安徽大学《数字电路与逻辑设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数字电路与逻辑设计》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、已知一个数字系统采用异步复位，当复位信号有效时，系统会立即进入什么状态？（）A.初始状态B.随机状态C.保持当前状态D.不确定2、假设要设计一个数字电路，用于判断一个16位二进制数是否能被4整除。以下哪种逻辑表达式或方法是最简便的？（）A.检查低两位是否为0B.将数除以4，判断余数是否为0C.对每4位进行分组，检查各组的数值D.以上方法都很复杂，无法简便地实现该功能3、在一个由多个逻辑门组成的数字电路中，已知每个逻辑门的延迟时间相同，若整个电路的总延迟时间为20ns，其中包含5个逻辑门，那么每个逻辑门的延迟时间大约是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns4、在数字电路中，施密特触发器具有回差特性。关于施密特触发器的应用，以下说法不正确的是（）A.施密特触发器可以用于波形整形B.施密特触发器可以用于脉冲鉴幅C.施密特触发器可以用于消除干扰信号D.施密特触发器只能用于数字电路，不能用于模拟电路5、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的可测试性。如果要设计一个易于测试的电路，以下哪种原则是应该遵循的？（）A.尽量减少内部节点的数量B.增加测试点，便于观测内部信号C.使电路的功能尽可能简单D.以上原则都对提高电路的可测试性有帮助6、对于一个由或非门组成的基本RS触发器，当R=1，S=0时，触发器的状态为？（）A.置0B.置1C.不确定D.保持不变7、在数字逻辑中，要用Verilog语言实现一个3位的加法器，以下哪种方式是常见的？（）A.使用模块B.使用任务C.使用函数D.以上都可以8、在数字逻辑电路的设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的有效工具。卡诺图通过相邻最小项的合并来实现逻辑函数的化简。对于一个具有4个变量的逻辑函数，其卡诺图中相邻的两个最小项可以合并消去：（）A.0个变量B.1个变量C.2个变量D.3个变量9、在数字电路中，能够将输入的高、低电平编码为二进制代码的电路是？（）A.优先编码器B.普通编码器C.七段显示译码器D.以上都不是10、已知一个8位的D/A转换器，输入数字量为10000000，参考电压为5V，那么输出的模拟电压大约是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V11、对于数字电路中的编码器，假设一个系统需要将8个不同的输入信号编码为3位二进制代码。在这种情况下，以下哪种编码器能够满足要求并且具有较好的性能？（）A.普通编码器B.优先编码器C.二进制编码器D.十进制编码器12、对于一个4-16译码器，若使能端有效，当输入代码为1010时，输出端哪一位为低电平？（）A.Y10B.Y6C.Y14D.Y213、在数字逻辑中，奇偶发生器和奇偶校验器用于处理数据的奇偶性。假设我们正在使用奇偶发生器和校验器。以下关于奇偶发生器和校验器的描述，哪一项是不正确的？（）A.奇偶发生器根据输入数据生成相应的奇偶位，使整个数据的奇偶性符合要求B.奇偶校验器检查输入数据的奇偶性是否正确，如果不正确则输出错误信号C.奇偶发生器和校验器可以使用逻辑门电路实现D.奇偶发生器和校验器在任何情况下都能保证数据传输的绝对正确性，不会出现误判14、乘法器在数字运算中也有重要应用。假设我们正在分析乘法器的工作原理。以下关于乘法器的描述，哪一项是不准确的？（）A.移位相加乘法器通过逐位相乘和移位相加来实现乘法运算B.阵列乘法器通过多个乘法单元并行工作，提高了乘法运算的速度C.乘法器的设计需要考虑速度、面积和功耗等因素D.所有的乘法器都具有相同的结构和性能，只是在实现细节上有所不同15、已知逻辑函数F=A'B+AB'+A'C，其最简或与表达式为？（）A.(A'+B')(A+B)(A'+C)B.(A+B')(A'+B)(A+C')C.(A'+B)(A+B')(A'+C')D.(A+B)(A'+B')(A+C')16、考虑一个数字系统，其中的时序逻辑电路出现了不稳定的输出。经过检查，发现是由于时钟信号的抖动导致的。为了减少时钟抖动的影响，以下哪种方法是可行的？（）A.使用更稳定的时钟源B.增加时钟的缓冲级数C.对时钟信号进行滤波处理D.以上方法都可以有效地减少时钟抖动的影响17、在数字系统中，要将一个4位的二进制数转换为格雷码，以下转换方式正确的是：（）A.直接按位取反B.相邻位异或C.相邻位相加D.整体乘以218、现场可编程门阵列（FPGA）是一种大规模的可编程逻辑器件。关于FPGA的结构，以下说法不正确的是（）A.FPGA由可编程逻辑块、输入输出块和互连资源组成B.可编程逻辑块是FPGA的基本逻辑单元C.FPGA的布线资源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通过硬件描述语言进行编程19、数字逻辑中的编码方式有多种，如8421码、格雷码等。以下关于这些编码方式的特点描述，正确的是（）A.8421码是一种有权码，每一位的权值固定B.