河南开封科技传媒学院《数字信号处理实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字信号处理实验》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、在数字电路设计中，组合逻辑电路和时序逻辑电路是两种基本类型。假设要设计一个电路，用于判断两个4位二进制数是否相等。如果只考虑当前输入的两个二进制数，不考虑之前的输入和状态，那么应该采用哪种逻辑电路？（）A.组合逻辑电路，因为其输出仅取决于当前输入B.时序逻辑电路，能够存储之前的输入信息C.既可以是组合逻辑电路，也可以是时序逻辑电路，取决于具体设计D.无法确定，需要更多的条件才能选择2、数字逻辑中的全加器可以实现三个一位二进制数的相加。一个全加器的输入为A=1，B=0，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不确定D.根据其他因素判断3、在数字逻辑电路中，使用逻辑门构建复杂的逻辑功能时，假设要实现一个能判断输入的3个数字是否相等的电路。以下哪种逻辑门的组合和连接方式可能是有效的（）A.仅使用与门B.仅使用或门C.使用与门、或门和非门的组合D.以上组合都无法实现4、在数字逻辑的运算中，补码是一种重要的表示方法。以下关于补码的描述，错误的是（）A.正数的补码与原码相同，负数的补码是原码的各位取反，末位加1B.补码可以方便地进行加法和减法运算，无需考虑符号位C.补码的表示范围比原码和反码更广D.补码的转换过程非常复杂，在实际应用中很少使用5、在数字逻辑电路中，若要将一个正弦波信号转换为方波信号，可以使用：（）A.计数器B.编码器C.施密特触发器D.数据选择器6、在数字系统中，若要将一个8位的二进制补码表示的数转换为原码，以下哪个步骤是正确的？（）A.先取反，再加1B.直接取反C.先减1，再取反D.以上都不对7、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最简与或表达式为？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'8、若要设计一个能对60进制进行计数的计数器，至少需要多少个触发器？（）A.6B.7C.8D.99、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、在数字逻辑的发展过程中，集成电路技术的进步起到了重要的推动作用。以下关于集成电路技术对数字逻辑的影响，错误的是（）A.集成电路技术使得数字逻辑电路的集成度不断提高，体积越来越小B.随着集成电路工艺的发展，数字电路的性能不断提升，功耗不断降低C.集成电路技术的进步使得数字逻辑的设计和制造变得更加复杂和昂贵D.先进的集成电路技术为数字逻辑的创新应用提供了更多的可能性11、或门是数字逻辑中的另一种基本逻辑门。对于或门的特性和应用，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑功能是只要有一个输入为高电平，输出就为高电平B.或门常用于实现加法运算C.或门的逻辑表达式为Y=A∨BD.或门的输出只取决于当前的输入，与之前的输入状态无关12、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、测量关键节点的电压等方法进行初步诊断B.逻辑分析仪是一种常用的故障诊断工具，可以捕获和分析数字信号C.故障诊断时，可以采用替换法逐个替换可疑的元器件来确定故障位置D.一旦确定了故障位置，就可以直接修复，不需要对整个电路进行重新测试和验证13、在数字逻辑电路中，假设我们要设计一个加法器来计算两个4位二进制数的和。考虑到速度和复杂度的平衡，以下哪种加法器结构通常是较为理想的选择？（）A.半加器级联B.全加器级联C.并行加法器D.串行加法器14、假设正在研究数字电路中的时序问题，即输入信号和时钟信号之间的时间关系对电路输出的影响。以下哪种情况可能导致时序违规？（）A.输入信号在时钟上升沿附近变化B.时钟信号的占空比不稳定C.建立时间和保持时间不满足要求D.以上情况都可能导致时序违规15、数字逻辑中的加法器是重要的运算单元。假设要设计一个4位二进制加法器，使用全加器来实现。在考虑进位传递时，以下哪种方法能够有效地减少电路的延迟和复杂度？（）A.串行进位B.并行进位C.分组进位D.不考虑进位，直接相加16、在数字系统中，需要对一个脉冲信号进行整形和滤波，以得到更清晰稳定的信号。以下哪种电路可以实现这个功能？（）A.施密特触发器，对输入进行整形B.低通滤波器，滤除高频噪声C.积分电路，平滑信号D.以上电路都可以用于信号整形和滤波17、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18、在数字电路中，需要对多个逻辑信号进行编码以减少信号线的数量。假设要对8个不同的逻辑信号进行编码，至少需要多少位二进制编码？（）A.2位B.3位C.4位D.8位19、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20、对于一个采用正逻辑的数字系统，高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0。当输入信号为0110时，经过一个非门后的输出信号是？（）A.1001B.1100C.0011D.101021、对于数字逻辑中的译码器，假设一个系统需要将4位二进制输入译码为16个输出信号。以下哪种译码器能够有效地完成这个任务？（）A.2-4译码器B.3-8译码器C.4-16译码器D.8-256译码器22、在数字系统中，异步复位和同步复位是两种常见的复位方式。异步复位不受时钟信号的控制，而同步复位在时钟信号的有效沿进行复位操作。以下关于异步复位和同步复位的比较，正确的是：（）A.异步复位的可靠性高于同步复位B.同步复位更容易产生毛刺C.异步复位可能会导致亚稳态D.同步复位的设计更简单23、在数字逻辑中，时序逻辑电路与组合逻辑电路的重要区别在于时序逻辑电路具有记忆功能。以下关于时序逻辑电路特点的描述中，正确的是（）A.输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的过去状态B.通常包含触发器等存储元件C.其行为可以用状态转换图和状态表来描述D.以上都是24、在数字逻辑电路的设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的有效工具。卡诺图通过相邻最小项的合并来实现逻辑函数的化简。对于一个具有4个变量的逻辑函数，其卡诺图中相邻的两个最小项可以合并消去：（）A.0个变量B.1个变量C.2个变量D.3个变量25、竞争冒险是数字电路中可能出现的一种现象，会导致输出出现不应有的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输的延迟不同导致B.可以通过增加冗余项、接入滤波电容等方法消除竞争冒险C.竞争冒险不会对数字电路的功能产生实质性的影响，因此可以忽略不计D.在数字电路的设计和分析中，需要考虑竞争冒险的可能性，并采取相应的措施二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在数字系统中，解释如何利用数字逻辑实现数字信号的调制和解调，举例说明常见的调制解调方式。2、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的流水线寄存器，以及它们在流水线设计中的作用。3、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的信号噪声抑制技术中，除了滤波还有哪些方法。4、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的码制，常见的码制有哪些，如BCD码、格雷码等。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循环转移的电路，给出状态转移图和逻辑图。2、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到511的计数，并在特定状态下进行清零操作。3、（本题5分）设计一个将2位十进制数转换为二进制数的组合逻辑电路，列出真值表，写出逻辑表达式。4、（本题5分）用中规模集成电路设计一个能产生0-9循环计数的十进制计数器，画出逻辑图和状态转换图。5、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到15的计数，并在特定状态下触发报警信号。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）有一个数字控制系统，需要根据输入的多个传感器数据和设定的阈值来产生控制信号。分析系统的控制逻辑和算法，设计相应的数字电路实现控制功能。探讨如何根据实际需求调整阈值和控制策略，以保证系统的稳