拉萨师范高等专科学校《数字逻辑》2023-2024学年第一学期期末试卷

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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批阅人一、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、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为电路设计提供了更大的灵活性。以下关于PLD的描述，错误的是（）A.PLD可以通过编程来实现不同的逻辑功能B.CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是常见的PLD类型C.PLD的编程过程复杂，需要专业的硬件知识和工具D.一旦对PLD进行编程，其逻辑功能就不能再更改2、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3、已知一个JK触发器的J=0，K=1，在时钟脉冲的下降沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转4、想象一个数字系统中，需要对一个高频的数字信号进行分频，得到较低频率的信号。以下哪种分频器的实现方式可能是最有效的？（）A.计数器式分频器，通过计数实现分频，简单可靠B.移位寄存器式分频器，利用移位操作分频，速度较快C.基于锁相环的分频器，能够实现高精度分频，但电路复杂D.以上分频器方式效果相同，可以任意选择5、计数器是数字电路中常用的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的描述，不正确的是（）A.计数器可以按照计数进制分为二进制计数器、十进制计数器等B.异步计数器的计数速度比同步计数器快C.计数器可以通过反馈清零或置数实现特定的计数范围D.计数器的设计可以基于触发器和门电路6、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7、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08、数字逻辑中的加法器可以实现两个二进制数的相加。一个4位二进制加法器，当两个输入都为最大的4位二进制数时，输出结果会产生进位吗？（）A.会产生进位B.不会产生进位C.不确定D.根据加法器的类型判断9、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的可测试性。如果要设计一个易于测试的电路，以下哪种原则是应该遵循的？（）A.尽量减少内部节点的数量B.增加测试点，便于观测内部信号C.使电路的功能尽可能简单D.以上原则都对提高电路的可测试性有帮助10、在一个数字电路中，使用了多个触发器来存储数据。关于触发器的工作特性，以下哪种描述是准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿时根据输入值改变状态B.JK触发器在输入J=K=1时，会保持原状态C.T触发器只有在输入为1时才改变状态D.以上触发器的描述都不准确11、在数字逻辑中，代码转换是常见的操作。以下关于二进制编码与格雷码转换的描述中，错误的是（）A.格雷码是一种无权码B.二进制码转换为格雷码时，相邻位的变化只有一位C.格雷码转换为二进制码时，可以通过直接按位转换实现D.格雷码常用于减少数字电路中的错误12、若一个D/A转换器的分辨率为0.01V，满量程输出为10V，则其输入数字量的位数至少为：（）A.8位B.10位C.12位D.16位13、想象一个数字系统中，需要对输入的8位二进制数进行编码，将其转换为3位的二进制编码。在选择编码方式时，需要考虑编码的唯一性和容错性等因素。以下哪种编码方式可能是最合适的？（）A.格雷码，相邻数值的编码只有一位不同，具有良好的容错性B.8421码，是常见的二进制编码方式，但相邻数值变化可能多位不同C.余3码，在8421码基础上加上3得到，计算复杂D.随机编码，编码方式不固定，难以保证唯一性和规律14、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15、考虑一个数字电路中的移位寄存器，它可以实现数据的左移、右移和并行输入输出。如果需要在每个时钟脉冲将数据左移一位，并在最右边补0，以下哪种移位寄存器能够满足这个要求？（）A.单向移位寄存器，只能左移B.双向移位寄存器，可选择左移或右移C.环形移位寄存器，数据循环移动D.以上移位寄存器都可以实现二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释在数字电路中如何处理多个时钟域之间的同步问题，确保数据的正确传输。2、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个计数器的计数方向控制功能。3、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何处理信号的延迟和时序偏差，以保证电路的正确性。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，能够实现对输入的图像数据进行边缘检测。分析边缘检测算法在数字电路中的实现方式，如Sobel算子或Canny算子，以及如何处理图像数据的并行性和实时性要求。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的二进制数进行格雷码编码和解码。分析格雷码的编码和解码规则，以及在电路中实现这两种操作的逻辑关系，探讨如何提高编码和解码的速度和效率。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的视频信号进行压缩编码。分析视频压缩的基本原理和算法，如帧内预测、帧间预测等，以及在数字电路中实现这些算法的关键技术和挑战。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的8位二进制数进行逻辑取反操作，并输出结果。仔细说明逻辑取反的规则和电路实现方式，考虑如何处理输入数据的位宽变化和扩展。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的8位格雷码转换为二进制码。详细分析格雷码和二进制码之间的转换规则，以及在电路中实现这种转换所需要的逻辑运算和门电路的连接方式。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题1