湖北商贸学院《数字逻辑》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、在复杂的数字系统中，常常采用层次化设计方法。以下关于层次化设计的描述，正确的是（）A.层次化设计将系统划分为多个层次，每个层次完成特定的功能B.层次化设计可以提高系统的设计效率和可维护性C.不同层次之间通过明确的接口进行通信和交互D.层次化设计是一种自顶向下的设计方法，不支持自底向上的设计过程2、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3、已知一个逻辑函数的卡诺图，其中有四个相邻的1格，可进行合并简化，则合并后得到的乘积项包含几个变量？（）A.2B.3C.4D.不确定4、在数字逻辑的逻辑函数化简中，假设给定一个复杂的逻辑函数，需要使用卡诺图进行化简。以下哪种情况可能会导致卡诺图化简的难度增加？（）A.变量数量较多B.无关项较多C.逻辑函数的表达式复杂D.以上情况都可能5、对于一个8位的串行加法器，完成一次加法运算所需的时间是并行加法器的：（）A.8倍B.1/8C.2倍D.1/26、在数字逻辑中，乘法器是实现乘法运算的重要电路。以下关于乘法器实现方法的描述中，不正确的是（）A.可以使用移位相加的方法B.可以通过硬件电路直接实现C.乘法器的速度与位数成正比D.可以使用阵列乘法器提高速度7、在数字电路中，对于一个上升沿触发的D触发器，当D输入在时钟上升沿到来之前为0，在上升沿时变为1，则触发器的输出Q将：（）A.保持为0B.变为1C.不确定D.先变为1然后回到08、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9、在数字系统中，模/数转换器（ADC）和数/模转换器（DAC）起着重要的作用。以下关于ADC转换精度的描述中，错误的是（）A.转换精度取决于ADC的位数B.位数越多，转换精度越高C.转换精度与输入信号的频率无关D.转换精度与参考电压的稳定性有关10、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11、对于一个12位的逐次逼近型A/D转换器，完成一次转换所需的时钟脉冲个数大约为：（）A.12个B.24个C.48个D.不确定12、考虑一个数字系统中的编码器，它需要将8个输入信号编码为3位的二进制代码输出。以下哪种编码器能够满足这个要求，并且具有较高的编码效率？（）A.普通编码器，任何时刻只允许一个输入有效B.优先编码器，允许同时多个输入，但优先编码优先级高的C.二进制编码器，直接将输入转换为二进制D.十进制编码器，将十进制输入编码为二进制13、假设在一个智能家电控制系统中，需要根据用户的设定和环境条件来自动控制各种设备的运行状态。例如，根据室内温度自动调节空调的制冷或制热，根据光线强度自动控制灯光的亮度。为了实现这种智能控制逻辑，以下哪种数字逻辑器件能够提供灵活且可靠的解决方案？（）A.可编程逻辑控制器（PLC）B.复杂可编程逻辑器件（CPLD）C.现场可编程门阵列（FPGA）D.专用集成电路（ASIC）14、考虑一个数字系统，需要对输入的模拟信号进行数字化处理。在这个过程中，首先需要进行采样和量化。如果要提高数字化的精度，以下哪种措施是关键的？（）A.增加采样频率B.提高量化的位数C.优化采样保持电路D.以上措施都对提高精度有同等重要的作用15、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异步清零和同步清零的实现方式和区别，以及在实际设计中的选择依据。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中乘法器和除法器的实现方式，分析它们在数字信号处理和计算机运算中的重要性。3、（本题5分）阐述数字逻辑中移位寄存器的存储容量扩展和数据存储方式的选择，举例说明在大数据存储中的应用。4、（本题5分）详细阐述在加法器的硬件实现优化中，如使用流水线技术，其原理和效果。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）有一个数字系统，包含一个8位的计数器和一个比较器。计数器从0开始计数，当计数值达到给定的8位二进制数时，比较器输出高电平。请分析计数器和比较器的工作原理，给出逻辑表达式和时序图，并讨论该系统在定时控制和事件触发中的作用。2、（本题5分）给定一个由多个移位寄存器和计数器组成的数字系统，用于实现数据的串行到并行转换和频率分频。分析系统的工作流程和时序关系，画出逻辑电路图和时序图。讨论在数字信号处理和通信接口中的应用。3、（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。4、（本题5分）给定一个由多个比较器、加法器和寄存器组成的数字控制系统，分析系统的控制逻辑和输出响应，确定系统的稳定性和可靠性。讨论在数字控制系统设计中的关键问题和解决方案。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的两个8位二进制数进行逻辑与、逻辑或和逻辑异或运算，并分别输出结果。深入分析这三种逻辑运算的特点和用途，说明电路中如何实现这些运算的逻辑门组合和信号连接。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个组合逻辑电路，实现将输入的5位二进制数乘以3的功能，输出为7位二进制数，同时给出真值表和逻辑表达式。2、（本题10分）