淮南师范学院《数字电路技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字电路技术》2023-2024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2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、在数字系统中，计数器是常见的功能模块。假设我们正在设计一个计数器。以下关于计数器的描述，哪一项是不正确的？（）A.计数器可以按照二进制、十进制等不同的进制进行计数B.同步计数器和异步计数器在计数速度和稳定性上可能存在差异C.可以通过级联多个计数器来实现更大范围的计数D.计数器的计数容量是固定的，不能通过外部控制信号进行改变2、在数字电路中，竞争冒险现象可能会导致输出出现错误。假设我们正在分析一个存在竞争冒险的电路。以下关于竞争冒险的描述，哪一项是不正确的？（）A.竞争冒险产生的原因是由于信号在逻辑门电路中的传输延迟不同B.可以通过增加冗余项、接入滤波电容等方法消除竞争冒险C.竞争冒险只会在组合逻辑电路中出现，时序逻辑电路中不会出现D.只要逻辑电路的设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象3、考虑一个由与非门组成的基本RS触发器，当R=0，S=1时，触发器的输出状态为：（）A.置0B.置1C.保持不变D.不确定4、考虑到一个数字信号的传输和接收系统，需要对信号进行编码以提高传输效率和抗干扰能力。假设采用了曼彻斯特编码方式，在接收端需要相应的解码电路来恢复原始数据。以下关于曼彻斯特编码的特点，哪个描述是正确的？（）A.每个时钟周期都有跳变B.编码效率高C.无自同步能力D.抗干扰能力差5、假设正在设计一个用于加密和解密的数字逻辑电路，需要实现复杂的加密算法和逻辑运算。加密和解密的过程要求高度的安全性和准确性。为了确保加密电路的安全性和性能，以下哪个因素是在设计过程中需要重点考虑的？（）A.逻辑门的速度B.电路的功耗C.加密算法的复杂度D.密钥的管理和保护6、数字逻辑中的加法器可以进行多位二进制数的相加。一个16位二进制加法器，当两个输入都为最大的16位二进制数时，输出结果会产生几个进位？（）A.一个进位B.两个进位C.不确定D.根据加法器的类型判断7、在数字逻辑电路中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。一个8位左移寄存器，当输入为特定的二进制数时，经过多次时钟脉冲后，输出会发生什么变化？（）A.输出的数据依次向左移动B.输出的数据依次向右移动C.不确定D.输出的数据保持不变8、在数字逻辑中，数字系统的可靠性和稳定性是非常重要的。以下关于提高数字系统可靠性的方法，错误的是（）A.采用冗余技术，增加备份部件B.优化电路设计，减少竞争冒险C.提高电源稳定性，减少电源噪声D.为了降低成本，可以使用质量较差的元器件9、在数字逻辑的时序逻辑电路中，触发器是存储单元。假设一个D触发器的D输入端在时钟上升沿之前为高电平，在上升沿时变为低电平。以下关于触发器输出端Q的状态变化，哪个是正确的（）A.Q在上升沿变为高电平B.Q在上升沿变为低电平C.Q保持原来的状态不变D.Q的状态不确定10、考虑数字逻辑中的译码器，假设使用3线-8线译码器来实现一个函数。以下关于译码器的功能和应用，哪个说法是准确的（）A.译码器只能将二进制编码转换为十进制输出B.译码器可以用于实现组合逻辑函数C.译码器的输出始终是固定的几种组合D.译码器不能用于数据分配11、编码器是一种将输入信号转换为编码输出的组合逻辑电路。以下关于编码器的说法，错误的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时，可能会产生错误的输出B.优先编码器可以解决普通编码器的输入冲突问题C.编码器可以将十进制数转换为二进制编码D.编码器的输出位数总是与输入信号的数量相同12、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13、计数器不仅可以进行加法计数，还可以进行减法计数或者可逆计数。在一个可逆计数器中，可以通过控制信号来决定计数的方向。当控制信号为1时进行加法计数，为0时进行减法计数。假设初始值为5，控制信号先为1计数3次，再为0计数2次，计数器的最终值为：（）A.6B.7C.8D.914、在数字电路中，能够实现将输入的高、低电平编码为二进制代码的电路是？（）A.优先编码器B.普通编码器C.译码器D.数据选择器15、已知一个数字系统采用8位二进制补码表示整数，那么其能表示的数值范围是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到255二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入解释在数字电路的电磁兼容性整改中，针对超标问题的解决措施。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中数据选择器和数据分配器的低功耗设计策略，如电源门控和动态电压频率调整。3、（本题5分）详细说明在数字逻辑中，如何判断一个逻辑表达式是否可以化简，以及化简的原则和方法有哪些。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16位的二进制计数器，具有计数使能和复位功能。深入分析计数器的计数逻辑和控制信号的作用，说明电路中如何实现有效的计数控制和状态复位。2、（本题5分）给定一个包含组合逻辑和时序逻辑的数字系统，分析其在不同输入条件下的输出响应。绘制时序图，解释信号的传播延迟、建立时间和保持时间等概念对系统性能的影响，探讨如何优化系统以提高工作速度。3、（本题5分）有一个数字图像处理系统中的图像锐化模块，需要增强图像的边缘和细节。分析图像锐化的算法和原理，如拉普拉斯算子等。设计相应的数字电路实现图像锐化功能，探讨如何避免锐化过程中产生的噪声和过度增强。4、（本题5分）有一个数字电路，使用T触发器和计数器实现频率合成功能。分析频率合成的原理和参数设置，给出触发器和计数器的配置和逻辑连接，画出时序图进行解释。讨论该电路在通信系统和电子仪器中的应用。5、（本题5分）给定一个数字信号处理系统，需要对输入的音频信号进行滤波。设计一种数字滤波器（如低通、高通、带通等），并分析其滤波特性和频率响应。同时，设计相应的数字电路实现滤波器功能，说明如何在硬件中进行乘法和加法运算以实现滤波效果。四、设计题（本大