安徽大学《数字电子技术》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2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、在数字逻辑中，编码器和解码器是常用的组件。假如有一个8输入3输出的编码器，当8个输入中有且仅有一个为1时，输出对应的3位二进制编码。如果同时有多个输入为1，则输出为非法编码。那么，这种编码器属于什么类型？（）A.普通编码器，允许多个输入同时有效B.优先编码器，能够识别优先级最高的输入C.二进制编码器，将输入直接转换为二进制编码D.十进制编码器，将十进制输入转换为编码2、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3、数字逻辑中的PAL（可编程阵列逻辑）具有固定的或阵列和可编程的与阵列。假设设计一个PAL实现一个特定的逻辑功能，以下哪个步骤对于确保功能的正确性最为关键？（）A.确定或阵列的连接B.编程与阵列的连接C.选择合适的PAL芯片D.测试PAL的输出4、数字逻辑中的编码器可以将多个输入信号编码为较少的输出信号。一个16线-4线编码器，当输入为特定值时，输出的二进制编码是什么？（）A.根据编码器的编码规则确定输出编码B.输出编码是随机的C.不确定D.根据编码器的类型判断5、在一个采用正逻辑的数字系统中，若用高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0，那么以下哪种电平组合表示逻辑与运算的结果为1？（）A.两个输入均为高电平B.两个输入均为低电平C.一个输入为高电平，一个输入为低电平D.以上都不对6、对于一个8位的串行加法器，完成一次加法运算所需的时间是并行加法器的：（）A.8倍B.1/8C.2倍D.1/27、在数字逻辑中，计数器是常见的时序逻辑电路。如果要设计一个模10的计数器，也就是从0计数到9后重新回到0，以下哪种方法是可行的？（）A.使用4个触发器，通过反馈逻辑实现B.使用5个触发器，按照特定顺序连接C.使用10个触发器，每个对应一个计数状态D.无法用常见的数字逻辑器件实现模10计数器8、考虑一个同步时序逻辑电路，若其状态转换图中存在自循环的状态，这意味着：（）A.电路存在故障B.电路可以保持在该状态C.状态转换不稳定D.无法确定电路的行为9、竞争冒险是数字电路中可能出现的一种现象，会导致输出出现不应有的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输的延迟不同导致B.可以通过增加冗余项、接入滤波电容等方法消除竞争冒险C.竞争冒险不会对数字电路的功能产生实质性的影响，因此可以忽略不计D.在数字电路的设计和分析中，需要考虑竞争冒险的可能性，并采取相应的措施10、若要设计一个能产生101010序列的数字电路，最简的方法是使用：（）A.计数器B.移位寄存器C.数据选择器D.编码器11、一个4位的并行加法器，若采用先行进位方式，其运算速度比串行进位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.无法比较12、对于一个用VHDL描述的数字逻辑电路，以下哪种数据类型通常用于表示二进制数？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean13、在数字逻辑中，异步时序电路的同步方式与同步时序电路不同。以下关于异步时序电路的描述中，错误的是（）A.异步时序电路中，各触发器的时钟信号不同步B.异步时序电路的速度比同步时序电路快C.异步时序电路的设计和分析比较复杂D.异步时序电路中可能会出现不稳定的状态14、在数字逻辑的应用中，计算机的CPU设计是一个重要的领域。以下关于CPU中数字逻辑的描述，错误的是（）A.CPU中的算术逻辑单元（ALU）使用数字逻辑电路来实现各种运算B.控制单元通过数字逻辑电路产生控制信号，协调CPU的工作C.CPU的性能主要取决于数字逻辑电路的速度和复杂度D.CPU的设计与数字逻辑的知识无关，只需要考虑软件的需求15、对于一个5位的二进制计数器，从0开始计数，经过30个时钟脉冲后，计数器的状态为：（）A.11110B.11101C.00011D.00000二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中数据选择器和数据分配器的低功耗设计策略，如电源门控和动态电压频率调整。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的计数模式（如加计数、减计数和可逆计数）的实现方法和应用场景。3、（本题5分）解释什么是锁存器，它与触发器有什么区别和联系，以及在实际中的应用。三、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数字音频均衡器电路，能够调整音频信号的频率响应。详细阐述均衡器的工作原理和参数设置，分析各个频段的增益控制逻辑和实现方式。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的BCD码转换为二进制码。仔细研究BCD码和二进制码的转换规则，说明电路中如何进行位运算和数值转换。考虑如何处理非法的BCD码输入和提高转换的准确性。3、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的可靠性测试方案，分析测试用例的覆盖性和有效性。提出改进测试方案的建议和措施，包括增加测试向量、引入故障注入等方法。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的8位格雷码转换为二进制码。详细分析格雷码和二进制码之间的转换规则，以及在电路中实现这种转换所需要的逻辑运算和门电路的连接方式。5、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的纠错编码电路，例如汉明码。深入剖析纠错编码的原理和生成、校验算法的逻辑实现，解释如何检测和纠正传输过程中的错误。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个能实现两位二进制数乘法运算