湖北科技学院《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页湖北科技学院《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、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以进行数据的移位操作，还可以用于实现数据的存储和串行-并行转换。一个8位移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，将数据10101010串行输入，经过4个时钟脉冲后，寄存器中的数据为：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.000010102、在数字逻辑中，数制转换是基本的操作。将二进制数转换为十进制数时，以下方法错误的是（）A.按位权展开相加B.先转换为十六进制，再转换为十进制C.直接将每一位乘以2的相应幂次然后相加D.利用特定的转换公式进行计算3、触发器是时序逻辑电路的基本存储单元。关于基本RS触发器，以下说法不正确的是（）A.基本RS触发器存在不定状态，在实际应用中应尽量避免B.基本RS触发器可以由两个与非门或者两个或非门构成C.基本RS触发器的输入信号直接控制输出状态的改变D.基本RS触发器的输出状态在时钟脉冲的上升沿或下降沿发生变化4、在数字逻辑中，数字信号的传输会受到噪声的影响。以下关于数字信号抗噪声性能的描述中，错误的是（）A.数字信号的幅度越大，抗噪声性能越好B.数字信号的频率越高，抗噪声性能越好C.采用编码方式可以提高数字信号的抗噪声性能D.增加信号的冗余度可以提高抗噪声性能5、在数字通信系统中，数字逻辑也发挥着重要作用。以下关于数字逻辑在数字通信中的应用，正确的是（）A.数字逻辑用于信号的编码和解码、调制和解调B.数字通信系统中的差错控制编码与数字逻辑无关C.数字逻辑在数字通信中的应用主要集中在硬件层面，软件层面的作用较小D.随着通信技术的发展，数字逻辑在数字通信中的重要性逐渐降低6、在数字电路中，同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路各有特点。以下关于它们的比较，不正确的是（）A.同步时序逻辑电路的工作速度通常比异步时序逻辑电路快B.异步时序逻辑电路的设计比同步时序逻辑电路简单C.同步时序逻辑电路的抗干扰能力比异步时序逻辑电路强D.异步时序逻辑电路不存在时钟偏移问题，而同步时序逻辑电路存在7、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8、假设正在设计一个用于图像处理器的数字逻辑电路，需要对像素数据进行快速的处理和转换。图像数据的处理涉及大量的并行运算和逻辑判断。为了提高处理速度和效率，以下哪种数字逻辑架构最适合这种大规模并行处理的需求？（）A.冯·诺依曼架构B.哈佛架构C.流水线架构D.超标量架构9、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。在寄存器中，以下说法错误的是（）A.寄存器可以由多个D触发器组成B.寄存器可以实现数据的并行输入和并行输出C.移位寄存器可以实现数据的左移或右移操作D.寄存器中的数据在断电后会自动丢失10、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数的真值表，如何用最小项之和的形式表示该函数？（）A.直接列出B.通过化简C.无法表示D.以上都不对11、在一个复杂的数字系统中，可能会包含多个时钟域。不同时钟域之间的信号传输需要进行特殊的处理，以避免出现亚稳态。亚稳态是指信号在不稳定的状态停留一段时间。以下关于亚稳态的描述，错误的是：（）A.可以通过增加同步器来减少亚稳态的影响B.亚稳态可能导致系统的错误输出C.亚稳态的持续时间是固定的D.亚稳态在高速数字系统中更容易出现12、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13、对于一个用逻辑门实现的加法器，若要提高其运算速度，可以采取什么措施？（）A.减少门的级数B.增加门的级数C.提高电源电压D.降低电源电压14、假设要设计一个数字电路来判断一个8位二进制数是否为偶数。在实现这个功能时，需要考虑逻辑门的使用和电路的简化。以下哪种方法可能是最直接有效的？（）A.对二进制数的最低位进行判断，如果为0则是偶数，使用一个与门即可B.将二进制数除以2，判断余数是否为0，需要使用复杂的除法电路C.对二进制数进行逐位与运算，根据结果判断，会使用较多的逻辑门D.先将二进制数转换为十进制，再判断是否能被2整除，涉及复杂的转换电路15、在数字电路中，使用二进制补码进行减法运算时，若最高位产生了进位，则：（）A.结果为正B.结果为负C.结果溢出D.无法确定二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的故障模拟中，常用的故障模型和模拟方法有哪些。2、（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。3、（本题5分）详细说明数字逻辑中编码器和译码器的电磁兼容性设计考虑，如电磁辐射抑制和抗电磁干扰措施。4、（本题5分）深入解释在数字电路的静电防护器件选择中，依据的参数和性能特点。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个32位的移位寄存器，具有左移、右移和并行加载功能。详细分析移位寄存器的工作模式和控制逻辑，说明电路中如何实现数据的移位、加载和存储。2、（本题5分）给定一个数字系统的时序约束条件，分析电路设计是否满足这些约束。探讨如何通过调整逻辑门的延迟、布线长度和时钟频率等因素来满足时序要求，确保系统的正确工作。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个4位的循环移位寄存器。详细说明循环移位的逻辑操作，包括左移和右移。分析在移位过程中如何保持数据的完整性和正确性，以及如何通过控制信号选择移位方向和移位位数。4、（本题5分）利用数字逻辑设计一个数字温度传感器接口电路，能够读取和处理温度传感器的输出信号。详细阐述接口电路的设计要求、信号调理和转换逻辑，分析温度测量的精度和稳定性。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于检测一个9位二进制数中是否存在连续的五个1。详细阐述设计思路，通过逻辑表达式和真值表进行分析，并画出逻辑电路图。探讨该电路在数据检测和模式匹配中的应用和挑战。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）用D触发器和逻辑门设计一个能实现数据锁存和传输功能的电路，给出逻辑图和功能描述。2、（本题10分）用D触发器和