益阳师范高等专科学校《数字逻辑与数字系统设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页益阳师范高等专科学校《数字逻辑与数字系统设计》

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、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2、除法运算在数字逻辑中也有相应的实现方法。以下关于除法运算的描述，错误的是（）A.恢复余数法和不恢复余数法是常见的除法运算算法B.除法运算可以通过减法和移位操作来实现C.除法运算的速度通常比乘法运算快D.除法运算在数字电路中的实现相对复杂，需要考虑更多的细节3、在数字电路中，使用ROM（只读存储器）存储一个8位的乘法表，需要多大容量的ROM？（）A.8×8位B.8×16位C.16×8位D.16×16位4、已知一个数字系统采用8位二进制补码表示整数，那么其能表示的数值范围是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到2555、在数字电路中，使用比较器比较两个4位二进制数的大小时，如果两个数相等，输出的比较结果是什么？（）A.00B.01C.10D.116、对于一个同步时序逻辑电路，若输入信号在时钟脉冲有效沿之后发生变化，对输出有影响吗？（）A.有B.没有C.不确定D.以上都有可能7、在数字系统中，能够将输入的并行数据转换为串行数据输出的电路是？（）A.计数器B.移位寄存器C.编码器D.译码器8、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9、在数字逻辑设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的工具。对于一个四变量的逻辑函数，如何使用卡诺图进行化简？（）A.将逻辑函数表示为卡诺图中的方格，通过合并相邻的方格化简逻辑函数B.将逻辑函数表示为卡诺图中的线条，通过连接线条化简逻辑函数C.不确定D.卡诺图不能用于四变量逻辑函数的化简10、已知一个JK触发器的J=0，K=1，在时钟脉冲的下降沿到来时，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11、在数字逻辑电路的故障诊断中，有多种方法可以使用。以下关于故障诊断方法的描述，错误的是（）A.可以通过观察电路的输出信号是否符合预期来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪等工具对电路中的信号进行监测和分析C.可以采用替换法，逐个更换可能故障的元器件来确定故障位置D.故障诊断只需要依靠经验和直觉，不需要遵循任何科学的方法和流程12、假设正在设计一个数字电路，用于实现一个简单的有限状态机（FSM）。如果状态数量较少，并且状态转换关系明确，以下哪种方法描述FSM是最直观和易于理解的？（）A.状态转换图B.状态转换表C.用硬件描述语言编写代码D.以上方法的直观性和易理解性相同13、加法器是数字电路中用于实现加法运算的重要部件。在半加器和全加器中，以下关于半加器的描述中，错误的是（）A.半加器不考虑来自低位的进位B.半加器的输出包括本位和以及向高位的进位C.半加器可以由异或门和与门组成D.半加器的功能比全加器简单14、在一个采用正逻辑的数字系统中，若用高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0，那么以下哪种电平组合表示逻辑与运算的结果为1？（）A.两个输入均为高电平B.两个输入均为低电平C.一个输入为高电平，一个输入为低电平D.以上都不对15、在数字系统中，信号完整性是影响系统性能的重要因素。以下关于信号完整性的描述，错误的是（）A.信号反射、串扰和电磁干扰会影响信号完整性B.增加信号的上升时间可以减少信号反射C.合理的布线和端接可以改善信号完整性D.信号完整性问题只在高速数字系统中存在，低速系统中可以忽略16、在数字系统中，总线是用于传输数据和信息的重要通道。以下关于总线特点的描述中，错误的是（）A.可以连接多个设备B.总线的数据传输是并行的C.总线上的数据传输需要遵循特定的协议D.同一时刻只能有一个设备向总线发送数据17、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18、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19、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20、对于一个由多个与非门组成的组合逻辑电路，若其中一个输入信号发生变化，输出信号的变化时间取决于什么？（）A.门的延迟B.信号的传播路径C.输入信号的变化幅度D.以上都是21、考虑数字逻辑中的数据选择器，假设一个系统需要从8个输入数据中根据3位选择信号选择一个输出。以下哪种数据选择器能够满足这个需求？（）A.4选1数据选择器B.8选1数据选择器C.16选1数据选择器D.32选1数据选择器22、在数字逻辑电路中，若要实现一个能对两个4位二进制数进行相加并产生进位输出的加法器，以下哪种集成电路芯片可能是最合适的选择？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS16123、数字逻辑中的编码器可以将多个输入信号编码为较少的输出信号。一个16线-4线编码器，当输入为特定值时，输出的二进制编码是什么？（）A.根据编码器的编码规则确定输出编码B.输出编码是随机的C.不确定D.根据编码器的类型判断24、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的描述中，不正确的是（）A.可以通过编程实现不同的逻辑功能B.包括可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）等C.编程后不能再修改D.适用于小批量、快速开发的数字电路设计25、加法器是数字电路中进行算术运算的重要部件。以下关于加法器的描述，不正确的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.串行加法器的运算速度比并行加法器快D.可以通过多个全加器级联构成多位加法器26、在数字电路中，若要实现一个能将并行数据转换为串行数据的电路，并且数据在时钟的上升沿进行转换，以下哪种触发器较为合适？（）A.D触发器B.JK触发器C.T触发器D.以上都可以27、在数字逻辑设计中，寄存器可以存储数据。一个8位寄存器，能够存储的最大二进制数是多少？（）A.255B.256C.不确定D.根据寄存器的类型判断28、对于数字电路中的加法运算，假设要实现两个8位有符号二进制数的加法，并且需要考虑溢出的情况。以下哪种方法最适合检测溢出？（）A.检查最高位的进位B.比较和与操作数的符号C.使用专门的溢出检测电路D.以上方法结合使用29、已知一个数字系统的输入为8位二进制数，若要对其进行奇偶校验并产生校验位，以下哪种方式能够在硬件实现上更节省资源？（）A.使用组合逻辑电路B.使用时序逻辑电路C.使用计数器D.使用移位寄存器30、对于数字电路中的编码器，假设一个系统需要将8个不同的输入信号编码为3位二进制代码。在这种情况下，以下哪种编码器能够满足要求并且具有较好的性能？（）A.普通编码器B.优先编码器C.二进制编码器D.十进制编码器二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用数字逻辑电路实现一个简单的编码器，将8个输入信号编码为3位二进制输出。仔细分析编码器的工作流程，包括输入信号的优先级处理、编码规则的确定以及逻辑电路的实现方式，研究不同编码方式对电路性能的影响。2、（本题5分）给定一个由多个比较器、加法器和寄存器组成的数字控制系统，分析系统的控制逻辑和输出响应，确定系统的稳定性和可靠性。讨论在数字控制系统设计中的关键问题和解决方案。3、（本题5分）给定一个由多个比较器和逻辑门组成的数字选择系统，分析系统的选择逻辑和输出结果，计算系统的复杂度和延迟。讨论在数据路由和多路复用中的应用和优化策略。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的视频信号进行压缩编码。分析视频压缩的基本原理和算法，如帧内预测、帧间预测等，以及在数字电路中实现这些算法的关键技术和挑战。5、（本题5分）给定一个数字系统的电磁兼容性（EMC）测试报告，分析系统在电磁干扰方面存在的问题。提出改进电路设计和布线的措施，以增强系统的电磁兼容性，减少对外界的干扰和自身的抗干扰能力。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑函数的逻辑化简中的吸收律和消去律的应用。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个除法器，包括商和余数的计算。3、（本题5分）阐述数字逻辑中数据选择器和数据分配器的可靠性设计技术，如冗余设计和错误检测与纠正机