湘西民族职业技术学院《数字逻辑设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页湘西民族职业技术学院

《数字逻辑设计》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、在一个同步时序逻辑电路中，若时钟脉冲的频率为50MHz，一个状态持续的时间为20ns，那么该电路的状态数为：（）A.5B.10C.20D.502、在数字逻辑中，利用中规模集成电路（MSI）可以构建更复杂的逻辑电路。例如，使用计数器和译码器可以构建顺序脉冲发生器。以下关于顺序脉冲发生器的描述，正确的是：（）A.可以产生固定频率的脉冲序列B.输出脉冲的宽度是固定的C.输出脉冲的顺序是随机的D.可以根据需要产生特定顺序的脉冲3、在数字逻辑中，编码器用于将一组输入信号转换为二进制编码输出。例如，一个8线-3线编码器，有8个输入信号，它会将输入的8个信号编码为3位二进制输出。如果同时有多个输入信号有效，以下关于编码器输出的描述，正确的是：（）A.输出是随机的B.输出是无效的C.输出是多个有效编码的组合D.输出是优先级最高的输入信号的编码4、数字逻辑中的状态机有多种类型，如摩尔型和米利型。假设一个状态机用于检测输入序列中连续的1，以下哪种类型的状态机更适合？（）A.摩尔型B.米利型C.两者都可以D.两者都不适合5、在数字系统中，异步复位和同步复位是两种常见的复位方式。异步复位不受时钟信号的控制，而同步复位在时钟信号的有效沿进行复位操作。以下关于异步复位和同步复位的比较，正确的是：（）A.异步复位的可靠性高于同步复位B.同步复位更容易产生毛刺C.异步复位可能会导致亚稳态D.同步复位的设计更简单6、对于一个5位的二进制计数器，从0开始计数，经过30个时钟脉冲后，计数器的状态为：（）A.11110B.11101C.00011D.000007、时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别在于时序逻辑电路包含存储元件，其输出不仅取决于当前输入，还与电路的过去状态有关。以下关于时序逻辑电路的特点，不正确的是（）A.时序逻辑电路需要时钟信号来同步操作B.时序逻辑电路的分析和设计比组合逻辑电路更复杂C.由于存在存储元件，时序逻辑电路的功耗通常比组合逻辑电路低D.时序逻辑电路可以实现具有记忆功能的逻辑操作8、对于一个异步时序逻辑电路，与同步时序逻辑电路相比，其主要特点是？（）A.状态转换与时钟脉冲同步B.状态转换不受时钟脉冲控制C.电路结构更简单D.以上都不是9、对于一个异步复位的触发器，复位信号的撤销时间与时钟脉冲的关系会影响触发器的状态吗？（）A.会B.不会C.有时会D.以上都不对10、在数字逻辑电路中，触发器的状态转换取决于输入信号和时钟脉冲。JK触发器是一种功能较为强大的触发器。对于一个JK触发器，当J=1，K=0，在时钟脉冲的作用下，其输出状态将：（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转11、考虑数字电路中的乘法运算，假设要实现两个4位二进制数的乘法。以下哪种方法在硬件实现上可能较为复杂但速度较快？（）A.移位相加法B.阵列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法复杂度相近12、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13、在数字电路中，能够将输入的高、低电平编码为二进制代码的电路是？（）A.优先编码器B.普通编码器C.七段显示译码器D.以上都不是14、考虑到一个数字系统的电源管理，需要根据系统的工作状态动态地调整电源电压和电流，以实现节能和提高系统稳定性。假设通过数字逻辑电路来控制电源管理模块，以下哪种电源管理技术与数字逻辑电路的结合能够提供最佳的节能效果？（）A.动态电压频率调整（DVFS）B.睡眠模式C.电源关断D.以上都是15、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二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在数字系统中，说明如何利用数字逻辑实现数字信号的编码和解码，举例说明常见的编码和解码方式。2、（本题5分）解释在数字电路中如何处理数字信号的延迟补偿，保证信号的同步。3、（本题5分）阐述数字逻辑中时序逻辑电路的状态化简方法，通过具体例子说明状态合并和等效状态的判断。4、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的锁存器的透明特性和锁存条件，以及在电路中的应用注意事项。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现一个5位的乘法器，能够将两个5位二进制数相乘。详细描述乘法运算的算法和逻辑实现，通过真值表和逻辑表达式进行验证，并画出逻辑电路图。思考该乘法器在高性能计算和数字信号处理中的资源需求和优化方法。2、（本题5分）使用比较器和计数器设计一个数字电路，能够实现对输入信号的频率测量和范围判断。分析频率测量的原理和计数器的应用，以及如何通过比较器设置频率范围的阈值，输出相应的判断结果。3、（本题5分）给定一个数字系统的电磁兼容性（EMC）问题，分析可能的干扰源和耦合途径。提出解决EMC问题的数字逻辑设计方法和措施，包括布线规则、屏蔽技术等的应用。4、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的功耗评估报告，分析功耗的主要来源和分布。提出降低功耗的具体措施和优化方案，包括电源管理、时钟门控等技术的应用。5、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字信号加密传输系统。深入分析加密算法、传输协议和接收端的解密逻辑，解释如何保证信号在传输过程中的安全性和完整性。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个组合逻辑电路，判断一个22位二进制数是否满足特定的几何形状条件。2、（本题1