漯河医学高等专科学校《数字设计基础双语》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字设计基础双语》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、在数字逻辑中，数字系统的可靠性和稳定性是非常重要的。以下关于提高数字系统可靠性的方法，错误的是（）A.采用冗余技术，增加备份部件B.优化电路设计，减少竞争冒险C.提高电源稳定性，减少电源噪声D.为了降低成本，可以使用质量较差的元器件2、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3、想象一个数字系统中，需要实现一个数据缓冲器，能够暂时存储输入的数据。以下哪种器件可能是最适合的？（）A.锁存器，能够在特定条件下保持数据B.寄存器，具有更稳定的存储和控制功能C.计数器，主要用于计数操作，不适合作为缓冲器D.译码器，用于将编码转换为特定的输出4、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5、考虑到一个数字系统的时钟信号生成，时钟的稳定性和准确性对于整个系统的正常运行至关重要。假设需要设计一个能够产生稳定、高精度时钟信号的电路，同时要考虑到功耗和成本的限制。以下哪种时钟生成技术在满足这些要求方面表现最为出色？（）A.晶体振荡器B.环形振荡器C.电感电容振荡器D.压控振荡器6、假设要实现一个数字电路，能够将输入的4位二进制数乘以2。在不使用乘法器芯片的情况下，以下哪种方法可能是可行的？（）A.将二进制数左移一位，低位补0B.通过加法运算实现乘法，需要多次加法操作C.使用逻辑门构建乘法运算电路，复杂且效率低D.无法通过简单的逻辑操作实现乘以2的功能7、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8、在数字逻辑中，复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）是两种常见的可编程器件。以下关于CPLD和FPGA区别的描述中，不正确的是（）A.CPLD基于乘积项结构，FPGA基于查找表结构B.FPGA的逻辑资源比CPLD丰富C.CPLD的编程速度比FPGA快D.CPLD适合实现复杂的组合逻辑，FPGA适合实现时序逻辑9、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数的卡诺图，如何判断该函数是否可以化简？（）A.观察是否有相邻的1格B.观察是否有相邻的0格C.观察是否有对称的1格D.以上都不对10、已知一个数字系统采用异步复位，当复位信号有效时，系统会立即进入什么状态？（）A.初始状态B.随机状态C.保持当前状态D.不确定11、在一个数字电路中，需要对多个输入信号进行优先级编码。以下哪种编码器可能是最适合的？（）A.普通二进制编码器，对输入信号进行直接编码B.优先编码器，能够根据输入信号的优先级进行编码C.格雷码编码器，输出具有良好容错性的编码D.以上编码器都不适合进行优先级编码12、在数字系统中，数据选择器可以根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。以下关于数据选择器的描述中，正确的是（）A.数据选择器的输入数量是固定的B.控制信号的位数决定了输入数据的数量C.可以用数据选择器实现逻辑函数D.数据选择器不能级联使用13、数字逻辑中的加法器可以分为半加器和全加器。半加器和全加器的主要区别是什么？（）A.半加器不考虑进位输入，全加器考虑进位输入B.半加器的运算速度快，全加器的运算速度慢C.不确定D.半加器和全加器没有区别14、对于一个由多个计数器级联组成的大计数器，其计数范围是各个计数器计数范围的什么？（）A.乘积B.和C.差D.以上都不对15、在数字系统中，需要对一个脉冲信号进行整形和滤波，以得到更清晰稳定的信号。以下哪种电路可以实现这个功能？（）A.施密特触发器，对输入进行整形B.低通滤波器，滤除高频噪声C.积分电路，平滑信号D.以上电路都可以用于信号整形和滤波二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的同步电路的时钟偏差，以及对电路的影响和解决方法。2、（本题5分）说明在数字系统中如何进行可测试性设计，增加电路的可测试性。3、（本题5分）详细说明在移位寄存器的串行通信应用中，如何实现数据的发送和接收。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字信号处理系统，需要对输入的音频信号进行滤波。设计一种数字滤波器（如低通、高通、带通等），并分析其滤波特性和频率响应。同时，设计相应的数字电路实现滤波器功能，说明如何在硬件中进行乘法和加法运算以实现滤波效果。2、（本题5分）用数字逻辑实现一个代码转换器，例如将格雷码转换为二进制码。深入分析转换的逻辑规则和实现方法，解释代码转换在数字通信和存储系统中的应用和意义。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的两个32位二进制数进行快速加法运算，采用并行加法器的结构。详细分析并行加法器的工作原理和逻辑，说明电路中如何实现多位数据的同时相加和进位处理。4、（本题5分）给定一个由多个锁存器和移位寄存器组成的数字存储系统，分析系统的数据存储和读取过程，确定存储容量和访问速度。讨论在数据缓存和流水线处理中的应用和性能优化。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的两个8位二进制数进行乘法运算，采用移位相加的方法实现。详细说明乘法运算的步骤和逻辑，以及电路中如何通过移位和加法操作得到乘积结果。四、设计题（本大题共3