一類序列信號檢測器的設計

摘要：介紹了一種二進制序列信號檢測器的3種設計方法，該電路可應用于安全防盜、密碼認證等加密場合，以及在海量數據中對敏感信息的自動偵聽。電路采用數字系統設計方法，步驟程序化，電路可靠性高。
關鍵詞：序列信號檢測；數字電路；自動偵聽

二進制序列信號檢測器是一種能夠檢測輸入的一串二進制編碼，當該二進制碼與事先設定的碼一致時，檢測電路輸出高電平，否則輸出低電平。該檢測電路可廣泛用于日常生產、生活及軍事。例如，可以用在密碼認證中，當輸入密碼與事先設定的密碼一致時，認證成功。再如在軍事領域，比較關心的是敵方通信中某些感興趣的內容，而通信數據是海量且加密的，沒有必要一一破譯，只要破譯部分關鍵詞后，就可在偵聽過程中，只檢測這些關鍵詞，一旦偵聽到，立即啟動記錄儀，記錄關鍵詞時段的通信內容加以解密。在許多電子技術資料中也有一些序列信號檢測電路的設計，但設計方法單一、擴展性不強。下面通過實例來說明電路的3種設計方法。
設計任務：設計一個二進制序列信號檢測器，它有一個輸入X，當接收到的序列為1001，則在上述序列輸入最后一個1的同時，電路輸出Z=1，否則輸出為0，輸入序列可以重疊。例如：當輸入X的序列為0100100101001(首位在左)，對應輸出Z=0000100100001。

1 用分立觸發器設計
觸發器的種類很多，其中雙端輸入的JK觸發器和單端輸入的D觸發器最具代表性。由于用D觸發器設計的電路更為簡單，故采用它來設計電路。
1．1 邏輯抽象
由于待檢測的序列為1001，故設電路在一直輸入0時的狀態為S0，輸入一個1以后的狀態為S1，連續輸入10以后的狀態為S2，連續輸入100后的狀態為S3，連續輸入1001后的狀態為S4。于是得到狀態轉換如圖1所示。

選取第1、3行解釋其原理：S0表示接收到的是0，當在此基礎上再接收到一個0后變為00，而需要檢測的序列是1001，所以電路狀態仍然停留在S0上；當電路在S0的基礎上接收到1后表示接收到1001序列中的第一個1，于是電路狀態轉為S1。同理S2表示已經接收到10，當在此基礎上接收到0后變為100，電路轉到S3，但是接收到1后則變為101，于是前面接收的兩位代碼失去作用，只有第3位的1可作為1001的第一位，所以電路狀態轉回S1。