重庆三峡医药高等专科学校《数字逻辑与数字系统设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑与数字系统设计》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1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、在数字逻辑中，要用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个4输入2输出的逻辑函数，需要多少个可编程的与阵列单元？（）A.4B.8C.16D.322、对于一个T触发器，当T输入端为高电平时，在时钟脉冲的上升沿到来时，触发器的状态会发生怎样的变化？（）A.置0B.置1C.翻转D.保持不变3、在数字电路中，同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路各有特点。以下关于它们的比较，不正确的是（）A.同步时序逻辑电路的工作速度通常比异步时序逻辑电路快B.异步时序逻辑电路的设计比同步时序逻辑电路简单C.同步时序逻辑电路的抗干扰能力比异步时序逻辑电路强D.异步时序逻辑电路不存在时钟偏移问题，而同步时序逻辑电路存在4、在数字电路中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争冒险产生原因的描述中，不正确的是（）A.信号传输延迟B.逻辑门的传输时间不一致C.输入信号的变化同时到达逻辑门D.电路的设计不合理5、考虑数字逻辑中的数据选择器，假设一个系统需要从8个输入数据中根据3位选择信号选择一个输出。以下哪种数据选择器能够满足这个需求？（）A.4选1数据选择器B.8选1数据选择器C.16选1数据选择器D.32选1数据选择器6、在一个数字电路中，使用了多个触发器来存储数据。关于触发器的工作特性，以下哪种描述是准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿时根据输入值改变状态B.JK触发器在输入J=K=1时，会保持原状态C.T触发器只有在输入为1时才改变状态D.以上触发器的描述都不准确7、在数字电路设计中，需要对一个复杂的逻辑函数进行化简，以减少门电路的数量和降低成本。假设给定的逻辑函数为F=AB'C+A'BC+ABC'+A'B'C'，以下哪种方法可能是最有效的化简途径？（）A.运用卡诺图进行化简B.通过逻辑代数的基本定律和公式进行化简C.采用真值表分析化简D.随机尝试不同的运算组合进行化简8、在数字逻辑中，编码器和译码器有着不同的功能。假设我们正在使用编码器和译码器。以下关于编码器和译码器的描述，哪一项是不正确的？（）A.编码器将多个输入信号编码为较少位的输出信号B.译码器将输入的二进制代码转换为对应的输出信号C.优先编码器在多个输入同时有效时，只对优先级高的输入进行编码D.编码器和译码器的输入和输出位数是固定不变的，不能根据需求进行调整9、译码器是数字电路中的另一种重要器件。关于译码器的功能和应用，以下说法错误的是（）A.译码器可以将输入的编码转换为对应的输出信号B.译码器常用于地址译码和指令译码C.二进制译码器输入的编码位数和输出的信号数量相同D.译码器只能对特定的编码进行译码，不能处理任意的输入10、在数字电路中，竞争冒险现象可能会导致输出出现错误。假设我们正在分析一个存在竞争冒险的电路。以下关于竞争冒险的描述，哪一项是不正确的？（）A.竞争冒险产生的原因是由于信号在逻辑门电路中的传输延迟不同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.竞争冒险只会在组合逻辑电路中出现，时序逻辑电路中不会出现D.只要逻辑电路的设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象11、在数字逻辑中，乘法器是实现乘法运算的重要电路。以下关于乘法器实现方法的描述中，不正确的是（）A.可以使用移位相加的方法B.可以通过硬件电路直接实现C.乘法器的速度与位数成正比D.可以使用阵列乘法器提高速度12、对于一个由JK触发器构成的计数器，若要实现计数范围为0-7的循环计数，J和K的输入应该如何设置？（）A.特定的逻辑组合B.随机设置C.保持不变D.以上都不对13、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14、已知逻辑函数F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展开后为？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'15、在数字逻辑的教学和学习中，实验环节是非常重要的。以下关于数字逻辑实验的描述，正确的是（）A.数字逻辑实验可以帮助学生更好地理解理论知识，提高动手能力B.实验中只需要按照实验指导书的步骤进行操作，不需要思考和创新C.数字逻辑实验的结果一定是准确无误的，不会出现任何问题D.数字逻辑实验设备的先进程度决定了实验教学的质量和效果16、数字逻辑中的全加器可以实现三个一位二进制数的相加。一个全加器的输入为A=1，B=0，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不确定D.根据其他因素判断17、在数字逻辑电路中，使用集成电路芯片构建电路时，需要考虑芯片的引脚功能和连接方式。假设使用一个特定的译码器芯片，以下关于芯片引脚的理解和使用，哪个是正确的（）A.