山东圣翰财贸职业学院《数字图形设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字图形设计》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20个小题，每小题1分，共20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、对于一个同步时序逻辑电路，若时钟周期为20ns，在一个时钟周期内，电路完成了一次状态转换和输出更新，那么该电路的工作频率是多少？（）A.50MHzB.20MHzC.5MHzD.2MHz2、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。在寄存器中，以下说法错误的是（）A.寄存器可以由多个D触发器组成B.寄存器可以实现数据的并行输入和并行输出C.移位寄存器可以实现数据的左移或右移操作D.寄存器中的数据在断电后会自动丢失3、在数字系统中，需要实现一个逻辑函数F=Σm(0,2,4,6)，以下哪种逻辑门的组合可以最简单地实现这个函数？（）A.与门和或门B.与非门和或非门C.异或门和同或门D.以上组合都不能简单实现4、对于一个同步时序逻辑电路的状态表，若存在两个状态在同一输入下转换到同一后继状态，则这两个状态是？（）A.等价状态B.不等价状态C.不确定D.以上都不对5、逻辑门是数字电路的基本组成单元。假设我们正在分析一个由逻辑门组成的电路。以下关于逻辑门的描述，哪一项是不正确的？（）A.与门的输出只有在所有输入都为1时才为1，否则为0B.或门的输出只要有一个输入为1时就为1，只有所有输入都为0时才为0C.非门的作用是将输入的逻辑值取反D.异或门的输出在输入相同为0，输入不同为1，其功能可以用与、或、非门组合实现，并且组合方式是唯一的6、译码器是编码器的逆过程，它将编码输入转换为特定的输出信号。对于译码器，以下叙述错误的是（）A.译码器可以将二进制编码转换为对应的十进制数B.译码器的输出通常是低电平有效，即输出为低电平时表示有效C.译码器可以用于驱动数码管显示数字D.译码器的输入位数决定了其输出信号的数量7、在组合逻辑电路设计中，要实现一个两输入异或逻辑功能，如果用与非门和或非门来实现，最少需要几个门？（）A.3B.4C.5D.68、在数字系统中，一个能够存储8位二进制信息的寄存器，至少需要：（）A.8个触发器B.4个触发器C.16个触发器D.2个触发器9、数字逻辑中的格雷码具有相邻编码值只有一位变化的特点。假设从二进制编码000转换为格雷码，转换后的结果是什么？（）A.000B.001C.100D.01010、在数字逻辑设计中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争冒险的描述中，错误的是（）A.竞争冒险是由于信号传输延迟引起的B.可以通过增加冗余项来消除竞争冒险C.所有的数字电路都可能出现竞争冒险现象D.竞争冒险不会影响电路的正常功能11、在数字逻辑电路的故障诊断中，有多种方法可以使用。以下关于故障诊断方法的描述，错误的是（）A.可以通过观察电路的输出信号是否符合预期来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪等工具对电路中的信号进行监测和分析C.可以采用替换法，逐个更换可能故障的元器件来确定故障位置D.故障诊断只需要依靠经验和直觉，不需要遵循任何科学的方法和流程12、在数字系统中，数制转换是常见的操作。以下关于数制转换的描述，不正确的是（）A.可以通过除基取余法将十进制转换为二进制B.二进制转换为八进制时，每三位二进制数对应一位八进制数C.十六进制转换为十进制可以通过位权相加法D.不同数制之间的转换总是精确无误的13、假设要设计一个数字电路来实现一个8选1的数据选择器。以下哪种逻辑门的组合可能是最常用的？（）A.与门和或门的组合，构建选择逻辑B.非门和与门的组合，实现反相和选择功能C.或门和异或门的组合，产生选择信号D.以上组合都不常用14、假设要设计一个数字电路来检测一个8位二进制数中1的个数是否大于4。以下哪种方法可能是最有效的？（）A.使用逐位判断和计数器来统计1的个数，然后进行比较B.将二进制数转换为十进制，然后与4比较C.通过复杂的逻辑运算直接得出结果，不进行计数D.无法通过简单的数字电路实现此功能15、在数字逻辑电路中，假设我们要设计一个加法器来计算两个4位二进制数的和。考虑到速度和复杂度的平衡，以下哪种加法器结构通常是较为理想的选择？（）A.半加器级联B.全加器级联C.并行加法器D.串行加法器16、对于一个用VHDL描述的数字逻辑电路，以下哪种数据类型通常用于表示二进制数？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean17、在数字系统中，若要将一个8位的二进制补码表示的数转换为原码，以下哪个步骤是正确的？（）A.先取反，再加1B.直接取反C.先减1，再取反D.以上都不对18、在数字逻辑中，时序逻辑电路与组合逻辑电路的重要区别在于时序逻辑电路具有记忆功能。以下关于时序逻辑电路特点的描述中，正确的是（）A.输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的过去状态B.通常包含触发器等存储元件C.其行为可以用状态转换图和状态表来描述D.以上都是19、数字逻辑中的编码器可以将多个输入信号编码为较少的输出信号。一个16线-4线编码器，当输入为特定值时，输出的二进制编码是什么？（）A.根据编码器的编码规则确定输出编码B.输出编码是随机的C.不确定D.根据编码器的类型判断20、在数字逻辑设计中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，可通过依次：（）A.与相邻位异或B.与相邻位或C.与相邻位与D.与相邻位同或二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在数字系统中，解释如何利用数字逻辑实现数字信号的调制和解调的硬件加速，举例说明加速方法和效果。2、（本题5分）解释在数字系统中什么是数字信号的采样定理，以及如何确定合适的采样频率。3、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑函数的卡诺图化简中的无关项处理。4、（本题5分）说明在数字系统中如何进行数字信号的调制和解调，例如ASK调制和解调。5、（本题5分）深入解释在数字逻辑中，编码器和译码器的工作原理和功能，它们在信息处理中的重要性体现在哪里。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用计数器和数据选择器设计一个能产生随机数字序列的电路，画出逻辑图和随机生成原理。2、（本题5分）设计一个能判断输入的10位二进制数是否为斐波那契数列中的数的逻辑电路，列出真值表和逻辑表达式。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个17位二进制数是否为特定类型的质数。4、（本题5分）设计一个能对输入的8位二进制数进行奇偶校验的电路，输出校验结果，用逻辑门实现，画出逻辑图。5、（本题5分）设计一个译码器，将15位二进制输入信号译码为32768个输出信号。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）给定一个数字系统的资源利用率报告，分析各个逻辑资源（如门、触发器、乘法器等）的使用情况。提出优化资源分配的建议，如资源共享、逻辑复用或模块重构，以提高资源利用率和降低成本。2、（本题10分）设计一个数字逻辑电路，实现两个2位