四川文化产业职业学院《数字技术综合应用》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字技术综合应用》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、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'2、在数字电路中，若要对一个16位的二进制数进行取反操作，以下哪种方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通过逻辑运算D.以上都不是3、编码器是一种常见的数字逻辑电路，它可以将多个输入信号转换为较少位的输出编码。以下关于编码器的描述，错误的是（）A.优先编码器在多个输入同时有效时，会根据优先级确定输出编码B.普通编码器不允许多个输入同时有效，否则会产生错误输出C.编码器的输入数量一定大于输出数量D.编码器只能将十进制数转换为二进制编码4、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为数字电路的设计提供了很大的灵活性。以下关于PLD的描述，错误的是（）A.PLA由与阵列和或阵列组成，可以实现任意组合逻辑函数B.PAL的与阵列可编程，或阵列固定C.GAL具有可重复编程和加密的特点D.CPLD的集成度比FPGA高，性能也更优越5、数字逻辑中的寄存器可以用于存储数据。一个同步寄存器和一个异步寄存器的主要区别是什么？（）A.同步寄存器的存储操作与时钟同步，异步寄存器的存储操作与时钟不同步B.同步寄存器的存储速度快，异步寄存器的存储速度慢C.不确定D.同步寄存器和异步寄存器没有区别6、若要设计一个能对两个8位二进制数进行减法运算并判断结果是否为零的电路，以下哪种集成电路可能是首选？（）A.74LS283B.74LS194C.74LS00D.74LS087、在数字逻辑中，数制转换是基本的操作。假设我们正在进行不同数制之间的转换。以下关于数制转换的描述，哪一项是不准确的？（）A.二进制转换为十进制可以通过位权相加的方法实现B.十进制转换为二进制可以使用除2取余的方法，转换结果是唯一的C.十六进制和二进制之间的转换可以通过分组对应快速完成D.任何数制都可以准确无误地转换为其他数制，并且转换过程中不会丢失信息8、在数字系统中，接口电路用于连接不同的数字设备。以下关于接口电路的功能和要求，不正确的是（）A.接口电路要实现信号的转换和匹配B.接口电路要保证数据传输的可靠性和稳定性C.接口电路不需要考虑设备之间的速度差异D.接口电路要符合相关的标准和规范9、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10、考虑数字逻辑中的译码器，假设使用3线-8线译码器来实现一个函数。以下关于译码器的功能和应用，哪个说法是准确的（）A.译码器只能将二进制编码转换为十进制输出B.译码器可以用于实现组合逻辑函数C.译码器的输出始终是固定的几种组合D.译码器不能用于数据分配11、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12、在数字电路中，竞争冒险现象可能会导致输出出现错误的脉冲。假设一个逻辑电路，输入为A和B，输出为Y=A'B+AB'。以下哪种方法可以有效地消除竞争冒险？（）A.增加冗余项B.改变输入信号的频率C.增加电路的延迟D.以上方法都不行13、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器14、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15、译码器是数字电路中的另一种重要组合逻辑器件。以下关于译码器工作原理的描述中，不正确的是（）A.将输入的二进制代码转换为对应的输出信号B.输入的代码位数决定了输出信号的数量C.译码器的输出通常是高电平有效D.译码器可以实现逻辑函数的化简16、在数字逻辑的发展过程中，不断有新的技术和方法出现。以下关于数字逻辑发展趋势的描述，错误的是（）A.集成度越来越高，芯片的功能越来越强大B.工作速度不断提高，能够处理更高速的信号C.功耗越来越低，符合节能环保的要求D.发展逐渐停滞，已经没有太多的创新空间17、对于一个由JK触发器构成的时序电路，若要实现一个模5的计数器，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18、考虑到一个数字图像处理系统，需要对图像进行边缘检测、特征提取等操作。这些操作通常基于特定的逻辑运算和算法实现。为了提高图像处理的速度和精度，以下哪种数字逻辑架构最适合用于图像的并行处理？（）A.多核处理器架构B.图形处理单元（GPU）架构C.专用数字信号处理器（DSP）架构D.