格雷码相邻两个编码之间只有一位发生变化C.8421码和格雷码都可以直接进行算术运算D.不同的编码方式适用于不同的应用场景，没有优劣之分20、在数字逻辑电路中，译码器的输出可以连接到其他逻辑电路。一个3线-8线译码器的输出连接到一个与门的输入，当译码器的输入为特定值时，与门的输出会怎样？（）A.与门的输出会根据译码器的输出和与门的另一个输入确定B.与门的输出会始终为高电平C.不确定D.与门的输出会始终为低电平21、在数字逻辑中，锁存器和触发器都可以存储数据，但它们在工作方式上有一定的区别。锁存器在使能信号有效时，数据可以随时写入；而触发器只有在时钟沿到来时，数据才会被写入。以下关于锁存器和触发器的描述，错误的是：（）A.锁存器的抗干扰能力比触发器强B.触发器比锁存器更适合用于同步系统C.锁存器和触发器都可以用于存储一位数据D.锁存器的功耗一般比触发器低22、假设在一个数字控制系统中，需要根据输入的数字信号产生相应的控制脉冲。脉冲的宽度和周期需要精确控制以满足系统要求。为了实现这种精确的脉冲生成，以下哪种数字逻辑器件是最合适的？（）A.计数器B.定时器C.移位寄存器D.译码器23、在一个数字电路中，使用了PLA（可编程逻辑阵列）来实现逻辑功能。与传统的逻辑门电路相比，PLA的主要优势是什么？（）A.可以实现复杂的逻辑功能，并且易于修改B.速度更快，能够处理高频信号C.成本更低，使用的器件更少D.功耗更低，适合低功耗应用24、考虑一个数字电路，其输入和输出之间存在一定的延迟。如果要减小这种延迟，提高电路的响应速度，以下哪种方法是可行的？（）A.优化电路的布线，减少信号传输路径B.选用速度更快的逻辑门器件C.减少电路中的级数和中间环节D.以上方法都可以有效地减小延迟25、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的叙述中，错误的是（）A.同步计数器的所有触发器同时翻转，速度较快B.异步计数器的触发器翻转不同步，可能存在延迟C.可以通过级联多个计数器来增加计数范围D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量26、对于一个5位的格雷码计数器，从00000开始计数，经过10个时钟脉冲后，计数器的状态为：（）A.10101B.11001C.10110D.1101027、已知逻辑函数F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展开后为？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'28、数字逻辑中的触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器等。假设一个D触发器，在时钟上升沿时，将输入D的值传递到输出Q。如果当前时钟周期内，D从0变为1，时钟上升沿到来，那么Q的值会变成多少？（）A.0B.1C.保持原来的值不变D.不确定29、D触发器是一种常见的触发器类型，具有简单的逻辑功能。关于D触发器的工作原理和特点，以下描述错误的是（）A.D触发器在时钟脉冲的上升沿或下降沿将输入数据存储到输出端B.D触发器的输出只取决于当前的输入数据，与之前的状态无关C.D触发器可以通过组合逻辑电路来实现D.D触发器在数字电路中的应用非常广泛，但性能不如其他类型的触发器30、在数字逻辑电路的设计中，卡诺图是一种非常有用的工具。以下关于卡诺图用途的描述中，不正确的是（）A.用于化简逻辑函数B.直观地表示逻辑函数的所有最小项C.可以帮助判断逻辑函数是否最简D.卡诺图只能用于二变量和三变量的逻辑函数化简二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用数字逻辑设计一个简单的乘法器电路，能够实现两个4位二进制数的乘法运算。深入剖析乘法运算的实现过程，包括部分积的生成、累加和移位操作，以及所使用的逻辑门和存储单元的作用。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够将一个8位的格雷码转换为二进制码。仔细分析格雷码和二进制码之间的转换规律，说明电路中如何根据输入的格雷码逐位计算出对应的二进制码值，并考虑可能出现的错误情况及处理方法。3、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的加密和解密电路。深入剖析加密算法的选择和逻辑实现，解释加密和解密过程中的数据变换和密钥作用，研究如何提高加密电路的安全性和加密强度。4、（本题5分）有一个使用D触发器的数字电路，分析D触发器的工作原理和特性，给出其在存储数据和保持状态方面的优势。通过一个具体的电路示例，展示D触发器的应用，并画出时序图进行解释。5、（本题5分）构建一个数字比较器，用于比较两个6位二进制数的大小。详细阐述比较器的设计思路，包括如何逐位比较、确定大小关系以及输出相应的比较结果。分析在大规模数字系统中，这种比较器的集成和扩展方式。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中计数器的计数频率限制和提高计数速度的方法，举例说明在高频计数应用中的解决方案。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中加法器和减法器的进位链优