北方工业大学《数字系统设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页北方工业大学《数字系统设计》

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、在数字逻辑电路中，对于一个由与非门组成的基本RS触发器，当输入R=0，S=0时，触发器的输出状态将保持不变，那么以下哪种情况可能导致输出状态的不确定？（）A.输入同时变为R=1，S=1B.输入变为R=1，S=0C.输入变为R=0，S=1D.以上都不是2、对于一个JK触发器，当J=1，K=1，在时钟脉冲作用下，其输出状态将：（）A.翻转B.置0C.置1D.保持不变3、在数字逻辑中，若要将一个十进制数37转换为二进制数，其结果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.1001114、已知一个8选1数据选择器，地址输入端有3位，当输入地址为101时，输出的数据是哪个输入通道的数据？（）A.第1个B.第3个C.第5个D.第7个5、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6、数字逻辑是计算机科学和电子工程的重要基础，它主要研究数字信号和数字电路的设计与分析。在数字逻辑中，二进制数是最基本的数值表示形式。以下关于二进制数的描述，错误的是（）A.二进制数只有0和1两个数字B.二进制数的位权是2的幂次方C.二进制数转换为十进制数可以通过位权展开相加的方法D.二进制数在进行算术运算时，规则比十进制数简单，所以在所有情况下都更适合进行计算7、已知一个逻辑函数的真值表，用最小项之和的形式表示该函数，其中最小项的个数取决于？（）A.输入变量的个数B.输出变量的个数C.函数的复杂程度D.以上都不是8、数字逻辑中的编码器可以分为多种类型，如二进制编码器、十进制编码器等。一个十进制-二进制编码器，当输入为十进制数7时，输出的二进制编码是什么？（）A.0111B.1110C.不确定D.根据编码器的类型判断9、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10、若一个数字电路的输入信号为连续变化的模拟信号，需要经过什么处理才能被数字电路识别？（）A.滤波B.放大C.量化D.编码11、数字逻辑中的寄存器可以用于存储数据。一个同步寄存器和一个异步寄存器的主要区别是什么？（）A.同步寄存器的存储操作与时钟同步，异步寄存器的存储操作与时钟不同步B.同步寄存器的存储速度快，异步寄存器的存储速度慢C.不确定D.同步寄存器和异步寄存器没有区别12、想象一个数字系统中，需要实现一个有限脉冲响应（FIR）滤波器。以下哪种实现方式可能是最常见的？（）A.使用乘法器和加法器构建直接型FIR滤波器B.采用递归结构实现FIR滤波器，节省硬件资源C.利用查找表实现FIR滤波器，提高速度D.以上方式都不常用于实现FIR滤波器13、在数字电路中，加法器是实现加法运算的重要部件。以下关于加法器的描述中，错误的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.可以通过多个半加器组成全加器D.加法器的运算速度与位数无关14、在数字逻辑中，三态门常用于总线结构中。如果要实现多个设备共享一条总线，并且避免总线冲突，以下哪种方式是正确的使用三态门的方法？（）A.只有一个设备的三态门处于使能状态，其他设备的三态门关闭B.所有设备的三态门同时处于使能状态C.随机控制设备的三态门使能，不考虑冲突D.以上方法都无法避免总线冲突15、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.以上都是二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中计数器的自启动特性和设计方法，通过具体例子说明如何确保计数器能够从任意初始状态进入有效计数状态。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）解释在数字逻辑中如何利用真值表来推导逻辑表达式，并举例说明。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的逻辑综合报告，分析综合过程中所做的优化和资源分配。探讨如何根据综合结果进一步改进电路设计，以满足性能、面积和功耗等方面的要求。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的数字比较器，能够比较两个有符号数的大小，并输出相应的比较结果。深入分析有符号数比较的逻辑和处理方法，说明电路中如何考虑符号位和数值位进行比较。3、（本题5分）使用计数器和数据选择器构建一个数字电路，能够实现对多个输入数据的顺序选择和输出。分析顺序选择的逻辑和电路实现，以及如何通过计数器控制数据选择器的切换顺序和时间间隔。4、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现两个2位二进制数的乘法运算。分析乘法运算的步骤，使用逻辑门和组合电路实现，并通过示例计算验证其正确性。思考该电路在数字信号处理和图像处理中的应用场景。5、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的加密和解密电路。深入剖析加密算法的选择和逻辑实现，解释加密和解密过程中的数据变换和密钥作用，研究如何提高加密电路的安全性和加密强度。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个能将