武汉城市职业学院《数字逻辑与集成设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑与集成设计》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一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的描述，错误的是（）A.计数器可以按照计数方式分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器B.同步计数器的计数速度比异步计数器快，因为所有触发器同时翻转C.计数器的计数容量取决于触发器的个数和计数方式D.计数器在工作过程中不会出现误计数的情况2、对于一个用VerilogHDL描述的数字逻辑电路，以下哪种语句通常用于描述组合逻辑？（）A.alwaysB.initialC.assignD.module3、在数字逻辑电路的优化设计中，假设一个逻辑电路可以通过多种方式实现相同的功能。以下哪个因素通常是优化时首要考虑的（）A.电路的复杂程度B.元器件的成本C.电路的速度D.以上因素同等重要4、在数字逻辑中，卡诺图是一种用于简化逻辑函数的工具。假设要简化一个包含4个变量的逻辑函数，使用卡诺图进行化简时，以下哪种情况可能会导致化简结果不是最简形式？（）A.圈合并的规则使用不当B.变量的排列顺序不正确C.卡诺图中的1分布不规则D.只要使用卡诺图，就一定能得到最简形式5、对于一个16进制计数器，要实现从0计数到F，需要多少个时钟脉冲？（）A.15B.16C.31D.326、在数字逻辑中，组合逻辑电路的冒险现象可以通过多种方法进行消除。假设我们正在尝试消除冒险。以下关于冒险消除的描述，哪一项是不正确的？（）A.增加冗余项可以消除逻辑函数中的冒险，但可能会增加电路的复杂性B.引入选通脉冲可以在关键信号稳定时进行输出，避免冒险C.更改逻辑设计，使其在输入变化时不会产生过渡状态，可以消除冒险D.冒险现象是组合逻辑电路固有的，无法完全消除，只能尽量减少其影响7、在数字逻辑中，逻辑表达式的化简是一项重要的工作。以下关于逻辑表达式化简方法的描述中，错误的是（）A.可以使用公式法进行化简B.卡诺图法只能用于化简与或表达式C.代数法化简需要熟练掌握逻辑运算的规则D.无论使用哪种方法，化简的结果应该是唯一的8、对于一个由D触发器构成的移位寄存器，如果要实现串行输入并行输出，最少需要几个D触发器？（）A.2B.4C.8D.169、数字逻辑中的ROM（只读存储器）可以存储固定的数据。假设一个8×4的ROM，其地址线有3条，数据线有4条。当输入地址为010时，输出的数据可能是什么？（）A.0000B.0101C.1111D.以上都有可能10、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行编码，以提高数据传输的效率和可靠性。以下哪种编码方式可能是最优的考虑？（）A.曼彻斯特编码，每个时钟周期都有跳变，便于同步但效率较低B.差分曼彻斯特编码，解决了曼彻斯特编码的部分缺点，但实现复杂C.NRZ编码，简单直接但同步困难D.以上编码方式各有优缺点，需要根据具体应用选择11、在数字逻辑中，数制转换是基本的操作。将二进制数转换为十进制数时，以下方法错误的是（）A.按位权展开相加B.先转换为十六进制，再转换为十进制C.直接将每一位乘以2的相应幂次然后相加D.利用特定的转换公式进行计算12、竞争冒险是数字电路中可能出现的一种现象，会导致输出出现不应有的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输的延迟不同导致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.竞争冒险不会对数字电路的功能产生实质性的影响，因此可以忽略不计D.在数字电路的设计和分析中，需要考虑竞争冒险的可能性，并采取相应的措施13、在数字电路中，锁存器和触发器都可以存储数据。假设我们正在比较锁存器和触发器。以下关于锁存器和触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.锁存器是电平敏感的存储器件，触发器是边沿敏感的存储器件B.锁存器在输入信号有效期间，输出会随着输入的变化而变化；触发器在时钟边沿时才会改变状态C.锁存器和触发器的电路结构相似，只是触发方式不同D.锁存器比触发器的抗干扰能力强，更适合在噪声环境中使用14、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(1,3,5,7,9,11,13,15)，结果为？（）A.1B.0C.A+BD.A'B'15、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16、在数字逻辑中，若要将一个8位二进制数扩大4倍，可采用的方法是：（）A.左移2位B.右移2位C.乘以4D.除以417、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18、对于数字逻辑中的译码器，假设一个系统需要将4位二进制输入译码为16个输出信号。以下哪种译码器能够有效地完成这个任务？（）A.2-4译码器B.3-8译码器C.4-16译码器D.8-256译码器19、在数字电路的触发器设计中，假设需要一个能够在时钟上升沿触发并且具有异步置位和复位功能的触发器。以下哪种触发器符合这些要求？（）A.D触发器B.JK触发器C.T触发器D.SR触发器20、若要设计一个能对两个8位二进制数进行减法运算并判断结果是否为零的电路，以下哪种集成电路可能是首选？（）A.74LS283B.74LS194C.74LS00D.74LS0821、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述时序逻辑行为的模型。以下关于有限状态机的描述中，正确的是（）A.由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以用状态图和状态表来描述C.能够实现复杂的控制逻辑D.以上都是22、在数字系统中，要将一个4位的二进制数转换为格雷码，以下转换方式正确的是：（）A.直接按位取反B.相邻位异或C.相邻位相加D.整体乘以223、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24、D触发器是一种常见的触发器，其特点是在时钟脉冲作用下，输出跟随输入变化。对于D触发器，以下描述错误的是（）A.D触发器可以由JK触发器转换而来B.D触发器的逻辑功能比JK触发器简单C.D触发器常用于数据的锁存和同步D.D触发器的输出状态在每个时钟脉冲到来时都一定会翻转25、在数字逻辑电路中，三态门具有特殊的功能。以下关于三态门的描述中，正确的是（）A.输出有高电平、低电平和高阻态三种状态B.三态门常用于实现数据的双向传输C.三态门的控制端控制输出的状态D.以上都是二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明在多路分配器的控制信号生成中，如何根据特定逻辑产生准确的控制信号。2、（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。3、（本题5分）说明在数字系统中如何进行数字信号的数字滤波，去除噪声。4、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何利用逻辑综合工具将硬件描述语言转换为门级电路。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能判断输入的4位二进制数是否为素数的逻辑电路，列出真值表和逻辑表达式。2、（本题5分）用JK触发器和逻辑门设计一个能实现状态跳转的电路，根据输入条件跳转到特定状态，画出状态图。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）设计一个数字电路，能够对输入的8位二进制数进行奇偶校验，当输入数据中1的个数为奇数时输出1，否则输出0，并画出逻辑电路图。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的7位二进制数进行加密，加密规则为每个位与相邻的位进行异或操作，输出加密后的7位二进制数，画出逻辑电路图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个简单的数字电路，能够实现对两个4位二进制数进行相加，并输出结果。分析该电路的工作原理，包括使用的逻辑门、进位机制等。同时，考虑如何优化