广安职业技术学院《数字雕塑》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字雕塑》2023-2024学年第一学期期末试卷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1分，共15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、在数字逻辑电路的实现中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了广泛的应用。以下关于可编程逻辑器件的描述，错误的是（）A.CPLD结构简单，适合实现规模较小的逻辑电路B.FPGA具有更高的灵活性和集成度，适合复杂的数字系统设计C.可编程逻辑器件在使用前需要进行编程，可以通过硬件描述语言或原理图输入等方式D.一旦可编程逻辑器件被编程，就不能再进行修改，除非更换器件2、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行解码，将编码后的信号恢复为原始数据。以下哪种解码器可能是最常用的？（）A.二进制解码器，将输入的二进制编码转换为对应的输出B.格雷码解码器，将格雷码转换为二进制C.BCD解码器，将BCD码转换为十进制D.以上解码器都很常用，取决于输入编码的类型3、对于一个异步清零的计数器，清零信号的有效时间应该满足什么条件？（）A.小于时钟周期B.大于时钟周期C.与时钟周期无关D.以上都不对4、数字逻辑中的移位寄存器可以实现数据的存储和移位操作。假设一个8位的串行输入并行输出移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，依次输入数据10110101。当完成输入后，并行输出的数据是什么？（）A.10110101B.01011010C.10101101D.011010115、想象一个数字系统，需要对两个4位二进制数进行加法运算，并输出结果。在设计这个加法器时，需要考虑速度、成本和复杂性等因素。以下哪种加法器结构可能是最合适的？（）A.半加器级联组成的加法器，结构简单但速度较慢B.全加器级联组成的加法器，速度较快但使用的逻辑门较多C.并行加法器，能够同时处理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作实现的加法器，算法复杂但节省硬件资源6、对于一个3位的环形计数器，初始状态为100，经过3个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.001B.010C.100D.1117、已知一个逻辑函数的表达式为F=A⊕B⊕C⊕D，若A=1，B=0，C=1，D=0，则F的值为？（）A.0B.1C.不确定D.以上都不对8、在数字逻辑中，对于一个复杂的逻辑电路，需要进行故障诊断和排除。以下哪种方法可能是最常用的故障定位手段？（）A.观察输出信号的异常B.测量关键节点的电压和波形C.替换可疑的元器件D.以上方法都经常使用9、在数字系统中，数字信号具有离散的数值和特定的时间间隔。以下关于数字信号特点的描述中，正确的是（）A.抗干扰能力强B.便于存储和处理C.精度高D.以上都是10、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11、对于一个JK触发器，若J=K=1，在时钟脉冲作用下，其输出状态？（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转12、加法器是数字电路中用于实现加法运算的重要部件。在半加器和全加器中，以下关于半加器的描述中，错误的是（）A.半加器不考虑来自低位的进位B.半加器的输出包括本位和以及向高位的进位C.半加器可以由异或门和与门组成D.半加器的功能比全加器简单13、JK触发器是一种功能较为完善的触发器。以下关于JK触发器的特性，错误的是（）A.当J=K=0时，触发器保持原状态B.当J=K=1时，触发器实现翻转功能C.JK触发器的触发方式可以是上升沿触发，也可以是下降沿触发D.JK触发器在时钟脉冲作用下，输出状态一定会改变14、在数字逻辑中，同步时序电路和异步时序电路有不同的特点。假设我们正在比较这两种电路。以下关于同步时序电路和异步时序电路的描述，哪一项是不准确的？（）A.同步时序电路使用统一的时钟信号来控制状态的转换B.异步时序电路的状态转换不依赖于统一的时钟，而是由输入信号的变化直接触发C.同步时序电路的速度比异步时序电路快，因为不需要等待输入信号的稳定D.异步时序电路的设计比同步时序电路简单，但容易出现竞争冒险和不稳定的情况15、考虑一个8选1数据选择器，当地址输入为101时，以下哪种数据输入将被输出？（）A.第1路输入B.第3路输入C.第5路输入D.第7路输入二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明在多路选择器的功耗分析中，影响功耗的因素和降低功耗的方法。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个加法器的进位链，提高加法运算的速度。3、（本题5分）详细说明在多路选择器的低电压工作设计中，需要解决的问题和方法。4、（本题5分）详细说明在数字电路的性能优化中，从电路结构和逻辑化简等方面可以采取哪些措施来提高速度和降低功耗。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个简单的数字电路，能够对两个4位二进制数进行相加，并输出结果。要求使用基本的逻辑门（与门、或门、非门等）实现，分析其工作原理，计算电路的延迟和功耗，并探讨如何优化电路以提高性能。2、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对光纤通信信号的编码和解码。全面分析光纤通信的特点和编码方式，讨论如何通过数字逻辑实现高速、可靠的数据传输。3、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于将BCD码转换为二进制码。详细阐述转换的算法和逻辑过程，通过真值表和逻辑表达式进行验证，并画出逻辑电路图。分析该电路在数字显示和数字计算中的重要性。4、（本题5分）设计一个编码器，将8个输入信号编码为3位二进制输出。详细描述编码规则，分析其逻辑功能，并画出逻辑电路图。探讨这种编码器在数据压缩和通信系统中的应用，以及如何提高编码效率和减少编码误差。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的音频信号进行频谱分析。分析频谱分析的基本原理和方法，如快速傅里叶变换（FFT），以及如何在数字电路中实现频谱计算和显示，为音频处理提供依据。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个计数器，能够实现从0到262143的计数，并在特定状态下进行计数范围的扩展。2