安徽理工大学《数字逻辑基础》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑基础》2022-2023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1分，共15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、假设正在研究数字逻辑电路中的时序违规问题，即信号的建立时间和保持时间不满足要求。这可能导致电路的功能错误或不稳定。为了检测和解决时序违规，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.静态时序分析B.动态时序仿真C.逻辑综合优化D.以上都是2、在数字逻辑电路中，编码器和译码器可以实现数字信号的编码和解码。一个4线-2线编码器和一个2线-4线译码器连接在一起，当编码器输入为特定值时，译码器的输出会是什么？（）A.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的高电平输出B.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的低电平输出C.不确定D.译码器的输出与编码器的输入无关3、在数字逻辑的总线结构中，假设一个系统有多组数据需要通过同一组总线传输。为了避免数据冲突，以下哪种机制是常用的解决方案？（）A.三态门B.锁存器C.寄存器D.计数器4、对于一个T触发器，在时钟脉冲作用下，当T=1时，触发器的输出将：（）A.翻转B.置0C.置1D.保持不变5、在数字系统中，能够将输入的二进制代码转换为特定输出信号的电路称为？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器6、在数字逻辑中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。串行输入并行输出移位寄存器可以在一个时钟脉冲下将串行输入的数据并行输出。假设一个8位串行输入并行输出移位寄存器，初始状态为00000000，在经过8个时钟脉冲后，输入的数据为10101010，此时寄存器的输出为：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.111111117、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，其输出不仅取决于当前输入，还与之前的状态有关。以下关于时序逻辑电路的描述，不正确的是（）A.触发器是时序逻辑电路的基本存储单元B.计数器和寄存器都是常见的时序逻辑电路C.时序逻辑电路在时钟信号的控制下进行状态转换D.时序逻辑电路的输出变化与输入的变化是完全同步的8、在数字电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路的描述中，不正确的是（）A.加法器是一种常见的组合逻辑电路B.组合逻辑电路不存在反馈回路C.编码器和译码器都属于组合逻辑电路D.组合逻辑电路在工作过程中，输出状态会随输入的变化而不断改变9、当研究数字电路中的计数器时，假设需要设计一个能够从0计数到15的4位二进制计数器。以下哪种计数器类型可以实现这个功能，并且在计数过程中具有较好的稳定性？（）A.异步计数器B.同步计数器C.加法计数器D.减法计数器10、已知一个数字系统的电源电压为5V，一个逻辑门的输出低电平最大为0.8V，那么这个低电平是否符合标准的逻辑低电平？（）A.符合B.不符合C.无法确定D.以上都不对11、在数字逻辑的理论基础中，以下关于布尔代数基本定律的描述，不正确的是（）A.布尔代数的基本定律包括交换律、结合律和分配律B.这些定律是数字逻辑运算和化简的基础C.布尔代数的定律在所有情况下都适用，没有任何限制D.违反布尔代数定律可能导致逻辑错误12、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213、考虑一个数字电路中的锁存器，它能够在特定条件下存储数据。以下哪种情况下锁存器可能会丢失存储的数据？（）A.电源故障B.控制信号异常C.长时间未刷新D.以上情况都可能导致数据丢失14、对于一个由D触发器构成的移位寄存器，如果要实现串行输入并行输出，最少需要几个D触发器？（）A.2B.4C.8D.1615、在数字逻辑中，提高数字电路的可靠性可以采用多种措施。以下措施中，不能提高数字电路可靠性的是（）A.采用冗余设计B.优化电路布局和布线C.提高工作电压D.选用高质量的元器件二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑函数的卡诺图化简中的无关项处理。2、（本题5分）详细说明在计数器的模值可变设计中，如何通过外部控制信号动态改变计数器的模值。3、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个状态机的状态编码优化，减少状态翻转的功耗。4、（本题5分）深入解释在数字逻辑电路的电源噪声抑制中，常用的滤波电路和去耦电容的作用。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用移位寄存器和计数器设计一个数字电路，能够实现对输入数据的循环移位和计数功能。分析循环移位和计数的逻辑实现，以及如何通过控制信号灵活地调整移位方向和计数范围。2、（本题5分）使用加法器和减法器设计一个数字电路，能够实现对浮点数的加减运算。分析浮点数的表示格式和运算规则，以及在硬件实现中需要考虑的特殊情况，如舍入和溢出处理。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的视频数据进行运动检测。分析运动检测的算法和实现方式，如帧差法或背景减除法，以及如何在数字电路中处理视频数据的帧间差异，检测出物体的运动区域。4、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的测试向量生成报告，分析测试向量的覆盖度和有效性。探讨如何改进测试向量的生成方法，以提高电路测试的质量和效率，发现潜在的故障和缺陷。5、（本题5分）给定一个数字逻辑电路，分析其在不同工艺制程（如CMOS、TTL等）下的性能差异。探讨工艺参数对电路速度、功耗、噪声容限等方面的影响，以及如何根据工艺选择优化电路设计。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）使用JK触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模16的可逆计数器，画出状态转换图和电路连接。2、（本题10分）使