黄山学院《空间艺术数字化表现》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《空间艺术数字化表现》2023-2024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，三态门常用于实现总线的连接。以下关于三态门的描述中，不正确的是（）A.三态门有高电平、低电平和高阻态三种输出状态B.三态门可以实现多个设备共享数据总线C.当三态门处于高阻态时，相当于与总线断开D.三态门的控制信号决定了其输出状态2、考虑到一个数字信号处理系统，需要对输入的数字信号进行滤波和变换操作。这些操作通常基于特定的数字逻辑算法和电路实现。为了实现高性能的数字信号滤波，以下哪种数字逻辑电路类型是首选？（）A.加法器B.乘法器C.计数器D.寄存器3、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，它包含存储元件，能够记住过去的输入信息。常见的时序逻辑电路有触发器、计数器和寄存器等。在一个D触发器中，当时钟脉冲上升沿到来时，如果D输入端的值为1，那么输出Q的值将：（）A.保持不变B.变为0C.变为1D.不确定，取决于之前的状态4、在数字系统中，计数器的级联可以实现更大范围的计数。例如，将两个4位计数器级联，可以得到一个8位计数器。在级联时，需要注意低位计数器的进位信号连接到高位计数器的计数输入端。当低位计数器从1111计数到0000时，会产生一个进位信号。以下关于计数器级联的描述，正确的是：（）A.级联后的计数器计数速度变慢B.级联后的计数器的最大计数值不变C.级联后的计数器的时钟信号相同D.级联后的计数器的工作方式不变5、现场可编程门阵列（FPGA）是一种大规模的可编程逻辑器件。关于FPGA的结构，以下说法不正确的是（）A.FPGA由可编程逻辑块、输入输出块和互连资源组成B.可编程逻辑块是FPGA的基本逻辑单元C.FPGA的布线资源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通过硬件描述语言进行编程6、当设计一个数字逻辑电路来比较两个4位二进制数的大小关系时，以下哪种电路结构和逻辑门的组合可能是最有效的（）A.使用多个比较器级联B.仅使用与门和或门C.通过加法器计算差值判断D.以上方法都效率低下7、考虑数字逻辑中的时序逻辑电路的稳定性，假设一个时序电路在工作过程中出现了不稳定的状态跳转。以下哪个因素最可能是导致这种不稳定的原因（）A.输入信号的噪声B.时钟信号的抖动C.逻辑门的延迟D.以上因素都有可能8、在数字逻辑电路的时序分析中，假设一个时序电路由多个触发器和组合逻辑组成，需要确定其建立时间、保持时间和时钟到输出的延迟等参数。这些参数对于电路的正确运行和性能评估至关重要。以下哪种工具或方法在进行时序分析时是必不可少的？（）A.逻辑模拟器B.硬件描述语言C.示波器D.频谱分析仪9、对于一个同步清零的计数器，在清零信号有效时，计数器的状态会立即变为多少？（）A.0B.最大计数值C.随机值D.保持不变10、逻辑门是数字电路的基本单元，常见的逻辑门有与门、或门、非门等。对于与非门和或非门，以下说法错误的是（）A.与非门是先进行与运算，然后对结果取非B.或非门是先进行或运算，然后对结果取非C.与非门和或非门都可以由与门、或门和非门组合而成D.与非门和或非门在逻辑功能上是完全相同的11、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12、在数字逻辑的时序分析中，假设一个时序电路的建立时间和保持时间不满足要求。以下哪种措施能够有效地改善时序性能？（）A.增加时钟频率B.优化逻辑电路C.插入缓冲器D.以上措施结合使用13、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，其输出不仅取决于当前的输入，还与电路的原有状态有关。以下关于时序逻辑电路的说法中，错误的是（）A.触发器是构成时序逻辑电路的基本单元B.计数器是一种常见的时序逻辑电路C.时序逻辑电路中一定包含存储元件D.时序逻辑电路的输出与输入的变化是同步的14、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15、在数字逻辑电路的设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的有效工具。卡诺图通过相邻最小项的合并来实现逻辑函数的化简。对于一个具有4个变量的逻辑函数，其卡诺图中相邻的两个最小项可以合并消去：（）A.0个变量B.1个变量C.2个变量D.3个变量二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明在数字电路中如何实现乘法运算，例如使用移位相加的方法。2、（本题5分）深入分析在时序逻辑电路的状态化简中，如何合并等价状态以简化状态转换图和逻辑电路。3、（本题5分）详细说明在多路选择器的容错设计中，如何实现故障自诊断和自恢复功能。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对卫星通信信号的解调和解码。全面分析卫星通信的特点和协议要求，讨论如何通过数字逻辑实现信号的捕获、跟踪和数据恢复。2、（本题5分）有一个数字通信系统中的差错控制编码模块，采用循环冗余校验（CRC）码。分析CRC码的生成和校验原理，设计相应的数字电路实现差错检测和纠错功能。探讨如何选择合适的生成多项式和提高校验的可靠性。3、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对无线通信信号的解调。仔细分析解调算法和电路实现，包括载波恢复、同步检测等模块的逻辑设计，研究如何提高解调性能和抗干扰能力。4、（本题5分）使用计数器和逻辑门构建一个数字频率计，能够测量输入信号的频率。分析频率测量的原理和电路实现，包括计数时间的选择和精度的计算，以及如何提高频率计的测量范围和分辨率。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的两个16位二进制数进行大小比较，并按照从大到小的顺序输出。深入分析比较和排序的逻辑过程，说明电路中如何实现比较和交换操作。考虑如何优化电路以减少比较次数和提高排序速度。四、设计题（本大题