东华大学《数字逻辑与微处理器》2023-2024学年第二学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页东华大学

《数字逻辑与微处理器》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20个小题，每小题1分，共20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2、用4位二进制加法器实现两个8位二进制数的加法运算，需要采用？（）A.串行进位B.并行进位C.分组进位D.以上都可以3、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为电路设计提供了更大的灵活性。以下关于PLD的描述，错误的是（）A.PLD可以通过编程来实现不同的逻辑功能B.CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是常见的PLD类型C.PLD的编程过程复杂，需要专业的硬件知识和工具D.一旦对PLD进行编程，其逻辑功能就不能再更改4、在数字逻辑中，竞争冒险现象是需要关注的问题。以下关于竞争冒险的产生原因，描述不正确的是（）A.由于信号传输延迟导致输入信号到达逻辑门的时间不同B.逻辑门的传输延迟是竞争冒险产生的主要原因C.当多个输入信号同时变化时容易产生竞争冒险D.只要逻辑电路设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象5、在数字电路的竞争冒险现象中，假设一个组合逻辑电路的输入发生变化时，输出出现了短暂的不正确脉冲。以下哪种方法最常用于消除这种竞争冒险？（）A.接入滤波电容B.修改逻辑设计C.增加冗余项D.降低电源电压6、考虑一个数字电路中的锁存器，它能够在特定条件下存储数据。以下哪种情况下锁存器可能会丢失存储的数据？（）A.电源故障B.控制信号异常C.长时间未刷新D.以上情况都可能导致数据丢失7、在数字电路中，异步时序电路与同步时序电路有明显的区别。以下关于异步时序电路特点的描述中，错误的是（）A.没有统一的时钟信号B.速度通常比同步时序电路快C.容易产生竞争冒险现象D.设计和分析比同步时序电路简单8、在数字电路中，下列哪种逻辑门的输出不仅取决于当前的输入，还取决于之前的输出状态？（）A.与门B.或门C.非门D.触发器9、在数字逻辑电路的测试和故障诊断中，逻辑分析仪是一种常用的工具。它可以同时监测多个信号，并以图形的方式显示信号的变化。逻辑分析仪的主要优点包括：（）A.只能处理低速信号B.不能存储大量的数据C.能够快速准确地捕捉和分析信号D.价格昂贵，不适合一般应用10、在数字逻辑中，乘法运算可以通过移位和加法来实现。以下关于乘法运算的描述，错误的是（）A.可以使用移位寄存器和加法器来构建乘法器B.乘法运算的速度取决于移位和加法的操作次数C.并行乘法器比串行乘法器的运算速度快，但硬件复杂度高D.数字逻辑中的乘法运算与数学中的乘法运算完全相同，没有任何区别11、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述时序逻辑行为的模型。以下关于有限状态机的描述中，正确的是（）A.由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以用状态图和状态表来描述C.能够实现复杂的控制逻辑D.以上都是12、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13、在数字逻辑中，要用FPGA（现场可编程门阵列）实现一个复杂的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编写代码B.设计电路原理图C.配置引脚D.以上都不是14、在数字逻辑电路中，需要对时钟信号进行分频。假设一个时钟信号的频率为100MHz，要得到一个频率为10MHz的分频信号，以下哪种方法可以实现？（）A.计数器B.移位寄存器C.编码器D.译码器15、已知一个JK触发器的J和K输入端都为1，在时钟脉冲的下降沿，触发器的状态会怎样变化？（）A.置0B.置1C.翻转D.保持不变16、假设要设计一个数字电路来实现一个计数器，能够从0计数到15并循环。以下哪种计数器类型可能是最合适的？（）A.异步计数器，结构简单但速度较慢，可能存在计数误差B.同步计数器，速度快，计数准确，但电路复杂C.可逆计数器，能够实现正反向计数，但控制逻辑复杂D.以上计数器类型都可以，效果相同17、对于一个同步置数的计数器，在置数信号有效时，计数器的状态会立即变为预置的数值吗？（）A.会B.不会C.取决于时钟信号D.以上都不对18、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19、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20、组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入，不存在记忆功能。以下关于组合逻辑电路的描述，错误的是（）A.加法器、编码器、译码器等都属于组合逻辑电路B.组合逻辑电路可以用逻辑表达式、真值表、逻辑电路图等多种方式来描述C.由于没有记忆功能，组合逻辑电路的输出在输入不变的情况下不会发生改变D.组合逻辑电路的设计过程中，不需要考虑电路的时序问题二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入解释在数字电路的布线规划中，如何减少信号延迟和串扰，提高电路的稳定性。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的同步复位和异步复位的区别和应用场景，举例说明其在时序控制中的作用。3、（本题5分）说明如何用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）描述一个简单的逻辑电路，例如与门。4、（本题5分）阐述数字逻辑中只读存储器（ROM）的存储单元结构和寻址方式，分析其容量扩展方法。5、（本题5分）详细说明在译码器的扩展应用中，如何通过多个译码器组合实现更复杂的译码功能。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够判断输入的8位二进制数是否为对称数（如10101010），输出结果为1表示是，0表示否，画出逻辑电路图。2、（本题5分）设计一个数字时钟的秒计数器模块，采用十进制计数方式，能够实现进位功能，画出逻辑电路图。3、（本题5分）使用T触发器设计一个异步时序逻辑电路，实现一个7位环形计数器，画出状态转换图和电路。4、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，对输入的8位二进制数进行取绝对值操作，输出结果为8位二进制数，画出逻辑图。5、（本题5分）使用计数器和编码器设计一个能对输入脉冲进行编码和计数的电路，画出逻辑图和工作流程。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对工业自动化控制系统中的传感器数据融合。仔细分析多种传感器数据的特点和融合算法，解释电路中各个模块的功能和数据处理逻辑，探讨如何提高系统的准确性和可靠性。2、（本题10分）设计一个同步时序电