in 表示输入信号。
输出方程:
```
out = Q2
```
6. 最终逻辑电路图:
最终的逻辑电路图如下所示:
```
+---+ +---+ +---+ +---+
in --|D1 |---| | | | | |--- out
+---+ | X | | X | | X |
clk -------+ | | | | | |
|-| |---| |---| |
| +---+ +---+ +---+
|
+-----------------+
```
其中,X 表示未连接的输入端。
7. Verilog 源代码:
根据状态方程、驱动方程和输出方程,可以编写 Verilog 代码实现逻辑电路,如下所示:
```
module detector(clk, in, out);
input clk, in;
output out;
reg Q1, Q2, D1, D2;
always @(posedge clk) begin
D1 <= (clk & ~Q1 & ~Q2 & ~in) | (clk & ~Q1 & Q2 & in);
D2 <= (clk & Q1 & ~Q2 & in) | (clk & ~Q1 & Q2 & in);
Q1 <= D1;
Q2 <= D2;
end
assign out = Q2;
endmodule
```
注意,这里使用了 D 触发器的时钟信号 clk 作为单步脉冲,即每按一次按钮,时钟信号会产生一个上升沿或下降沿,状态机会根据当前的输入和状态进行转移,并输出相应的结果。
阅读全文