以上都是19、对于一个T触发器，若T输入端一直为0，则触发器的功能相当于？（）A.D触发器B.JK触发器C.RS触发器D.以上都不对20、在数字逻辑电路的面积优化中，假设给定一个功能需求，需要在满足性能要求的前提下尽量减小芯片面积。可以通过逻辑化简、资源共享和架构优化等方法来实现。以下哪种方法在面积优化中通常能够带来最大的节省？（）A.逻辑门级的优化B.功能模块的复用C.算法层面的改进D.选择更小尺寸的晶体管21、假设正在设计一个数字系统，其中需要一个计数器能够从0计数到15，然后重新从0开始计数。为了实现这个功能，以下哪种计数器类型可能是最合适的选择？（）A.异步计数器，结构简单但速度较慢B.同步计数器，计数速度快且稳定性好C.环形计数器，每个状态只有一位为1D.扭环形计数器，状态转换具有特定规律22、在数字系统中，若要对一个10位的二进制数进行编码，使其能够通过较少的线路进行传输，以下哪种编码方式可能是合适的？（）A.格雷码B.8421码C.余3码D.以上都不是23、当研究数字逻辑中的锁存器时，假设一个锁存器在输入信号消失后仍然保持其输出状态。以下关于锁存器的特点和应用场景，哪个说法是正确的（）A.常用于临时存储数据B.不能用于数据的同步C.输出状态只能由时钟信号改变D.以上说法都不正确24、计数器不仅可以进行加法计数，还可以进行减法计数或者可逆计数。在一个可逆计数器中，可以通过控制信号来决定计数的方向。当控制信号为1时进行加法计数，为0时进行减法计数。假设初始值为5，控制信号先为1计数3次，再为0计数2次，计数器的最终值为：（）A.6B.7C.8D.925、已知一个逻辑函数F=AB+CD，若要用与非门来实现该函数，最少需要几个与非门？（）A.3B.4C.5D.626、在数字逻辑中，若要检测一个电路是否存在静态冒险，可通过观察其：（）A.真值表B.卡诺图C.逻辑表达式D.以上均可27、逻辑函数的化简方法有多种。假设我们正在尝试化简一个复杂的逻辑函数。以下关于逻辑函数化简的描述，哪一项是不准确的？（）A.公式法化简逻辑函数需要熟练掌握布尔代数的定律和规则B.卡诺图化简法直观形象，适用于变量较少的逻辑函数化简C.无论使用哪种化简方法，得到的最简逻辑表达式都是唯一的D.逻辑函数的化简可以降低电路成本，提高电路的可靠性和稳定性28、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的叙述中，错误的是（）A.同步计数器的所有触发器同时翻转，速度较快B.异步计数器的触发器翻转不同步，可能存在延迟C.可以通过级联多个计数器来增加计数范围D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量29、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的可测试性。如果要设计一个易于测试的电路，以下哪种原则是应该遵循的？（）A.尽量减少内部节点的数量B.增加测试点，便于观测内部信号C.使电路的功能尽可能简单D.以上原则都对提高电路的可测试性有帮助30、在数字逻辑中，若要对一个8位的二进制数进行奇偶校验，校验位应设置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的音频信号进行滤波和降噪处理。分析音频滤波和降噪的算法和实现方法，如低通滤波、高通滤波和自适应滤波等，以及如何根据音频信号的特点选择合适的滤波器类型和参数。2、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字信号加密传输系统。深入分析加密算法、传输协议和接收端的解密逻辑，解释如何保证信号在传输过程中的安全性和完整性。3、（本题5分）给定一个数字系统的功耗分析报告，分析各个模块的功耗分布和主要的功耗来源。提出降低系统功耗的策略和方法，如电源管理、门级优化或采用低功耗器件。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的音频信号进行频谱分析。分析频谱分析的基本原理和方法，如快速傅里叶变换（FFT），以及如何在数字电路中实现频谱计算和显示，为音频处理提供依据。5、（本题5分）给定一个复杂的数字系统，其中包含多个输入信号和多个输出信号。输入信号包括传感器数据、控制指令等，输出信号用于驱动执行器和显示设备。请详细分析系统的功能和逻辑关系，设计相应的数字电路，并说明如何保证系统的稳定性和可靠性。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中编码器和译码器的输入输出接口标准和电平兼容性，分析在不同系统中的连接问题。2、（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