泉州轻工职业学院《数字逻辑电路（Ⅰ）》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑电路（Ⅰ）》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一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、在数字逻辑中，逻辑门是实现逻辑运算的基本单元。与门的逻辑功能是只有当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。以下关于与门的描述，错误的是（）A.与门的逻辑表达式为Y=A·BB.可以用二极管和电阻实现简单的与门电路C.与门的输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态D.与门在数字电路中应用较少，不如或门和非门重要3、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的描述，错误的是（）A.计数器可以按照计数方式分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器B.同步计数器的计数速度比异步计数器快，因为所有触发器同时翻转C.计数器的计数容量取决于触发器的个数和计数方式D.计数器在工作过程中不会出现误计数的情况4、在数字逻辑的加法器设计中，半加器和全加器是基础组件。假设要构建一个能对两个4位二进制数进行加法运算的电路，以下关于半加器和全加器的使用，哪个是正确的（）A.只需要使用半加器B.只需要使用全加器C.先使用半加器，再使用全加器D.以上方法都不正确5、对于一个异步复位的触发器，复位信号的撤销时间与时钟脉冲的关系会影响触发器的状态吗？（）A.会B.不会C.有时会D.以上都不对6、数字逻辑中的加法器可以实现两个二进制数的相加。一个4位二进制加法器，当两个输入都为最大的4位二进制数时，输出结果会产生进位吗？（）A.会产生进位B.不会产生进位C.不确定D.根据加法器的类型判断7、考虑一个由D触发器构成的移位寄存器，若要实现串行输入并行输出，至少需要几个D触发器？（）A.2个B.4个C.8个D.16个8、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9、数字逻辑中的加法器可以进行多位二进制数的相加。一个16位二进制加法器，当两个输入都为最大的16位二进制数时，输出结果会产生几个进位？（）A.一个进位B.两个进位C.不确定D.根据加法器的类型判断10、在数字逻辑设计中，若要实现一个能判断输入的3位二进制数是否大于4的电路，最少需要几个逻辑门？（）A.2B.3C.4D.511、考虑到一个大规模集成电路的布局布线，假设芯片上集成了数十亿个晶体管，需要合理安排它们的位置和连接以减少延迟和功耗。这是一个极其复杂的问题，通常需要借助专业的工具和算法来解决。以下哪个因素在布局布线过程中对性能的影响最大？（）A.晶体管的密度B.布线的长度C.电源和地线的分布D.时钟树的设计12、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述系统状态和状态转换的模型。Mealy型和Moore型是两种常见的有限状态机类型。Mealy型有限状态机的输出不仅取决于当前状态，还取决于：（）A.上一个状态B.输入信号C.时钟信号D.初始状态13、想象一个数字系统中，需要对输入的8位二进制数进行编码，将其转换为3位的二进制编码。在选择编码方式时，需要考虑编码的唯一性和容错性等因素。以下哪种编码方式可能是最合适的？（）A.格雷码，相邻数值的编码只有一位不同，具有良好的容错性B.8421码，是常见的二进制编码方式，但相邻数值变化可能多位不同C.余3码，在8421码基础上加上3得到，计算复杂D.随机编码，编码方式不固定，难以保证唯一性和规律14、在数字逻辑中，逻辑表达式的化简是一项重要的工作。以下关于逻辑表达式化简方法的描述中，错误的是（）A.可以使用公式法进行化简B.卡诺图法只能用于化简与或表达式C.代数法化简需要熟练掌握逻辑运算的规则D.无论使用哪种方法，化简的结果应该是唯一的15、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16、考虑到一个数字系统的电源管理，需要根据系统的工作状态动态地调整电源电压和电流，以实现节能和提高系统稳定性。假设通过数字逻辑电路来控制电源管理模块，以下哪种电源管理技术与数字逻辑电路的结合能够提供最佳的节能效果？（）A.动态电压频率调整（DVFS）B.睡眠模式C.电源关断D.以上都是17、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18、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。在寄存器中，以下说法错误的是（）A.寄存器可以由多个D触发器组成B.寄存器可以实现数据的并行输入和并行输出C.移位寄存器可以实现数据的左移或右移操作D.寄存器中的数据在断电后会自动丢失19、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20、已知逻辑函数F=A'B+AB'+A'C，其最简或与表达式为？（）A.(A'+B')(A+B)(A'+C)B.(A+B')(A'+B)(A+C')C.(A'+B)(A+B')(A'+C')D.(A+B)(A'+B')(A+C')二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入分析在时序逻辑电路的分析中，如何根据给定的电路写出状态方程、输出方程和状态转换表。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中移位寄存器的移位速度和时钟频率的关系，举例说明在高速数据传输中的应用。3、（本题5分）详细说明在译码器的显示驱动应用中，如何连接译码器和数码管以实现数字显示。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用JK触发器设计一个能实现状态按特定规律变化的电路，画出状态图和逻辑图。2、（本题5分）利用译码器和比较器设计一个能根据输入数字控制多个设备不同状态的电路，画出逻辑图和控制策略。3、（本题5分）使用D触发器设计一个异步时序逻辑电路，实现一个12位扭环形计数器，画出状态转换图和电路。4、（本题5分）设计一个全加器，能够进行三个16位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。5、（本题5分）设计一个能检测输入的十四位二进制数中是否存在连续八个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）给定一个4位的移位寄存器，初始值为1