厦门工学院《数字逻辑与数字系统课程设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑与数字系统课程设计》2023-2024学年第二学期期末试卷院(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25个小题，每小题1分，共25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、数字逻辑中的计数器可以按照不同的方式进行计数，如加法计数、减法计数等。一个可逆计数器可以实现加法和减法计数，需要哪些额外的控制信号？（）A.需要一个控制信号来选择加法或减法计数B.需要两个控制信号来分别控制加法和减法计数C.不确定D.可逆计数器不需要额外的控制信号2、译码器是编码器的逆过程，它将输入的编码转换为对应的输出信号。以下关于译码器的说法，不正确的是（）A.译码器可以将二进制编码转换为多个输出信号，每个输出信号对应一个编码值B.二进制译码器的输入编码位数和输出信号数量之间存在固定的关系C.译码器在数字电路中常用于地址译码和数据选择D.译码器的输出信号总是相互独立，不会存在相互影响的情况3、在数字逻辑设计中，若要使用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个特定的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编程B.布线C.绘制逻辑图D.以上都不是4、在数字逻辑电路的测试和故障诊断中，逻辑分析仪是一种常用的工具。它可以同时监测多个信号，并以图形的方式显示信号的变化。逻辑分析仪的主要优点包括：（）A.只能处理低速信号B.不能存储大量的数据C.能够快速准确地捕捉和分析信号D.价格昂贵，不适合一般应用5、在数字逻辑设计中，若要实现一个能检测输入的4位二进制数中是否有奇数个1的电路，最少需要使用几个异或门？（）A.1B.2C.3D.46、在数字逻辑电路中，对于一个由与非门组成的基本RS触发器，当输入R=0，S=0时，触发器的输出状态将保持不变，那么以下哪种情况可能导致输出状态的不确定？（）A.输入同时变为R=1，S=1B.输入变为R=1，S=0C.输入变为R=0，S=1D.以上都不是7、在数字通信系统中，数字逻辑也发挥着重要作用。以下关于数字逻辑在数字通信中的应用，正确的是（）A.数字逻辑用于信号的编码和解码、调制和解调B.数字通信系统中的差错控制编码与数字逻辑无关C.数字逻辑在数字通信中的应用主要集中在硬件层面，软件层面的作用较小D.随着通信技术的发展，数字逻辑在数字通信中的重要性逐渐降低8、考虑数字逻辑中的编码器，假设需要将8个输入信号编码为3位二进制输出。以下关于编码器的特点和工作原理，哪个描述是正确的（）A.编码器在任何时刻只能有一个输入有效B.编码器的输出总是固定的，与输入无关C.编码器可以同时有多个输入有效，输出为这些输入的平均值D.编码器的输入和输出之间没有明确的逻辑关系9、对于一个由或非门组成的基本RS触发器，当R=1，S=0时，触发器的状态为？（）A.置0B.置1C.不确定D.保持不变10、对于一个用VHDL描述的数字逻辑电路，以下哪种数据类型通常用于表示二进制数？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean11、在数字逻辑电路的化简过程中，假设给定一个复杂的布尔表达式，需要通过逻辑定律和方法将其化简为最简形式。化简的目的是减少逻辑门的数量，提高电路的性能和成本效益。以下哪种化简方法在处理复杂表达式时通常最为高效？（）A.卡诺图法B.公式法C.真值表法D.图形法12、在数字逻辑中，数据选择器和数据分配器是常用的组件。假如有一个4选1的数据选择器，有4个输入数据和2位选择控制信号。那么，这个数据选择器能够实现的逻辑功能相当于哪种基本逻辑门？（）A.与门B.或门C.与非门D.无法等效为常见的基本逻辑门13、在数字电路的测试中，故障诊断是一项重要的任务。以下关于数字电路故障诊断的方法，不正确的是（）A.可以通过观察电路的输出信号来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪来检测电路中的信号C.对电路进行仿真可以预测可能出现的故障D.故障诊断只能在电路制作完成后进行，无法在设计阶段进行14、考虑一个数字电路中的加法器，已知其输入为两个8位的二进制数A和B，以及一个进位输入C_in。如果要计算A+B+C_in的和，并输出结果S和进位输出C_out，以下哪种方法可以最有效地实现？（）A.使用多个全加器级联B.构建一个大型的加法运算电路C.利用软件算法进行计算，不使用硬件电路D.