山西晋中理工学院《数字电路与系统》2023-2024学年第二学期期末试卷

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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、在数字逻辑的发展中，新技术和新方法不断涌现。以下关于数字逻辑发展趋势的描述，不正确的是（）A.集成度越来越高，芯片功能越来越强大B.功耗越来越低，性能越来越高C.设计方法越来越复杂，对设计者的要求越来越低D.应用领域不断扩展，与其他学科的交叉融合越来越紧密2、考虑数字电路中的比较器，假设需要比较两个8位二进制数的大小。以下哪种比较器结构在速度和复杂度上能够取得较好的平衡？（）A.串行比较器B.并行比较器C.分级比较器D.以上比较器均可3、在数字逻辑电路的设计中，假设我们正在构建一个用于控制工业生产线的逻辑系统。该系统需要根据多个传感器的输入信号来决定生产线的启动、停止和速度调整。其中，传感器提供的信号包括温度、压力和位置等信息。为了准确处理这些输入并生成相应的控制信号，需要选择合适的逻辑门组合。以下哪种逻辑门组合最有可能满足这个复杂的控制需求？（）A.与门和或门B.或门和非门C.与非门和或非门D.异或门和同或门4、已知一个10位的A/D转换器，输入模拟电压范围为0-5V，若输入电压为2.5V，转换后的数字量大约是多少？（）A.512B.256C.1024D.以上都不对5、在数字逻辑的时序逻辑电路设计中，状态图是一种重要的设计工具。假设要设计一个自动售货机的控制电路，使用状态图可以清晰地描述电路的状态转换和输出。以下关于状态图的作用和绘制方法，哪个说法是正确的（）A.状态图只能表示有限个状态B.状态图不能反映输出的变化C.绘制状态图不需要考虑输入条件D.状态图可以帮助设计人员直观理解电路的行为6、在数字逻辑电路中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。一个8位左移寄存器，当输入为特定的二进制数时，经过多次时钟脉冲后，输出会发生什么变化？（）A.输出的数据依次向左移动B.输出的数据依次向右移动C.不确定D.输出的数据保持不变7、对于一个由与门和或门组成的组合逻辑电路，若输入信号发生变化，输出信号的变化是否存在延迟？（）A.是B.否C.不确定D.取决于电路结构8、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9、在数字逻辑中，要用PAL（可编程阵列逻辑）实现一个3输入3输出的逻辑函数，需要多少个可编程的或阵列单元？（）A.3B.6C.9D.1810、在数字电路中，触发器的触发方式有多种。以下关于触发器触发方式的描述中，不正确的是（）A.电平触发方式在触发信号为高电平时有效B.边沿触发方式在上升沿或下降沿时有效C.主从触发方式可以避免空翻现象D.所有的触发器都可以采用以上三种触发方式11、在数字电路的分析和设计中，建立真值表是重要的步骤之一。以下关于真值表作用的描述中，错误的是（）A.可以直观地反映输入和输出之间的逻辑关系B.有助于化简逻辑函数C.是设计数字电路的唯一依据D.可以验证逻辑电路的功能是否正确12、若一个数字系统的时钟频率为50MHz，经过一个四分频电路后，输出信号的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns13、在数字逻辑电路的可测试性设计中，假设一个复杂的集成电路需要进行生产测试和故障诊断。为了提高测试效率和覆盖率，需要在设计阶段考虑可测试性结构的插入。以下哪种可测试性结构对于大规模集成电路的测试最为有效？（）A.扫描链B.边界扫描C.内置自测试（BIST）D.以上都是14、在数字逻辑中，对于一个复杂的时序逻辑电路，需要判断其是否能够正常工作并且满足设计要求。以下哪种方法是最有效的验证手段？（）A.功能仿真，通过软件模拟电路行为B.硬件测试，实际搭建电路进行测试C.理论分析，根据逻辑关系推断D.依靠经验判断，不进行具体测试15、在数字逻辑中，若要将一个4位并行输入的数值转换为串行输出，需要使用以下哪种电路？（）A.计数器B.编码器C.译码器D.移位寄存器16、考虑一个数字系统，需要对输入的串行数据进行并行转换。如果输入数据的速率较高，为了能够准确地完成转换，以下哪种方法是最合适的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存储数据B.使用计数器结合逻辑门来实现转换C.先将串行数据缓存，然后一次性进行转换D.