4位移位寄存器及利用寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列

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1、本科生實(shí)驗(yàn)報告（2013學(xué)年秋季學(xué)期）課程名稱：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)題目：Lab6_1：4位串行輸入并行輸出移位寄存器，Lab6_2：移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、使用ISE軟件設(shè)計并仿真。2、學(xué)會程序下載。3、對ISE有初步的認(rèn)識。4、掌握移位寄存器的工作原理，并區(qū)分串行與并行的差異。5、熟悉偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生原理，找到其周期，歸納它的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容?實(shí)驗(yàn)步驟1、編寫文本文件并編譯2、軟件仿真3、進(jìn)行硬件配置?實(shí)驗(yàn)原理Lab6_1:4位串行輸入并行輸出移位寄存器Lab6_2：移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列通過移位寄存器的反饋，將輸出通過一定的反饋邏輯后作為輸

2、入。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果Lab6_1:4位串行輸入并行輸出移位寄存器1.綜合的RTL電路圖-6-圖一：4位串行輸入并行輸出移位寄存器RTL圖2.仿真波形圖圖二：4位串行輸入并行輸出移位寄存器仿真波形圖波形分析：開始時，輸出data_out的值是不確定的，所以是xxxx，然后clr為1，將data_out的值置為0000，data_in的值置為1，在每個使能信號的上升沿移位寄存器移位并讀入data_in，4個使能信號后將移位寄存器的值賦給data_out，所以data_out的值為1111。3.開發(fā)板效果圖以最右邊的開關(guān)為輸入，以按鈕C4作為清零，以按鈕C9為使能信號

3、，右邊四個LED燈作為輸出。圖三，四：4位串行輸入并行輸出移位寄存器效果圖由效果圖可知逐位讀入data_in,讀滿4位后，將讀入的數(shù)據(jù)全部輸出，所以在按下4次按鈕后，4盞燈同時亮了。4.實(shí)驗(yàn)分析：串行是指通過一個數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)一位一位地傳輸，每個數(shù)據(jù)占據(jù)一個時間長度。并行是指在同一時間傳輸數(shù)據(jù)的各位，需要多個數(shù)據(jù)線傳輸。Lab6_2:移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列1.綜合的RTL電路圖-6-圖五：產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的移位寄存器RTL原理圖2.仿真波形圖圖六，七，八，九，十：產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的移位寄存器仿真波形圖波形分析：觀察波形圖發(fā)現(xiàn)前2400ns輸出的序列是無序的，而第

4、2400ns與900ns時的相同，而每100ns移動一位，所以周期為（2400-900）/100=15，即序列每15位為一個周期。-6-3.開發(fā)板效果圖以八盞LED等為輸出，按鈕C4為清零，按鈕C9為使能信號。圖十一，十二，十三，十四：偽隨機(jī)序列的部分截取的開發(fā)板上的效果圖每按下一次使能按鈕，輸出的序列向前移一位，發(fā)現(xiàn)移動15次后出現(xiàn)了重復(fù)，所以可知周期為15位。4.實(shí)驗(yàn)分析通過改變反饋邏輯和初始狀態(tài)，總結(jié)了一下特點(diǎn)。1.偽隨機(jī)序列具有隨機(jī)特性，但是給定了反饋邏輯后可以推算出其序列。2.偽隨機(jī)序列的輸出順序與反饋邏輯和初始狀態(tài)有關(guān)，反饋邏輯決定了周期，而初始

5、狀態(tài)的不同決定了序列是從周期里的哪一位開始。3.實(shí)驗(yàn)中TA給出的是M序列，所以周期是最長的，即2^4-1=15位，改變了初始狀態(tài)，輸出的序列只是移位了而已，周期沒變，而改變了反饋邏輯后，周期變短了，我改了反饋邏輯為a2⊕a4，初始狀態(tài)仍為1000，周期變成了6位。4.若初始狀態(tài)為0000，輸出的序列恒為0.四．實(shí)驗(yàn)感想在這次實(shí)驗(yàn)中我加深了對串行和并行的認(rèn)識，知道了串行是逐位傳輸，并行是多位同時傳輸。還學(xué)會了移位寄存器的一個應(yīng)用，即產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，通過對偽隨機(jī)序列的研究分析，我總結(jié)出了幾點(diǎn)關(guān)于偽隨機(jī)序列的特點(diǎn)，在第一個實(shí)驗(yàn)過程中遇到了涉及阻塞賦值和非阻塞賦值的

6、問題，讓我很深刻地體會到了阻塞賦值與非阻塞賦值的區(qū)別。-6-附錄：?Lab6_1：實(shí)驗(yàn)設(shè)計代碼實(shí)驗(yàn)管腳分配仿真代碼1仿真代碼2中間重復(fù)使能信號的0和1狀態(tài)轉(zhuǎn)換?Lab6_2：-6-實(shí)驗(yàn)設(shè)計代碼管腳分配仿真代碼1仿真代碼2中間重復(fù)使能信號的0和1狀態(tài)轉(zhuǎn)換-6-