Verilog HDL序列检测器与86数码管显示实验详解

本次实验文档主要涉及两个核心部分：Verilog HDL语言下的序列检测器设计以及数码管控制与显示模块。首先，我们来看序列检测器部分： 1. 实验目的： 通过此实验，学生将深入理解并实践Verilog HDL的使用，包括状态机的设计和Modelsim软件的仿真。目标是实现一个能从数字码流中识别特定序列1001_0101的检测器，输入X为数字码流，输出Z在检测到指定序列后由低电平变为高电平。LED灯被用来实时反馈输出状态变化。 2. 设备与软件： 所需设备包括一台计算机，软件工具包括QuartusII 13.0.1用于硬件描述语言设计，以及Modelsim Altera Starter Edition 10.1d进行行为级仿真。 3. 实验内容： 利用状态机设计，具体实现步骤包括编写divide_40.v模块（40分频），state_detect.v模块（序列检测逻辑），以及顶层文件sequence_detect.v中的集成和编译。在这个过程中，需要解决语法错误，调整电路设计以满足1us的码流速率。 4. 实验步骤： - 编写并测试divide_40.v，实现40MHz输入时钟的40分频。 - 设计state_detect.v，定义状态转移表和触发条件，以实现“1001_0101”序列的检测。 - 在顶层文件中，连接分频模块和序列检测器，确保信号传递正确。 - 仿真阶段分为前后两步，先进行前仿真检查逻辑正确性，后进行后仿真观察实际波形和验证功能。 数码管控制与显示模块部分同样重要： 2.1 实验目标： 学习如何控制两个数码管显示数字86，提升对硬件接口和驱动的理解。 2.2 设备与软件： 相同的硬件和软件配置，可能需要针对数码管控制的额外驱动代码。 2.3 实验内容： 设计并实现数码管的驱动模块，以及与序列检测器结合的显示逻辑。 2.4 实验步骤： - 创建或修改必要的驱动模块，确保能够准确地控制数码管显示86。 - 将驱动模块与序列检测器的结果结合，实现特定条件下显示功能。 2.5 仿真分析： 数码管控制的仿真分析与序列检测器类似，分为前仿真检查驱动代码是否符合预期，后仿真确认实际显示效果。 总结与收获： 通过这两个部分的实验，学生不仅能够巩固Verilog HDL编程技能，还能提升状态机设计和硬件系统集成的能力。同时，实际的LED和数码管应用也锻炼了学生的硬件调试和系统集成实践经验。通过模型的仿真验证，学生可以更好地理解和优化电路行为，为未来从事嵌入式系统设计打下坚实基础。