北京理工大学《数字电路与系统》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、计数器不仅可以进行加法计数，还可以进行减法计数或者可逆计数。在一个可逆计数器中，可以通过控制信号来决定计数的方向。当控制信号为1时进行加法计数，为0时进行减法计数。假设初始值为5，控制信号先为1计数3次，再为0计数2次，计数器的最终值为：（）A.6B.7C.8D.92、已知逻辑函数F=(A+B)(C+D)，其反函数为？（）A.F'=(A'B')(C'D')B.F'=A'B'+C'D'C.F'=(A'+B')(C'+D')D.F'=A'B'C'D'3、在数字电路中，能够实现将输入的高、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.译码器D.数据选择器4、在数字逻辑的组合逻辑电路设计中，假设要实现一个函数F=AB+CD，其中A、B、C、D是输入变量。以下哪种逻辑门的组合最适合用来构建这个电路？（）A.与门和或门B.或门和非门C.与非门和或非门D.异或门和同或门5、在数字逻辑中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现不应有的尖峰脉冲。产生竞争冒险的原因通常是由于信号在电路中的传输延迟。为了消除竞争冒险，可以采用增加冗余项、接入滤波电容等方法。以下关于竞争冒险的描述，错误的是：（）A.只会出现在组合逻辑电路中B.可以通过修改逻辑表达式来避免C.对电路的功能没有实质性影响D.可能会导致电路的误动作6、已知逻辑函数F=AB+AC'+BC，其最简与或表达式为？（）A.AB+AC'B.AC'+BCC.AB+BCD.以上都不对7、在数字逻辑中，数据选择器可以根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。以下关于数据选择器的描述中，不正确的是（）A.数据选择器的输入数据数量由其规格决定B.控制信号的位数决定了可选择的输入数据数量C.数据选择器可以实现逻辑函数D.数据选择器的输出与输入数据的顺序无关8、在数字逻辑的时序分析中，假设一个时序电路的建立时间和保持时间不满足要求。以下哪种措施能够有效地改善时序性能？（）A.增加时钟频率B.优化逻辑电路C.插入缓冲器D.以上措施结合使用9、在数字逻辑中，PLA（可编程逻辑阵列）是一种可编程的逻辑器件。假设一个PLA实现了一个逻辑函数，当输入发生变化时，以下哪个过程决定了输出的变化？（）A.编程的连接方式B.输入信号的强度C.输出的负载情况D.以上都不是10、在数字逻辑中，若要将一个十进制数37转换为二进制数，其结果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.10011111、在数字电路中，锁存器和触发器都可以存储数据。假设我们正在比较锁存器和触发器。以下关于锁存器和触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.锁存器是电平敏感的存储器件，触发器是边沿敏感的存储器件B.锁存器在输入信号有效期间，输出会随着输入的变化而变化；触发器在时钟边沿时才会改变状态C.锁存器和触发器的电路结构相似，只是触发方式不同D.锁存器比触发器的抗干扰能力强，更适合在噪声环境中使用12、在数字逻辑中，计数器的设计可以采用不同的方法。假设我们正在设计一个计数器。以下关于计数器设计方法的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用触发器和逻辑门直接搭建计数器电路B.可以利用现成的计数器芯片进行级联扩展C.可以使用可编程逻辑器件（PLD）或现场可编程门阵列（FPGA）来实现计数器D.无论采用哪种设计方法，计数器的性能和功能都是完全相同的13、在数字系统中，数据选择器和数据分配器是常用的逻辑部件。以下关于数据选择器和数据分配器的描述，正确的是（）A.数据选择器根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出B.数据分配器将输入数据分配到多个输出通道上，其控制信号决定分配的方式C.数据选择器和数据分配器的功能是相反的，不能相互转换D.数据选择器和数据分配器的输入和输出数量是固定的，不能改变14、在数字电路中，使用译码器实现逻辑函数时，若要实现一个3变量的逻辑函数，至少需要几位的译码器？