北京邮电大学《数字电路与逻辑设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页北京邮电大学《数字电路与逻辑设计》

2021-2022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、在数字电路中，触发器的类型多种多样。以下关于触发器的描述，不正确的是（）A.D触发器在时钟脉冲的上升沿将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转的功能C.T触发器在时钟脉冲作用下，输出状态总是翻转D.不同类型的触发器可以相互转换2、对于一个由JK触发器构成的时序逻辑电路，若要实现自启动功能，需要检查：（）A.状态转换图B.逻辑表达式C.真值表D.卡诺图3、在数字逻辑的时序逻辑电路设计中，状态图是一种重要的设计工具。假设要设计一个自动售货机的控制电路，使用状态图可以清晰地描述电路的状态转换和输出。以下关于状态图的作用和绘制方法，哪个说法是正确的（）A.状态图只能表示有限个状态B.状态图不能反映输出的变化C.绘制状态图不需要考虑输入条件D.状态图可以帮助设计人员直观理解电路的行为4、在数字系统中，时钟信号的质量对系统的性能至关重要。以下关于时钟信号的描述，不正确的是（）A.时钟信号的频率决定了系统的工作速度B.时钟信号的占空比会影响数字电路的功耗和性能C.时钟信号的抖动和偏移会导致数字电路的误操作D.时钟信号可以由任何一个逻辑门的输出提供，不需要专门的时钟源5、考虑到一个大规模集成电路的布局布线，假设芯片上集成了数十亿个晶体管，需要合理安排它们的位置和连接以减少延迟和功耗。这是一个极其复杂的问题，通常需要借助专业的工具和算法来解决。以下哪个因素在布局布线过程中对性能的影响最大？（）A.晶体管的密度B.布线的长度C.电源和地线的分布D.时钟树的设计6、在数字逻辑中，布尔代数是基础理论之一。假设我们正在研究一个逻辑电路的表达式化简。以下关于布尔代数的描述，哪一项是不准确的？（）A.布尔代数中的基本运算包括与（AND）、或（OR）和非（NOT）B.布尔代数的定律和规则可以用于简化逻辑表达式，减少逻辑门的数量C.布尔代数中的德摩根定律表明，对一个逻辑表达式取反时，与运算和或运算会相互转换D.布尔代数只能用于处理二值逻辑，即0和1，无法处理多值逻辑7、在数字逻辑电路中，三态门可以实现数据的双向传输。当三态门的控制端为高电平时，输出处于高阻态。以下关于三态门的应用，错误的是：（）A.用于构建总线结构B.可以实现多个数据源的数据共享C.三态门的高阻态会导致数据丢失D.用于提高数据传输的效率8、在数字逻辑的竞争冒险现象分析中，假设一个逻辑表达式在某些输入条件下可能产生竞争冒险。以下哪个工具或方法可以帮助准确地分析和预测这种现象（）A.逻辑分析仪B.示波器C.手工计算D.以上方法都不准确9、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10、加法器是数字逻辑中用于执行加法运算的电路。半加器和全加器是加法器的基本组成单元。以下关于半加器和全加器的描述，正确的是（）A.半加器不考虑来自低位的进位，而全加器考虑B.半加器和全加器的输出结果相同，只是输入有所不同C.多个半加器可以直接级联构成多位加法器，无需使用全加器D.全加器的逻辑功能比半加器复杂，所以在实际应用中很少使用11、在数字电路中，若要将一个4位的并行数据转换为串行数据输出，以下哪种方法是可行的？（）A.使用数据选择器B.使用移位寄存器C.使用加法器D.使用计数器12、在一个数字电路中，使用了多个触发器来存储数据。关于触发器的工作特性，以下哪种描述是准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿时根据输入值改变状态B.JK触发器在输入J=K=1时，会保持原状态C.T触发器只有在输入为1时才改变状态D.以上触发器的描述都不准确13、在数字逻辑中，若要实现一个能检测输入的6位二进制数中是否有连续的3个1的电路，最少需要使用几个移位寄存器？（）A.1B.2C.3D.414、想象一个数字系统中，需要实现一个数据缓冲器，能够暂时存储输入的数据。以下哪种器件可能是最适合的？（）A.锁存器，能够在特定条件下保持数据B.寄存器，具有更稳定的存储和控制功能C.计数器，主要用于计数操作，不适合作为缓冲器D.译码器，用于将编码转换为特定的输出15、假设正在设计一个数字时钟系统，其中需要一个分频器将高频时钟信号转换为低频的秒脉冲信号。以下哪种分频器结构可能是最适合的？（）A.计数器型分频器，通过计数实现分频B.触发器型分频器，基于触发器状态变化分频C.逻辑门型分频器，由逻辑门组合构成D.以上分频器结构效果相同，可随意选择16、在数字系统中，能够根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数据分配器17、加法器是数字电路中进行算术运算的重要部件。