华东师范大学《数字逻辑电路》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页华东师范大学《数字逻辑电路》

2021-2022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、数字电路中的触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器和T触发器等。以下关于这些触发器的功能描述，不正确的是（）A.D触发器在时钟上升沿时，将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四种功能C.T触发器在时钟脉冲作用下，输出状态总是翻转D.这些触发器可以通过外部连接和控制信号相互转换2、在数字逻辑的教学中，实验环节对于学生理解和掌握知识非常重要。以下关于数字逻辑实验的描述，错误的是（）A.实验可以帮助学生验证理论知识，提高动手能力B.数字逻辑实验通常包括硬件实验和软件仿真实验C.在实验中，学生可以自由修改实验设备和参数，无需遵循任何规则D.实验报告的撰写有助于学生总结实验结果，发现问题并提出改进方案3、在数字逻辑中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。串行输入并行输出移位寄存器可以在一个时钟脉冲下将串行输入的数据并行输出。假设一个8位串行输入并行输出移位寄存器，初始状态为00000000，在经过8个时钟脉冲后，输入的数据为10101010，此时寄存器的输出为：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.111111114、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、在数字逻辑电路中，逻辑门是基本的组成单元。与门、或门和非门是三种常见的基本逻辑门。以下关于这三种逻辑门的功能描述，不正确的是（）A.与门的输出只有在所有输入都为1时才为1B.或门的输出只要有一个输入为1就为1C.非门的输出总是与输入相反D.这三种逻辑门不能组合成其他更复杂的逻辑门6、当设计一个数字逻辑电路来实现一个乘法运算时，假设输入为两个4位二进制数。以下哪种方法可能是实现该乘法运算的可行途径（）A.使用加法器和移位寄存器B.仅使用逻辑门搭建C.利用计数器实现D.以上方法都不可行7、数据选择器和数据分配器在数字电路中用于数据的传输和控制。假设我们正在研究它们的工作方式。以下关于数据选择器和数据分配器的描述，哪一项是不准确的？（）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按照控制信号分配到多个输出端C.数据选择器和数据分配器可以由逻辑门和触发器构建D.数据选择器和数据分配器的功能是相互独立的，不能相互转换8、在数字电路的设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的工具。以下关于卡诺图化简的描述，错误的是（）A.卡诺图中的相邻方格可以合并，以消去变量B.卡诺图化简可以得到最简与或表达式C.卡诺图只适用于变量较少的逻辑函数化简D.卡诺图化简的结果一定是唯一的9、在数字电路中，对于一个8位的二进制补码表示的带符号数，其能表示的数值范围是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到25510、假设正在设计一个数字电路，用于实现两个4位二进制数的乘法运算。如果要采用硬件实现，并且要求速度较快，以下哪种方法是最优的？（）A.使用移位相加的方法，逐步计算乘积B.构建一个乘法器的真值表，通过组合逻辑实现C.利用现有的乘法器集成电路芯片D.以上方法的效果相同，没有优劣之分11、若一个数字电路的电源电压发生波动，可能会对电路的什么产生影响？（）A.输出逻辑电平B.工作速度C.功耗D.以上都是12、对于一个由多个D触发器构成的移位寄存器，若要实现串行输入并行输出，需要几个时钟脉冲？（）A.与触发器个数相同B.触发器个数的一半C.1D.不确定13、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.10011114、在一个数字电路中，使用了组合逻辑和时序逻辑。关于组合逻辑和时序逻辑的区别，以下哪种描述是正确的？（）A.组合逻辑的输出仅取决于当前的输入，时序逻辑的输出取决于输入和之前的状态B.组合逻辑使用触发器存储数据，时序逻辑使用逻辑门进行运算C.组合逻辑的响应速度比时序逻辑快D.以上描述都不正确15、在组合逻辑电路设计中，若要实现一个四选一的数据选择器，最少需要使用几个二输入与门？（）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）在数字系统中，解释如何利用数字逻辑实现有限脉冲响应（FIR）滤波器，分析其结构和性能特点。2、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的比较器的温度对性能的影响和补偿方法。3、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的异步电路的metastabilitywindow（亚稳态窗口），以及如何减小其影响。4、（本题5分）详细说明数字逻辑中加法器和减法器的低电压设计技术，分析其在降低功耗和提高集成度方面的优势。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个同步时序电路，用于实现一个数字时钟系统，能够显示小时、分钟和秒。分析时钟系统的计时逻辑和显示控制，考虑如何实现时钟的校准和调整功能，以及如何提高时钟的精度和稳定性。2、（本题5分）给定一个时序逻辑电路，其中包含多个触发器和组合逻辑电路。分析该电路的状态转换图和时序特性，说明时钟信号如何控制电路的状态变化，以及输入信号对状态转换的影响。同时探讨如何优化电路以减少时序违规和提高工作频率。3、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现将一个8位的二进制数转换为格雷码。详细阐述转换的规则和方法，通过逻辑表达式和真值表进行分析，并画出逻辑电路图。思考格雷码在减少错误传播和提高可靠性方面的作用。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的视频数据进行运动检测。分析运动检测的算法和实现方式，如帧差法或背景减除法，以及如何在数字电路中处理视频数据的帧间差异，检测出物体的运动区域。5、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的噪声容限分析报告，分析电路在不同工作条件下的噪声容限。提出提高电路噪声容限的方法，如增加驱动能力、优化电路结构或采用抗干扰技术，以确保电路在恶劣环境下的正常工作。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）用JK触发器设计一个能实现状态跳转并记忆的电路，画出状态图和逻辑图。2、（本题10分