皖西学院《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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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、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2、数字逻辑中的计数器可以按照不同的计数方式进行计数。一个模10计数器，需要几个触发器来实现？（）A.四个B.五个C.不确定D.根据计数器的类型判断3、对于一个6位的二进制加法计数器，从0开始计数，当计到第60个脉冲时，计数器的状态为：（）A.010110B.101100C.111100D.0011004、在数字逻辑中，组合逻辑电路的冒险现象可以通过多种方法进行消除。假设我们正在尝试消除冒险。以下关于冒险消除的描述，哪一项是不正确的？（）A.增加冗余项可以消除逻辑函数中的冒险，但可能会增加电路的复杂性B.引入选通脉冲可以在关键信号稳定时进行输出，避免冒险C.更改逻辑设计，使其在输入变化时不会产生过渡状态，可以消除冒险D.冒险现象是组合逻辑电路固有的，无法完全消除，只能尽量减少其影响5、在一个数字电路中，出现了竞争冒险现象，导致输出出现了不应有的尖峰脉冲。以下哪种方法可能是最有效地消除竞争冒险？（）A.增加冗余项，修改逻辑表达式B.接入滤波电容，消除尖峰脉冲C.选择速度更快的逻辑门D.以上方法结合使用6、若一个逻辑函数的最简与或表达式为F=A+B'C，则其对偶式为？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)7、假设在一个自动化控制系统中，需要根据多个传感器的输入实时计算控制量并输出。由于系统对响应时间要求极高，需要采用并行处理和流水线技术来提高计算速度。以下哪种数字逻辑实现方式能够满足这种高速实时计算的需求？（）A.专用集成电路（ASIC）B.复杂可编程逻辑器件（CPLD）C.现场可编程门阵列（FPGA）D.微控制器（MCU）8、在数字逻辑电路中，数据选择器可以根据多个控制信号选择不同的输入数据。一个16选1数据选择器，需要多少个控制信号？（）A.4个B.5个C.不确定D.根据数据选择器的类型判断9、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10、在数字电路中，触发器的类型多种多样。以下关于触发器的描述，不正确的是（）A.D触发器在时钟脉冲的上升沿将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转的功能C.T触发器在时钟脉冲作用下，输出状态总是翻转D.不同类型的触发器可以相互转换11、在数字音频处理中，数字逻辑也有一定的应用。以下关于数字音频处理中数字逻辑的描述，错误的是（）A.音频的采样、量化和编码可以通过数字逻辑电路来完成B.数字滤波器可以用于音频信号的滤波处理，改善音质C.数字音频的存储和传输离不开数字逻辑的支持D.数字逻辑在数字音频处理中的作用不大，主要依靠模拟电路12、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13、考虑一个数字系统，需要生成一个固定频率和占空比的方波信号。如果要求精度较高，以下哪种电路或器件最适合用于实现这个功能？（）A.555定时器B.石英晶体振荡器C.施密特触发器D.以上器件都无法满足要求14、已知一个JK触发器的J=0，K=1，在时钟脉冲的下降沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转15、或门是另一种常见的逻辑门，其逻辑功能为只要有一个输入为高电平，输出就为高电平。关于或门的特点，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑表达式为Y=A+BB.或门可以用于实现多个条件中只要满足一个就执行的逻辑C.或门的输出电平与输入电平的变化是同步的，没有延迟D.或门在组合逻辑电路中起着重要的作用，常用于数据选择和控制信号生成二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中加法器和减法器的溢出判断方法和处理方式，通过实际计算示例进行说明。2、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的可扩展性设计中，如何预留接口和资源以便后续功能的增加和改进。3、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的时序分析工具中，如TimeQuest等，如何使用它们进行时序约束和分析。4、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何进行逻辑电路的性能评估，包括速度、面积和功耗等方面。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的两个8位二进制数进行按位异或非运算，并输出结果。深入分析按位异或非运算的逻辑，说明电路中如何实现这种特殊的逻辑操作和信号处理。2、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对无线通信信号的解调。仔细分析解调算法和电路实现，包括载波恢复、同步检测等模块的逻辑设计，研究如何提高解调性能和抗干扰能力。3、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字电压表电路，能够测量输入电压并以数字形式显示。深入分析电压测量的原理和A/D转换逻辑，解释如何提高测量精度和分辨率。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）有一个使用D触发器的数字电路，分析D触发器的工作原理和特性，给出其在存储数据和保持状态方面的优势。通过一个具体的电路示例，展示D触发器的应用，并画出时序图进行解释。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个编码器，将4096个输入信号编码为12位二进制输出信号。2、（本题1