以上方法都无法满足高速转换的要求17、在数字电路的竞争冒险现象中，假设一个组合逻辑电路的输入发生变化时，输出出现了短暂的不正确脉冲。以下哪种方法最常用于消除这种竞争冒险？（）A.接入滤波电容B.修改逻辑设计C.增加冗余项D.降低电源电压18、一个4位的并行加法器，若采用先行进位方式，其运算速度比串行进位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.无法比较19、在一个数字电路中，使用了组合逻辑和时序逻辑。关于组合逻辑和时序逻辑的区别，以下哪种描述是正确的？（）A.组合逻辑的输出仅取决于当前的输入，时序逻辑的输出取决于输入和之前的状态B.组合逻辑使用触发器存储数据，时序逻辑使用逻辑门进行运算C.组合逻辑的响应速度比时序逻辑快D.以上描述都不正确20、在数字电路中，需要对数字信号进行编码以提高传输效率和抗干扰能力。假设采用曼彻斯特编码方式传输一个二进制数据序列，以下关于曼彻斯特编码的特点，哪个描述是正确的？（）A.每个时钟周期都有跳变B.编码效率高C.容易实现同步D.抗干扰能力差21、数字逻辑是计算机科学和电子工程的重要基础，它主要研究数字信号和数字电路的设计与分析。在数字逻辑中，二进制数是最基本的数值表示形式。以下关于二进制数的描述，错误的是（）A.二进制数只有0和1两个数字B.二进制数的位权是2的幂次方C.二进制数转换为十进制数可以通过位权展开相加的方法D.二进制数在进行算术运算时，规则比十进制数简单，所以在所有情况下都更适合进行计算22、在数字逻辑中，锁存器和触发器都可以存储数据，但它们在工作方式上有一定的区别。锁存器在使能信号有效时，数据可以随时写入；而触发器只有在时钟沿到来时，数据才会被写入。以下关于锁存器和触发器的描述，错误的是：（）A.锁存器的抗干扰能力比触发器强B.触发器比锁存器更适合用于同步系统C.锁存器和触发器都可以用于存储一位数据D.锁存器的功耗一般比触发器低23、假设要设计一个数字电路，用于判断一个8位二进制数是奇数还是偶数。以下哪种逻辑表达式可以准确地实现这个功能？（）A.检查最低位是否为1，若是则为奇数，否则为偶数B.计算所有位的和，若为奇数则输入为奇数，否则为偶数C.对高4位和低4位分别进行判断，综合得出结果D.以上方法都不正确，无法通过简单逻辑判断奇偶性24、在数字逻辑电路中，编码器和译码器常常一起使用。一个8线-3线编码器和一个3线-8线译码器连接在一起，当编码器输入为特定值时，译码器的输出会是什么？（）A.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的高电平输出B.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的低电平输出C.不确定D.译码器的输出与编码器的输入无关25、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最简与或表达式为？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'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，解释如何利用数字逻辑实现传感器数据的采集和预处理，举例说明常见传感器接口的数字逻辑设计。2、（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。3、（本题5分）解释在数字逻辑中如何分析逻辑电路的功耗分布，找出主要的功耗来源。4、（本题5分）阐述数字逻辑中计数器的自启动特性和设计方法，通过具体例子说明如何确保计数器能够从任意初始状态进入有效计数状态。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字时钟的秒计数器模块，采用十进制计数方式，能够实现进位功能，画出逻辑电路图。2、（本题5分）设计一个编码器，将16个输入信号编码为4位二进制输出信号。3、（本题5分）设计一个编码器，将512个输入信号编码为9位二进制输出信号。4、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个19位二进制数是否为特定类型的合数。5、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个128位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字逻辑电路，实现一个3位的加法计数器，具有异步清零和同步置数功能。详细描述各功能的实现方式，通过逻辑表达式和时序图进行分析，并画出逻辑电路图。