以下关于加法器的描述，不正确的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.串行加法器的运算速度比并行加法器快D.可以通过多个全加器级联构成多位加法器18、假设要设计一个数字电路来实现一个计数器，能够从0计数到15并循环。以下哪种计数器类型可能是最合适的？（）A.异步计数器，结构简单但速度较慢，可能存在计数误差B.同步计数器，速度快，计数准确，但电路复杂C.可逆计数器，能够实现正反向计数，但控制逻辑复杂D.以上计数器类型都可以，效果相同19、在数字逻辑的应用领域中，计算机存储系统是一个重要的方面。以下关于数字逻辑在计算机存储系统中的应用，不正确的是（）A.数字逻辑用于实现存储单元的读写控制和地址译码B.存储芯片内部的电路设计大量运用了数字逻辑技术C.数字逻辑在提高存储系统的速度和容量方面没有作用D.不同类型的存储器，如RAM和ROM，其内部的数字逻辑实现方式有所不同20、在数字电路中，使用比较器比较两个16位有符号数的大小时，若发生溢出，比较结果是否准确？（）A.准确B.不准确C.有时准确D.以上都不对21、在数字电路中，使用硬件描述语言（HDL）可以描述数字逻辑电路。假设使用VerilogHDL描述一个2选1多路复用器，以下哪种描述方式是正确的？（）A.always语句B.assign语句C.case语句D.以上都可以22、在一个数字电路中，出现了竞争冒险现象，导致输出出现了不应有的尖峰脉冲。以下哪种方法可能是最有效地消除竞争冒险？（）A.增加冗余项，修改逻辑表达式B.接入滤波电容，消除尖峰脉冲C.选择速度更快的逻辑门D.以上方法结合使用23、对于一个同步清零的计数器，在清零信号有效时，计数器的状态会立即变为多少？（）A.0B.最大计数值C.随机值D.保持不变24、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25、若一个D/A转换器的分辨率为0.01V，满量程输出为10V，则其输入数字量的位数至少为：（）A.8位B.10位C.12位D.16位26、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27、在数字系统中，有限状态机（FSM）是一种重要的设计方法。假设我们正在设计一个基于FSM的系统。以下关于有限状态机的描述，哪一项是不准确的？（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转移函数组成B.摩尔型有限状态机的输出只取决于当前状态，米利型有限状态机的输出取决于当前状态和输入C.可以使用状态图和状态表来描述有限状态机的行为D.有限状态机的状态数量是固定的，不能根据实际需求动态增加或减少28、在数字系统中，一个能够存储8位二进制信息的寄存器，至少需要：（）A.8个触发器B.4个触发器C.16个触发器D.2个触发器29、对于一个JK触发器，当J=1，K=0，在时钟脉冲上升沿作用下，其输出状态将：（）A.置0B.置1C.翻转D.保持30、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二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用触发器和逻辑门构建一个有限状态机（FSM），实现一个简单的交通信号灯控制系统。规定不同的状态表示红灯、绿灯和黄灯的亮灭情况，并分析状态转换的条件和逻辑，探讨如何增强系统的可靠性和可扩展性。2、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对无线传感器网络节点的数据处理和通信控制。全面分析无线传感器网络的特点和协议要求，讨论如何通过数字逻辑实现节点的低功耗运行和数据可靠传输。3、（本题5分）给定一个数字系统中的时钟分配网络，需要将一个主时钟信号分配到多个子模块。分析时钟分配的要求和挑战，如时钟偏差和抖动。设计相应的数字电路实现时钟的分配和同步，探讨如何保证各个子模块能够准确地接收和使用时钟信号。4、（本题5分）有一个数字音频编码系统，需要将模拟音频信号转换为数字编码格式（如PCM编码）。分析音频编码的原理和参数选择，设计相应的数字电路实现音频编码功能。探讨如何提高编码的精度和效率。5、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于检测输入数据中的连续相同位的长度。全面分析检测电路的设计思路和工作原理，讨论如何适应不同的数据位宽和检测要求。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述在加法器的进位链设计中，如何提高进位传播的速度和减少延迟。2、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑表达式的等价变换，以实现不同的逻辑功能。3、（本题