天津商业大学宝德学院《数字产品交互设计》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页天津商业大学宝德学院

《数字产品交互设计》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、在数字逻辑中，PLD（可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是常用的可编程器件。如果要实现一个复杂的数字逻辑功能，并且对速度和资源利用有较高要求，以下哪种器件更适合？（）A.PLD，其逻辑资源相对较少但速度快B.FPGA，具有丰富的逻辑资源和较高的灵活性C.两者都不适合，应使用专用集成电路D.取决于具体的功能和设计要求，无法一概而论2、对于一个由多个触发器组成的同步时序电路，若其中一个触发器出现故障，会对整个电路的工作产生怎样的影响？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.输出错误结果D.以上都有可能3、已知一个数字系统的时钟周期为20ns，若要传输一个16位的数据，需要多长时间？（）A.320nsB.160nsC.80nsD.40ns4、在数字电路中，触发器的状态转换由输入信号和时钟信号共同决定。假设我们正在研究触发器的工作特性。以下关于触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿或下降沿时，将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四种功能C.T触发器在时钟信号作用下，每来一个脉冲，输出状态翻转一次D.触发器的输出状态只取决于当前的输入信号，与之前的状态无关5、在数字逻辑的应用场景中，以下关于计算机存储系统的描述，错误的是（）A.内存和外存都使用数字逻辑来实现存储和读写操作B.闪存是一种非易失性存储介质，基于数字逻辑原理工作C.存储系统的性能主要取决于存储容量，与数字逻辑无关D.数字逻辑在存储系统的地址译码和数据传输中发挥重要作用6、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7、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8、考虑一个8选1数据选择器，当地址输入为101时，以下哪种数据输入将被输出？（）A.第1路输入B.第3路输入C.第5路输入D.第7路输入9、已知一个8选1数据选择器，地址输入端有3位，当输入地址为101时，输出的数据是哪个输入通道的数据？（）A.第1个B.第3个C.第5个D.第7个10、在数字逻辑电路中，对于一个4位的二进制加法计数器，从初始状态0000开始计数，经过15个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.0000B.1111C.1000D.011111、在数字系统中，有限状态机（FSM）是一种重要的设计方法。假设我们正在设计一个基于FSM的系统。以下关于有限状态机的描述，哪一项是不准确的？（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转移函数组成B.摩尔型有限状态机的输出只取决于当前状态，米利型有限状态机的输出取决于当前状态和输入C.可以使用状态图和状态表来描述有限状态机的行为D.有限状态机的状态数量是固定的，不能根据实际需求动态增加或减少12、在数字逻辑电路的测试和验证中，经常使用逻辑分析仪等工具。以下关于逻辑分析仪的描述，错误的是（）A.逻辑分析仪可以同时监测多个数字信号，并以图形或数据的形式显示B.逻辑分析仪可以帮助我们发现数字电路中的故障和错误C.逻辑分析仪只能用于测试简单的数字电路，对于复杂的系统无法发挥作用D.使用逻辑分析仪时，需要正确设置触发条件和采样频率等参数13、在数字系统中，存储器是用于存储数据和程序的重要部件。以下关于只读存储器（ROM）特点的描述中，错误的是（）A.存储的内容在断电后不会丢失B.只能读取数据，不能写入数据C.可以通过编程改变存储的内容D.常用于存储固定不变的程序和数据14、数字逻辑中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，那么在一个由多个逻辑门组成的组合逻辑电路中，如何判断其功能是否正确？（）A.通过输入不同的组合，观察输出是否符合预期B.检查逻辑门的类型是否正确C.不确定D.根据电路的复杂程度判断15、假设正在研究数字逻辑电路中的时序违规问题，即信号的建立时间和保持时间不满足要求。这可能导致电路的功能错误或不稳定。为了检测和解决时序违规，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.静态时序分析B.动态时序仿真C.逻辑综合优化D.以上都是16、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，它具有记忆功能，能够存储过去的输入信息。以下关于时序逻辑电路的描述，错误的是（）A.触发器是时序逻辑电路的基本存储单元，常见的有D触发器、JK触发器等B.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还与电路的过去状态有关C.时序逻辑电路可以用状态转换图、状态表等方式进行描述D.时序逻辑电路的设计比组合逻辑电路简单，不需要考虑复杂的时序关系17、在数字电路设计中，若要实现一个能够判断两个4位二进制数是否相等的比较器，需要使用以下哪种逻辑门组合？（）A.与门和或门B.异或门和与门C.同或门和或门D.以上都可以18、数据选择器和数据分配器是常用的组合逻辑电路。以下关于它们的描述，错误的是（）A.数据选择器根据选择控制信号从多个输入数据中选择一个输出B.数据分配器将输入数据按照指定的方式分配到多个输出端C.数据选择器和数据分配器的功能可以相互转换，通过改变输入和输出的连接方式D.数据选择器和数据分配器在实际应用中很少使用，对数字电路的设计影响不大19、考虑一个数字系统，需要对输入的串行数据进行并行转换。如果输入数据的速率较高，为了能够准确地完成转换，以下哪种方法是最合适的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存储数据B.使用计数器结合逻辑门来实现转换C.先将串行数据缓存，然后一次性进行转换D.以上方法都无法满足高速转换的要求20、在数字逻辑的计数器应用中，假设一个计数器被用于产生定时信号。以下哪种计数器的工作方式最适合实现精确的定时功能？（）A.自由运行计数器B.可预置计数器C.可逆计数器D.环形计数器21、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数进行编码，使其编码后的位数最少，可采用：（）A.8421BCD码B.格雷码C.余3码D.原码22、已知一个逻辑函数的真值表，用最小项之和的形式表示该函数，其中最小项的个数取决于？（）A.输入变量的个数B.输出变量的个数C.函数的复杂程度D.以上都不是23、若要将一个8位的二进制数扩展为16位，同时保持数值不变，应该进行什么操作？（）A.在高位补0B.在高位补1C.在低位补0D.在低位补124、对于一个由多个计数器级联组成的大计数器，其计数范围是各个计数器计数范围的什么？（）A.乘积B.和C.差D.以上都不对25、在数字逻辑设计中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，可通过依次：（）A.与相邻位异或B.与相邻位或C.与相邻位与D.与相邻位同或二、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）说明在数字电路中如何实现数据的串行传输和并行传输，它们各自的优缺点是什么。3、（本题5分）详细阐述在加法器的面积效率提升中，如何通过逻辑优化减少芯片面积。4、（本题5分）阐述数字逻辑中格雷码的特点和优势，以及在哪些情况下格雷码比二进制码更适合使用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用移位寄存器和逻辑门设计一个能实现串行数据向左或向右移位的电路，给出逻辑图和控制方式。2、（本题5分）利用加法器和译码器设计一个能实现两个六位二进制数相加并译码显示的电路，画出逻辑图和运算流程。3、（本题5分）设计一个数据选择器，根据4个控制信号从16个输入数据中选择一个输出。4、（本题5分）利用数据选择器和移位寄存器设计一个能实现数据循环左移或右移的电路，给出逻辑图和控制信号。5、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个32位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）有一个使用D触发器和逻辑门构建的串行数据接收电路，分析数据接收的同步机制和错误检测方法，给出触发器和逻辑门的配置和逻辑连接，画出时序