EDA实验八：状态机逻辑电路设计与电梯控制案例解析

实验八是关于状态机逻辑电路设计的实践课程，旨在帮助学生深入理解和应用状态机在数字系统设计中的关键作用。实验的主要目标有两个：一是让学生掌握状态机逻辑电路设计的基本原理和特点，二是通过实际操作，学习如何使用状态机设计方法，特别是使用Verilog HDL这样的行为级设计语言。 在实验中，有限状态机（FSM）是核心内容。FSM在数字系统中扮演着至关重要的角色，它被广泛应用于微控制器的核心结构中，对于理解计算机工作原理具有重要意义。FSM是一种结合了组合逻辑与时序逻辑的电路，其状态寄存器用于存储内部状态，决定了下一次的状态转移不仅依赖于输入信号，还取决于当前状态。 电梯运动控制过程是一个典型的FSM应用案例，通过将电梯运行的不同阶段定义为不同的状态，设计者可以清晰地规划每个状态下的控制策略，从而实现自动化的楼层选择、显示以及乘客交互等功能。 实验分为两个主要类型的状态机：摩尔型（Moore）状态机和米里型（Mealy）状态机。摩尔型状态机仅依赖于当前状态输出信号，而米里型状态机则同时考虑当前状态和输入信号来决定输出。这两种类型的区别在实际应用中可能导致不同的设计决策。 实验步骤包括设计序列检测器，这是一种常见的电路，用于检测特定的输入序列，如010序列。通过Mealy型状态机的设计，学生将学会如何在Verilog HDL中编写代码来实现这种逻辑功能，这有助于他们掌握状态机的实际编程技巧。 实验八状态机逻辑电路设计是一个实践性强、理论与实践相结合的学习环节，通过这个实验，学生不仅可以加深对状态机理论的理解，还能提升电路设计和编程能力，为后续的数字系统设计打下坚实的基础。