乌兰察布职业学院《数字逻辑与数字系统A》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A》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、在数字系统中，计数器是常见的功能模块。假设我们正在设计一个计数器。以下关于计数器的描述，哪一项是不正确的？（）A.计数器可以按照二进制、十进制等不同的进制进行计数B.同步计数器和异步计数器在计数速度和稳定性上可能存在差异C.可以通过级联多个计数器来实现更大范围的计数D.计数器的计数容量是固定的，不能通过外部控制信号进行改变2、数字逻辑中的编码方式有多种，如8421码、格雷码等。以下关于这些编码方式的特点描述，正确的是（）A.8421码是一种有权码，每一位的权值固定B.格雷码相邻两个编码之间只有一位发生变化C.8421码和格雷码都可以直接进行算术运算D.不同的编码方式适用于不同的应用场景，没有优劣之分3、在数字电路中，若要实现一个能将输入的10位二进制数的高5位和低5位交换位置的电路，以下哪种方法较为简单？（）A.使用多个数据选择器B.通过逻辑运算C.利用移位寄存器D.以上都不是4、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5、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6、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7、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8、在数字逻辑电路中，计数器是一种常见的时序逻辑电路。一个4位二进制计数器，能够计数的最大十进制数是多少？（）A.15B.16C.不确定D.根据计数器的类型判断9、对于一个由与非门组成的基本逻辑电路，若输入为A=1，B=0，则输出为：（）A.1B.0C.不确定D.取决于其他输入10、在数字系统中，经常需要进行数值的比较和判断。比较器可以用于比较两个数字的大小。一个4位数值比较器，当输入A=1010，B=1100时，输出的结果为：（）A.A>BB.A<BC.A=BD.无法确定11、当设计一个数字逻辑电路来比较两个4位二进制数的大小关系时，以下哪种电路结构和逻辑门的组合可能是最有效的（）A.使用多个比较器级联B.仅使用与门和或门C.通过加法器计算差值判断D.以上方法都效率低下12、在数字逻辑中，组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路特点的描述中，错误的是（）A.不包含记忆元件B.输出与电路过去的状态无关C.可以实现复杂的逻辑功能，如加法器和编码器D.其输出会随着输入的变化而立即变化，没有延迟13、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14、在数字逻辑电路的故障诊断中，假设一个复杂的电路出现了异常输出，但输入信号看起来是正常的。为了找出故障的位置和原因，需要运用各种测试方法和逻辑推理。以下哪种测试方法对于定位这种隐藏的电路故障最为有效？（）A.功能测试B.时序测试C.逻辑分析仪测试D.替换部件测试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、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.00110017、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.918、在数字逻辑中，需要对一个逻辑表达式进行化简并转换成最简与或表达式。给定表达式F=(A+B)(A'+C)，以下哪种化简步骤是正确的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'19、假设要设计一个数字电路，用于实现一个高速的加法器，并且对面积和功耗有一定的限制。在这种情况下，以下哪种加法器结构是最合适的选择？（）A.ripplecarryadder（行波进位加法器）B.carrylookaheadadder（超前进位加法器）C.carryselectadder（进位选择加法器）D.以上加法器结构都不满足要求，需要新的设计方法20、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA为数字系统的设计提供了很大的灵活性。CPLD采用的是基于乘积项的结构，而FPGA采用的是基于查找表的结构。以下关于CPLD和FPGA的比较，正确的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的编程灵活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低21、假设要设计一个数字电路来实现一个有限状态机，描述一个按特定顺序执行的操作流程。在设计过程中，需要确定状态的数量和转换条件。以下哪种方法可能有助于清晰地设计状态机？（）A.画出状态转换图，直观表示状态之间的转换关系和条件B.直接编写逻辑表达式，通过计算确定状态转换C.先构建硬件电路，然后根据实际运行情况调整状态D.随机设定状态和转换条件，通过试验找到合适的设计22、在一个同步时序逻辑电路中，若时钟脉冲的频率为50MHz，一个状态持续的时间为20ns，那么该电路的状态数为：（）A.5B.10C.20D.5023、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24、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25、数字逻辑中的计数器可以按照不同的进制和计数方式进行计数。一个模12的可逆计数器，当控制信号为加法计数时，从0开始计数，经过多次时钟脉冲后，计数器的值会变成多少？（）A.11B.12C.不确定D.根据计数器的类型判断二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个有限状态机的状态跳转条件的复杂逻辑。2、（本题5分）阐述数字逻辑中锁存器和触发器的触发方式的差异，以及在实际电路中如何根据需求选择合适的器件。3、（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。4、（本题5分）深入解释在数字电路的电源管理中，如何选择合适的电源芯片和设计电源电路以保证稳定供电。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数据选择器，根据9个控制信号从512个输入数据中选择一个输出。2、（本题5分）利用数据选择器和比较器设计一个能根据输入数据选择输出特定范围数字的电路，画出逻辑图和选择条件。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断输入的3位二进制数是否能被3整除，输出结果为1表示能整除，0表示不能整除，画出逻辑电路图。4、（本题5分）使用移位寄存器和加法器设计一个能实现数据累加和移位功能的电路，画出逻辑图和说明工作原理。5、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个9位二进制数是否为水仙花数。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）使用编码器和解码器设计一个数字电路，能够实现对输入数据的压缩和解压缩。分析数