（）A.2B.3C.4D.815、在数字逻辑设计中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，可通过依次：（）A.与相邻位异或B.与相邻位或C.与相邻位与D.与相邻位同或16、在数字电路中，信号的传输可能会受到延迟的影响。假设一个逻辑电路中，信号经过多个逻辑门的传输延迟不同，这可能会导致以下哪种问题？（）A.竞争冒险B.时序错误C.功耗增加D.输出信号失真17、在数字逻辑中，利用中规模集成电路（MSI）可以构建更复杂的逻辑电路。例如，使用计数器和译码器可以构建顺序脉冲发生器。以下关于顺序脉冲发生器的描述，正确的是：（）A.可以产生固定频率的脉冲序列B.输出脉冲的宽度是固定的C.输出脉冲的顺序是随机的D.可以根据需要产生特定顺序的脉冲18、数字逻辑中的状态机有多种类型，如摩尔型和米利型。假设一个状态机用于检测输入序列中连续的1，以下哪种类型的状态机更适合？（）A.摩尔型B.米利型C.两者都可以D.两者都不适合19、在数字图像处理中，数字逻辑可以用于图像的增强、压缩等操作。以下关于数字图像处理中数字逻辑的描述，错误的是（）A.可以使用数字逻辑电路对图像的像素值进行运算，实现图像增强B.图像压缩算法可以通过数字逻辑电路来实现，提高压缩效率C.数字逻辑在数字图像处理中的应用效果不如传统的图像处理方法D.数字逻辑的高速处理能力有助于实时处理图像数据20、寄存器是数字系统中用于存储数据的部件。对于寄存器的特点和操作，以下说法不正确的是（）A.寄存器可以存储多位二进制数据B.寄存器的存储内容可以随时读取和写入C.移位寄存器可以实现数据的移位操作D.寄存器中的数据在断电后不会丢失21、对于一个JK触发器，当J=0，K=1时，在时钟脉冲作用下，其输出状态为？（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转22、假设正在设计一个数字电路，用于实现一个简单的有限状态机（FSM）。如果状态数量较少，并且状态转换关系明确，以下哪种方法描述FSM是最直观和易于理解的？（）A.状态转换图B.状态转换表C.用硬件描述语言编写代码D.以上方法的直观性和易理解性相同23、逻辑门是数字电路的基本单元，常见的逻辑门有与门、或门、非门等。对于与非门和或非门，以下说法错误的是（）A.与非门是先进行与运算，然后对结果取非B.或非门是先进行或运算，然后对结果取非C.与非门和或非门都可以由与门、或门和非门组合而成D.与非门和或非门在逻辑功能上是完全相同的24、在数字逻辑中，数制的转换是一项基本的操作。将十进制数转换为二进制数时，以下方法错误的是（）A.除2取余法，将每次的余数从右往左排列B.不断将十进制数除以2，直到商为0C.可以先将十进制数转换为八进制，再将八进制转换为二进制D.直接按照二进制的位权展开计算25、已知一个数字系统的时钟频率为50MHz，要实现一个周期为40ns的信号，需要经过几级计数器分频？（）A.2B.3C.4D.5二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明在计数器的级联应用中，如何实现更大计数范围和更复杂的计数功能。2、（本题5分）详细说明在多路选择器的信号切换时间优化中，采取的技术和效果。3、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何利用逻辑综合工具将硬件描述语言转换为门级电路。4、（本题5分）详细阐述在数字电路的信号完整性分析中，关注的主要参数有哪些，如反射、串扰、时延等。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用VerilogHDL描述一个能实现数据加密和解密功能的模块，采用简单的加密算法。2、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个32位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个9位二进制数是否为水仙花数。4、（本题5分）利用逻辑门设计一个或非门。5、（本题5分）设计一个编码器，将1048576个输入信号编码为20位二进制输出信号。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对智能卡数据的读写和加密处理。仔细分析智能卡的接口协议和安全要求，解释电路中各个模块的功能和加