北京邮电大学《数字电路设计》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题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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2、当研究数字逻辑中的锁存器时，假设一个锁存器在输入信号消失后仍然保持其输出状态。以下关于锁存器的特点和应用场景，哪个说法是正确的（）A.常用于临时存储数据B.不能用于数据的同步C.输出状态只能由时钟信号改变D.以上说法都不正确3、对于一个异步时序逻辑电路，与同步时序逻辑电路相比，其主要特点是？（）A.状态转换与时钟脉冲同步B.状态转换不受时钟脉冲控制C.电路结构更简单D.以上都不是4、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。以下关于寄存器的描述，错误的是（）A.寄存器可以由多个触发器组成，能够同时存储多位数据B.移位寄存器可以实现数据的串行输入和并行输出，或者并行输入和串行输出C.寄存器在数字系统中常用于暂存数据、缓冲数据等D.寄存器的存储容量是固定的，不能根据需要进行扩展5、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器6、在数字逻辑电路中，使用集成电路芯片构建电路时，需要考虑芯片的引脚功能和连接方式。假设使用一个特定的译码器芯片，以下关于芯片引脚的理解和使用，哪个是正确的（）A.所有引脚的功能都是固定的，不能改变B.可以根据需要灵活配置某些引脚的功能C.引脚的连接顺序不影响电路功能D.以上说法都不正确7、若要实现一个能将4位二进制数转换为格雷码的电路，以下哪种集成电路可能会被用到？（）A.加法器B.编码器C.译码器D.数据选择器8、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9、若一个T触发器的输入为高电平，在时钟脉冲的作用下，其输出状态会怎样变化？（）A.保持不变B.翻转C.置1D.置010、在数字系统中，数制转换是常见的操作。以下关于数制转换的描述，不正确的是（）A.可以通过除基取余法将十进制转换为二进制B.二进制转换为八进制时，每三位二进制数对应一位八进制数C.十六进制转换为十进制可以通过位权相加法D.不同数制之间的转换总是精确无误的11、组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入，不存在记忆功能。以下关于组合逻辑电路的描述，错误的是（）A.加法器、编码器、译码器等都属于组合逻辑电路B.组合逻辑电路可以用逻辑表达式、真值表、逻辑电路图等多种方式来描述C.由于没有记忆功能，组合逻辑电路的输出在输入不变的情况下不会发生改变D.组合逻辑电路的设计过程中，不需要考虑电路的时序问题12、考虑一个数字电路中的移位寄存器，它可以实现数据的左移、右移和并行输入输出。如果需要在每个时钟脉冲将数据左移一位，并在最右边补0，以下哪种移位寄存器能够满足这个要求？（）A.单向移位寄存器，只能左移B.双向移位寄存器，可选择左移或右移C.环形移位寄存器，数据循环移动D.以上移位寄存器都可以实现13、在数字电路中，需要对多个逻辑信号进行编码以减少信号线的数量。假设要对8个不同的逻辑信号进行编码，至少需要多少位二进制编码？（）A.2位B.3位C.4位D.8位14、若一个ROM有10根地址线，8根数据线，则其存储容量为：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位15、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16、在数字逻辑电路中，组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入。假设设计一个用于判断一个三位二进制数是否能被3整除的组合逻辑电路。以下哪种方法可能是实现该电路的有效途径（）A.使用卡诺图进行逻辑化简B.直接通过逻辑门搭建，不进行任何化简C.采用中规模集成电路，如译码器D.以上方法都不可行17、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18、在数字逻辑电路的化简过程中，假设给定一个复杂的布尔表达式，需要通过逻辑定律和方法将其化简为最简形式。化简的目的是减少逻辑门的数量，提高电路的性能和成本效益。以下哪种化简方法在处理复杂表达式时通常最为高效？（）A.卡诺图法B.公式法C.真值表法D.图形法19、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.boolean20、在数字逻辑电路的故障诊断中，假设一个复杂的电路出现了异常输出，但输入信号看起来是正常的。为了找出故障的位置和原因，需要运用各种测试方法和逻辑推理。以下哪种测试方法对于定位这种隐藏的电路故障最为有效？（）A.功能测试B.时序测试C.逻辑分析仪测试D.替换部件测试二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入解释在编码器的编码扩展中，如何增加编码的位数以表示更多的信息。2、（本题5分）深入解释在编码器的编码格式转换中，如二进制到格雷码的转换方法和应用。3、（本题5分）详细解释数字逻辑中乘法器的阵列乘法器和移位相加乘法器的实现原理，比较它们在速度和面积上的优劣。4、（本题5分）阐述数字逻辑中的竞争冒险现象产生的原因，以及常用的消除竞争冒险的方法，并通过具体电路进行说明。5、（本题5分）深入解释在移位寄存器的串并转换应用中，如何实现数据的串行输入并行输出和并行输入串行输出。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能对输入的五位格雷码进行二进制编码的电路，画出逻辑图和编码方法。2、（本题5分）设计一个能对输入的5位二进制数进行奇偶校验的逻辑电路，输出校验结果，给出逻辑表达式和电路图。3、（本题5分）设计一个能实现两个2位二进制数相乘的乘法器电路，采用门电路实现，列出真值表和逻辑表达式。4、（本题5分）利用JK触发器和译码器设计一个能实现数据分配和存储功能的电路，画出逻辑图和状态转换图。5、（本题5分）设计一个能检测输入的七位二进制数中是否存在连续四个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）有一个数字控制系统中的PID控制器模块，需要根据输入的误差信号计算输出控制信号。分析PID控制器的原理和参数调整方法，设计相应的数字电路实现PID控制功能。探讨如何优化电路以提高控制器的响应速度和稳定性。2、（本题10分）给定一