和君职业学院《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2、在数字系统中，需要将并行数据转换为串行数据进行传输。以下哪种电路可以实现这个功能？（）A.并行-串行转换器，逐位输出数据B.串行-并行转换器，与需求相反C.计数器，通过计数控制数据输出D.编码器，对输入进行编码3、在数字逻辑的竞争冒险现象分析中，假设一个逻辑表达式在某些输入条件下可能产生竞争冒险。以下哪个工具或方法可以帮助准确地分析和预测这种现象（）A.逻辑分析仪B.示波器C.手工计算D.以上方法都不准确4、当研究数字逻辑中的计数器的编码方式时，格雷码在某些情况下具有独特的优势。假设在一个对计数顺序准确性要求较高的系统中，使用格雷码的主要原因是（）A.编码简单B.相邻计数状态只有一位变化C.可以表示更多的状态D.便于进行数值运算5、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6、在数字逻辑中，复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）是两种常见的可编程器件。以下关于CPLD和FPGA区别的描述中，不正确的是（）A.CPLD基于乘积项结构，FPGA基于查找表结构B.FPGA的逻辑资源比CPLD丰富C.CPLD的编程速度比FPGA快D.CPLD适合实现复杂的组合逻辑，FPGA适合实现时序逻辑7、已知一个编码器有8个输入信号，需要对其进行编码，则输出的二进制代码至少需要几位？（）A.2位B.3位C.4位D.8位8、JK触发器是一种功能较为强大的触发器，具有置0、置1、保持和翻转的功能。以下关于JK触发器的描述，错误的是（）A.JK触发器的逻辑功能可以通过输入J和K的不同组合来实现B.JK触发器在时钟脉冲的作用下，根据J和K的输入进行状态转换C.JK触发器可以由D触发器和其他逻辑门组合而成D.JK触发器的功能相对复杂，在实际应用中不如D触发器方便9、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10、对于数字电路中的移位寄存器，假设需要实现串行数据到并行数据的转换。以下哪种类型的移位寄存器最适合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.双向移位寄存器D.以上寄存器均可11、在数字系统的设计中，需要考虑功耗、速度和面积等性能指标之间的平衡。以下关于这些性能指标的描述，错误的是（）A.降低功耗通常会导致电路速度变慢或者面积增加B.提高电路速度可能需要增加功耗和面积C.减小电路面积往往会牺牲功耗和速度性能D.可以在不影响其他性能指标的情况下，单独优化某一个性能指标12、在逻辑函数化简中，使用卡诺图化简法时，若相邻的最小项可以合并，那么合并后消去的变量是：（）A.相同的变量B.不同的变量C.任意变量D.取决于具体情况13、在数字逻辑电路中，移位寄存器可以实现数据的左移和右移操作。一个4位双向移位寄存器，当控制信号为左移时，输入为特定的二进制数，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14、数字逻辑中的乘法器可以通过不同的方式实现。假设要实现一个4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪个步骤是关键？（）A.确定移位的次数B.控制加法的顺序C.处理乘法的符号D.以上步骤都很关键15、在数字逻辑中，利用中规模集成电路（MSI）可以构建更复杂的逻辑电路。例如，使用计数器和译码器可以构建顺序脉冲发生器。以下关于顺序脉冲发生器的描述，正确的是：（）A.可以产生固定频率的脉冲序列B.输出脉冲的宽度是固定的C.输出脉冲的顺序是随机的D.可以根据需要产生特定顺序的脉冲16、非门是数字逻辑中最简单的逻辑门之一。关于非门的功能和特点，以下叙述错误的是（）A.非门的作用是将输入的逻辑电平取反B.非门可以用三极管来实现C.非门的逻辑表达式为Y=¬AD.非门的输入和输出之间不存在延迟17、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18、在数字逻辑中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现不应有的尖峰脉冲。产生竞争冒险的原因通常是由于信号在电路中的传输延迟。为了消除竞争冒险，可以采用增加冗余项、接入滤波电容等方法。以下关于竞争冒险的描述，错误的是：（）A.只会出现在组合逻辑电路中B.可以通过修改逻辑表达式来避免C.对电路的功能没有实质性影响D.可能会导致电路的误动作19、在数字逻辑电路中，组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入。假设设计一个用于判断一个三位二进制数是否能被3整除的组合逻辑电路。以下哪种方法可能是实现该电路的有效途径（）A.使用卡诺图进行逻辑化简B.直接通过逻辑门搭建，不进行任何化简C.采用中规模集成电路，如译码器D.以上方法都不可行20、在数字电路的逻辑门延迟分析中，假设一个组合逻辑电路由多个逻辑门组成，输入信号经过这些门的传播延迟会影响电路的性能。以下哪种因素对逻辑门延迟的影响最大？（）A.逻辑门的类型B.输入信号的变化频率C.电路的复杂度D.电源电压的稳定性21、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，其输出不仅取决于当前的输入，还与电路的原有状态有关。以下关于时序逻辑电路的说法中，错误的是（）A.触发器是构成时序逻辑电路的基本单元B.计数器是一种常见的时序逻辑电路C.时序逻辑电路中一定包含存储元件D.时序逻辑电路的输出与输入的变化是同步的22、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23、在数字逻辑中，要用VHDL语言描述一个4位的计数器，以下哪种结构是合适的？（）A.进程结构B.函数结构C.结构体D.以上都可以24、JK触发器是一种功能较为完善的触发器。以下关于JK触发器的特性，错误的是（）A.当J=K=0时，触发器保持原状态B.当J=K=1时，触发器实现翻转功能C.JK触发器的触发方式可以是上升沿触发，也可以是下降沿触发D.JK触发器在时钟脉冲作用下，输出状态一定会改变25、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二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何考虑功耗优化，有哪些常见的方法可以降低电路的功耗。2、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑表达式的等价变换，以实现不同的逻辑功能。3、（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。4、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的计数器的计数方向控制，如何实现可逆计数功能。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个译码器，将4位二进制输入信号译码为16个输出信号。2、（本题5分）利用逻辑门设计一个与非门。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的15位二进制数进行奇偶校验，若1的个数为奇数输出1，否则输出0，并能显示校验结果，画出逻辑电路图。4、（本题5分）设计一个数据选择器，根据10个控制信号从1024个输入数据中选择一个输出。5、（本题5分）设计一个能检测输入的三十位二进制数中是否存在连续十六个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。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