长沙理工大学城南学院《数字逻辑与数字系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑与数字系统》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20个小题，每小题2分，共40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、在数字逻辑电路中，译码器用于将输入的编码转换为对应的输出信号。假设设计一个3线-8线译码器，当输入为000时，以下哪个输出状态是正确的？（）A.只有第0个输出为1，其余为0B.只有第7个输出为1，其余为0C.所有输出都为1D.所有输出都为02、在现代电子系统的设计中，数字逻辑与模拟电路常常结合使用。以下关于数字逻辑与模拟电路结合的描述，不正确的是（）A.数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）用于实现数字信号和模拟信号的相互转换B.在一些系统中，数字逻辑用于控制模拟电路的工作状态C.数字逻辑和模拟电路的结合可以充分发挥各自的优势，提高系统性能D.数字逻辑和模拟电路的设计方法和工具完全相同，不需要分别考虑3、在数字逻辑的教学中，实验环节对于理解概念至关重要。以下关于数字逻辑实验的描述，错误的是（）A.可以通过实验验证理论知识，加深对数字逻辑的理解B.实验中常用的仪器包括逻辑分析仪和示波器C.数字逻辑实验只需要在软件环境中进行模拟，不需要实际搭建电路D.实验中的错误和问题有助于培养解决实际问题的能力4、或门是数字逻辑中的另一种基本逻辑门。对于或门的特性和应用，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑功能是只要有一个输入为高电平，输出就为高电平B.或门常用于实现加法运算C.或门的逻辑表达式为Y=A∨BD.或门的输出只取决于当前的输入，与之前的输入状态无关5、在数字逻辑中，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态。以下关于时序逻辑电路的特点，描述错误的是（）A.时序逻辑电路中一定包含存储元件，如触发器B.时序逻辑电路的输出变化是按照一定的时钟节拍进行的C.时序逻辑电路的功能比组合逻辑电路更复杂，但应用范围相对较窄D.分析和设计时序逻辑电路需要考虑时钟信号、状态转换等因素6、在数字逻辑设计中，若要实现逻辑函数F=AB+AC，最简的与非-与非表达式为：（）A.((AB)'(AC)')'B.((A+B)'(A+C)')'C.((A'B')(A'C'))'D.((A+B)(A+C))'7、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA为数字系统的设计提供了很大的灵活性。CPLD采用的是基于乘积项的结构，而FPGA采用的是基于查找表的结构。以下关于CPLD和FPGA的比较，正确的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的编程灵活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低8、对于一个由多个逻辑门组成的电路，已知输入信号A、B、C的变化顺序为000->001->010->011，输出信号的变化顺序为1->0->1->0，该电路实现的是什么逻辑功能？（）A.与B.或C.非D.异或9、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10、在数字逻辑的组合逻辑电路设计中，假设要实现一个函数F=AB+CD，其中A、B、C、D是输入变量。以下哪种逻辑门的组合最适合用来构建这个电路？（）A.与门和或门B.或门和非门C.与非门和或非门D.异或门和同或门11、在数字系统中，异步复位和同步复位是两种常见的复位方式。假设我们正在设计一个具有复位功能的电路。以下关于异步复位和同步复位的描述，哪一项是不准确的？（）A.异步复位信号不受时钟信号的控制，在复位信号有效时立即将电路复位B.同步复位信号在时钟上升沿或下降沿时，根据复位信号的状态进行复位操作C.异步复位的优点是复位响应速度快，缺点是可能会产生亚稳态D.同步复位比异步复位更可靠，不会出现亚稳态问题，因此应优先使用同步复位12、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数进行编码，使其编码后的位数最少，可采用：（）A.8421BCD码B.格雷码C.余3码D.原码13、在数字逻辑中，组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路特点的描述中，错误的是（）A.不包含记忆元件B.输出与电路过去的状态无关C.可以实现复杂的逻辑功能，如加法器和编码器D.其输出会随着输入的变化而立即变化，没有延迟14、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15、在数字逻辑中，复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）是两种常见的可编程器件。以下关于CPLD和FPGA区别的描述中，不正确的是（）A.CPLD基于乘积项结构，FPGA基于查找表结构B.FPGA的逻辑资源比CPLD丰富C.CPLD的编程速度比FPGA快D.CPLD适合实现复杂的组合逻辑，FPGA适合实现时序逻辑16、在数字电路中，使用译码器和与门实现逻辑函数，若译码器的输出有高电平也有低电平，那么最终的输出由什么决定？（）A.与门的输入B.译码器的输入C.与门的输出D.以上都不对17、在数字电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路的描述中，不正确的是（）A.加法器是一种常见的组合逻辑电路B.组合逻辑电路不存在反馈回路C.编码器和译码器都属于组合逻辑电路D.组合逻辑电路在工作过程中，输出状态会随输入的变化而不断改变18、假设要对一个数字信号进行编码，以提高其抗干扰能力和传输效率。以下哪种编码方式在这方面表现较为出色？（）A.不归零编码（NRZ）B.曼彻斯特编码C.差分曼彻斯特编码D.以上编码方式的抗干扰能力和传输效率相同19、在数字系统中，能够对输入的二进制代码进行解码并驱动显示器件的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器20、在数字逻辑设计中，需要将逻辑表达式化简以减少逻辑门的数量。假设一个逻辑表达式为F=AB+AC+BC，以下哪种化简方法能够得到最简形式？（）A.运用布尔代数定律B.卡诺图法C.公式推导法D.以上方法都可以二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明在多路选择器的功耗分析中，影响功耗的因素和降低功耗的方法。2、（本题5分）详细阐述在同步时序电路中，时钟信号的作用是什么，以及如何确保电路在时钟控制下正确地工作。3、（本题5分）深入分析在数字电路设计中，如何使用卡诺图来化简逻辑函数，给出具体的化简步骤，并举例说明其优势。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能检测输入的十八位二进制数中是否存在连续十个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的6位二进制数转换为余3码，给出逻辑表达式和电路连接。3、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到9的循环计数，并在特定状态下输出控制信号。4、（本题5分）设计一个能将8位二进制数转换为ASCII码的组合逻辑电路，给出逻辑表达式和电路实现。5、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个16位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）设计一个数字电