所有引脚的功能都是固定的，不能改变B.可以根据需要灵活配置某些引脚的功能C.引脚的连接顺序不影响电路功能D.以上说法都不正确18、在数字系统中，能够将输入的二进制代码转换为特定输出信号的电路称为？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器19、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20、假设正在研究数字电路的可靠性问题。随着电路的老化和环境的变化，电路可能会出现故障。为了提高电路的可靠性，以下哪种方法是有效的？（）A.采用冗余设计，增加备份组件B.定期对电路进行维护和检测C.优化电路的工作环境，减少外界干扰D.以上方法都可以提高数字电路的可靠性21、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(0,2,4,6,8,10,12,14)，最简与或表达式为？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'22、在复杂的数字系统中，常常采用层次化设计方法。以下关于层次化设计的描述，正确的是（）A.层次化设计将系统划分为多个层次，每个层次完成特定的功能B.层次化设计可以提高系统的设计效率和可维护性C.不同层次之间通过明确的接口进行通信和交互D.层次化设计是一种自顶向下的设计方法，不支持自底向上的设计过程23、对于数字电路中的编码器，假设一个系统需要将8个不同的输入信号编码为3位二进制代码。在这种情况下，以下哪种编码器能够满足要求并且具有较好的性能？（）A.普通编码器B.优先编码器C.二进制编码器D.十进制编码器24、数字系统的设计需要遵循一定的步骤和方法。假设我们正在设计一个简单的数字系统。以下关于数字系统设计的描述，哪一项是不准确的？（）A.首先需要明确系统的功能和性能要求，制定详细的设计方案B.然后进行模块划分和逻辑设计，使用硬件描述语言（HDL）进行描述C.设计完成后需要进行仿真验证，确保系统的功能正确无误D.数字系统的设计不需要考虑成本和可维护性，只要功能实现即可25、当研究数字逻辑中的时序逻辑电路时，假设一个电路需要根据输入信号的历史状态和当前输入来确定输出。以下哪种电路类型最适合实现这种功能？（）A.计数器B.寄存器C.移位寄存器D.状态机26、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的功耗。假设一个逻辑电路，通过优化逻辑表达式可以降低功耗，以下哪种优化方法可能最有效？（）A.减少逻辑门的数量B.降低工作电压C.减少信号的翻转次数D.以上方法效果相同27、在数字逻辑电路中，同步时序电路和异步时序电路有明显的区别。以下关于它们的描述，不正确的是（）A.同步时序电路使用统一的时钟信号来控制状态转换B.异步时序电路的状态转换不受统一时钟的控制C.同步时序电路的稳定性比异步时序电路好D.异步时序电路的设计比同步时序电路简单28、考虑数字逻辑中的移位寄存器的应用，假设在数字通信系统中使用移位寄存器进行数据的串行到并行转换。以下关于这种应用的优势和工作原理，哪个描述是准确的（）A.提高数据传输速度B.增加数据的错误率C.移位寄存器在转换过程中会丢失数据D.以上描述都不准确29、在数字逻辑的总线结构中，假设一个系统有多组数据需要通过同一组总线传输。为了避免数据冲突，以下哪种机制是常用的解决方案？（）A.三态门B.锁存器C.寄存器D.计数器30、在数字电路的设计中，使用硬件描述语言（HDL）可以提高效率和可读性。以下关于HDL的描述，错误的是（）A.VHDL和Verilog是两种常见的HDLB.HDL可以描述数字电路的结构和行为C.HDL编写的代码可以直接被硬件执行D.HDL便于进行数字电路的仿真和验证二、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位的数值比较器，能够判断两个输入数的大小关系，并输出相应的标志位。详细描述比较器的逻辑功能和实现方法，通过真值表和逻辑表达式进行验证，并画出逻辑电路图。思考该比较器在排序算法和数据处理中的优化和扩展。2、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对触摸屏输入信号的处理和坐标计算。仔细分析触摸屏的工作原理和信号特点，解释电路中各个模块的功能和计算逻辑，研究如何提高坐标计算的精度和响应速度。3、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字信号自适应滤波电路。深入分析自适应滤波算法的逻辑实现和性能特点，解释如何根据输入信号的变化调整滤波器参数，研究在信号处理中的应用优势。4、（本题5分）用数字逻辑实现一个数据选择器，能够从多个输入数据中根据控制信号选择一个输出。详细分析数据选择器的逻辑表达式、电路结构和工作特性，研究如何通过级联多个数据选择器来实现更复杂的数据选择功能。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对工业自动化控制系统中的传感器数据融合。仔细分析多种传感器数据的特点和融合算法，解释电路中各个模块的功能和数据处理逻辑，探讨如何提高系统的准确性和可靠性。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明在译码器的译码错误检测与纠正机制中，常见的方法和实现原理。2、（本题5分）深入解释在数字电路的布线规划中，如何减少信号延迟和串扰，提高电路的稳定性。3、（