以上方法的效果相同，可以随意选择15、已知逻辑函数F=(A+B)(C+D)，其反函数为？（）A.F'=(A'B')(C'D')B.F'=A'B'+C'D'C.F'=(A'+B')(C'+D')D.F'=A'B'C'D'16、数字逻辑是计算机科学与技术的重要基础，它涉及到数字电路的设计和分析。在数字逻辑中，逻辑门是基本的组成单元。与门、或门、非门等是常见的逻辑门。考虑一个由两个输入信号A和B组成的逻辑电路，输出信号为Y。当A=1，B=0时，对于一个与非门，输出Y的值为：（）A.0B.1C.不确定D.取决于电路的其他部分17、用3线-8线译码器和与非门实现逻辑函数F=A'B'C+ABC'，需要几片译码器？（）A.1B.2C.3D.418、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19、在数字逻辑中，编码器用于将输入的信号转换为特定的编码输出。以下关于编码器的描述，错误的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时，可能会产生错误的输出B.优先编码器会对输入的优先级进行判断，优先处理优先级高的输入C.二进制编码器可以将多个输入信号编码为二进制代码输出D.编码器的输入数量和输出代码的位数是固定不变的，不能根据需要进行调整20、在数字逻辑中，计数器的设计可以采用不同的方法。假设我们正在设计一个计数器。以下关于计数器设计方法的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用触发器和逻辑门直接搭建计数器电路B.可以利用现成的计数器芯片进行级联扩展C.可以使用可编程逻辑器件（PLD）或现场可编程门阵列（FPGA）来实现计数器D.无论采用哪种设计方法，计数器的性能和功能都是完全相同的21、寄存器是数字系统中用于存储数据的部件。以下关于寄存器的描述，错误的是（）A.寄存器可以由D触发器或其他存储元件构成B.寄存器能够在时钟信号的控制下存储和更新数据C.移位寄存器不仅可以存储数据，还能实现数据的移位操作D.寄存器的存储容量是固定的，不能根据需要进行扩展22、若要实现一个将8421BCD码转换为余3码的电路，应采用？（）A.编码器B.译码器C.加法器D.数值比较器23、在数字逻辑电路中，逻辑门是基本的组成单元。与门、或门和非门是三种常见的基本逻辑门。以下关于这三种逻辑门的功能描述，不正确的是（）A.与门的输出只有在所有输入都为1时才为1B.或门的输出只要有一个输入为1就为1C.非门的输出总是与输入相反D.这三种逻辑门不能组合成其他更复杂的逻辑门24、译码器是编码器的逆过程，它将编码输入转换为特定的输出信号。对于译码器，以下叙述错误的是（）A.译码器可以将二进制编码转换为对应的十进制数B.译码器的输出通常是低电平有效，即输出为低电平时表示有效C.译码器可以用于驱动数码管显示数字D.译码器的输入位数决定了其输出信号的数量25、在数字逻辑中，已知一个JK触发器的J=1，K=0，在时钟脉冲的上升沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的毛刺，它是如何产生的，以及对电路的影响。2、（本题5分）详细阐述在数字电路的可靠性设计中的成本效益分析方法和应用。3、（本题5分）解释什么是锁存器，它与触发器有什么区别和联系，以及在实际中的应用。4、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的奇偶校验电路的设计原理和在数据传输中的作用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用加法器和译码器设计一个能实现两个三位格雷码相加并译码输出的电路，画出逻辑图和运算过程。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够判断输入的8位二进制数是否为对称数（如10101010），输出结果为1表示是，0表示否，画出逻辑电路图。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，对输入的14位二进制数进行按位取反操作，输出结果为14位二进制数，给出逻辑表达式和电路图。4、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个512位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。5、（本题5分）设计一个数据选择器，根据16个控制信号从65536个输入数据中选择一个输出。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个简单的数字电路，能够实现对两个4位二进制数进行相加