VHDL设计：序列检测器源码与波形仿真

在VHDL数字系统设计与测试课程中，我们探讨了如何构建一个计数显示电路，用于检测特定的序列1110010。该设计是基于VHDL语言，适用于Quartus II工具进行仿真。设计的核心是一个状态机，其目的是根据输入序列1110010的每个位来控制输出信号。 首先，设计者定义了一个八状态的状态机，对应于序列的七个位加上一个初始状态S1和一个终止状态S7。状态转移遵循以下规则：当输入序列为1110010时，输出信号q在检测到最后一个'0'后变为1，其余时间保持为0。为了实现这一点，状态机采用异步复位机制，当复位信号reset为高时，状态将重置回S1。 在VHDL的实体(xuliejiance)中，定义了输入端(reset, clk, datain)，输出端(statenum: std_logic_vector)表示状态序号，以及输出信号q。接着，在行为级架构(bethof xuliejiance)中，定义了一个名为present_state的状态变量，并使用process块处理时钟和复位信号。当复位有效时，状态被重置，输出信号q清零；在时钟上升沿，根据present_state的当前值和datain的输入，执行相应的状态转移和输出更新。 状态转移是通过case语句实现的，具体规则如下： 1. 当present_state为S1时，输出statenum为"0001"，如果datain为'0'，保持在S1，否则转到S2。 2. 当present_state为S2时，输出statenum为"0010"，同理，如果datain为'0'，保持在S1，否则转到S3。 3. 类似地，后续的状态转移遵循同样的逻辑，直到遇到序列末尾的'0'，此时present_state进入S7，输出statenum相应地显示为"0111"，然后输出q变为1。 整个设计过程包括了从状态转移图的设计到VHDL代码的编写，以及在Quartus II工具中进行波形仿真验证。通过这个项目，学生能够深入理解VHDL编程语言，状态机的概念，以及如何应用它们来实现数字逻辑电路的功能。