西安交通工程学院《数字产品交互设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《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、数字逻辑中的编码器可以分为多种类型，如二进制编码器、十进制编码器等。一个十进制-二进制编码器，当输入为十进制数7时，输出的二进制编码是什么？（）A.0111B.1110C.不确定D.根据编码器的类型判断2、对于一个由多个逻辑门组成的复杂数字电路，若要分析其输出与输入之间的逻辑关系，以下哪种方法最为有效？（）A.直接观察电路连接B.进行逻辑表达式推导C.绘制真值表D.以上方法结合使用3、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行编码，以提高数据传输的效率和可靠性。以下哪种编码方式可能是最优的考虑？（）A.曼彻斯特编码，每个时钟周期都有跳变，便于同步但效率较低B.差分曼彻斯特编码，解决了曼彻斯特编码的部分缺点，但实现复杂C.NRZ编码，简单直接但同步困难D.以上编码方式各有优缺点，需要根据具体应用选择4、数字电路中的触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器和T触发器等。以下关于这些触发器的功能描述，不正确的是（）A.D触发器在时钟上升沿时，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触发器在时钟脉冲作用下，输出状态总是翻转D.这些触发器可以通过外部连接和控制信号相互转换5、要设计一个能将4位二进制数转换为格雷码的电路，以下哪种方法是可行的？（）A.使用加法器B.使用减法器C.通过逻辑表达式直接转换D.以上都不行6、数字逻辑中的触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器等。假设一个D触发器，在时钟上升沿时，将输入D的值传递到输出Q。如果当前时钟周期内，D从0变为1，时钟上升沿到来，那么Q的值会变成多少？（）A.0B.1C.保持原来的值不变D.不确定7、若要设计一个能对输入的3位二进制数进行排序的电路，最少需要几个比较器？（）A.2B.3C.4D.58、在一个数字电路中，使用了多个触发器来存储数据。关于触发器的工作特性，以下哪种描述是准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿时根据输入值改变状态B.JK触发器在输入J=K=1时，会保持原状态C.T触发器只有在输入为1时才改变状态D.以上触发器的描述都不准确9、在数字逻辑中，若要对一个8位的二进制数进行奇偶校验，校验位应设置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位10、在数字逻辑电路的可测试性设计中，假设一个复杂的集成电路需要进行生产测试和故障诊断。为了提高测试效率和覆盖率，需要在设计阶段考虑可测试性结构的插入。以下哪种可测试性结构对于大规模集成电路的测试最为有效？（）A.扫描链B.边界扫描C.内置自测试（BIST）D.以上都是11、考虑数字逻辑中的移位寄存器的应用，假设在数字通信系统中使用移位寄存器进行数据的串行到并行转换。以下关于这种应用的优势和工作原理，哪个描述是准确的（）A.提高数据传输速度B.增加数据的错误率C.移位寄存器在转换过程中会丢失数据D.以上描述都不准确12、在数字逻辑电路中，编码器和译码器可以实现数字信号的编码和解码。一个4线-2线编码器和一个2线-4线译码器连接在一起，当编码器输入为特定值时，译码器的输出会是什么？（）A.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的高电平输出B.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的低电平输出C.不确定D.译码器的输出与编码器的输入无关13、在数字电路中，奇偶校验码常用于检测数据传输中的错误。以下关于奇偶校验码的描述中，错误的是（）A.奇校验时，数据中1的个数加上校验位为奇数B.偶校验时，数据中1的个数加上校验位为偶数C.奇偶校验只能检测奇数个错误D.奇偶校验能够纠正数据传输中的错误14、对于一个异步时序逻辑电路，与同步时序逻辑电路相比，其主要特点是？（）A.状态转换与时钟脉冲同步B.状态转换不受时钟脉冲控制C.电路结构更简单D.以上都不是15、考虑数字逻辑中的状态化简，假设一个状态机有多个冗余状态。以下哪种方法最常用于消除这些冗余状态？（）A.状态分配B.等价类划分C.最小化算法D.以上方法均可16、数字逻辑中的比较器用于比较两个数字的大小。假设设计一个4位比较器，比较两个无符号数A和B。当A=1010，B=1100时，输出结果是什么？（）A.A>BB.A<BC.A=BD.不确定17、在数字逻辑电路的设计中，需要进行逻辑综合，将高级描述转换为门级电路。逻辑综合工具可以根据约束条件进行优化。以下关于逻辑综合的描述，错误的是：（）A.可以自动完成逻辑化简B.不能考虑时序约束C.可以优化电路的面积和速度D.可以根据不同的工艺库进行映射18、对于一个4位的二进制加法计数器，从0000开始计数，经过10个时钟脉冲后，计数器的状态为？（）A.1010B.1001C.1011D.110019、在复杂的数字系统中，常常采用层次化设计方法。以下关于层次化设计的描述，正确的是（）A.层次化设计将系统划分为多个层次，每个层次完成特定的功能B.层次化设计可以提高系统的设计效率和可维护性C.不同层次之间通过明确的接口进行通信和交互D.层次化设计是一种自顶向下的设计方法，不支持自底向上的设计过程20、对于数字逻辑中的奇偶校验码，假设要对一组8位数据进行奇偶校验。以下哪种奇偶校验方式能够检测出奇数个错误？（）A.奇校验B.偶校验C.两种校验方式都可以D.两种校验方式都不行21、计数器是数字电路中常用的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的描述，不正确的是（）A.计数器可以按照计数进制分为二进制计数器、十进制计数器等B.异步计数器的计数速度比同步计数器快C.计数器可以通过反馈清零或置数实现特定的计数范围D.计数器的设计可以基于触发器和门电路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、在数字电路的故障诊断中，假设一个电路出现了错误输出，但输入信号正常。以下哪种方法最常用于定位故障所在？（）A.逻辑分析仪检测B.替换可疑元件C.对比正常电路和故障电路D.以上方法结合使用24、D触发器是一种常见的触发器，其特点是在时钟脉冲作用下，输出跟随输入变化。对于D触发器，以下描述错误的是（）A.D触发器可以由JK触发器转换而来B.D触发器的逻辑功能比JK触发器简单C.D触发器常用于数据的锁存和同步D.D触发器的输出状态在每个时钟脉冲到来时都一定会翻转25、想象一个数字系统中，需要将并行的数据转换为串行数据进行传输。以下哪种器件或模块可能是最关键的？（）A.移位寄存器，能够实现数据的串行移位输出B.计数器，用于控制数据的移位顺序C.编码器，将并行数据编码为串行格式D.译码器，将串行数据转换为并行数据二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在数字电路中，解释如何分析数字逻辑电路的功耗分布和热点，以及如何采取措施降低局部高温。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个优先编码器，确定输入信号的优先级。3、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的奇偶校验电路的设计原理和在数据传输中的作用。4、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个加法器的进位链，提高加法运算的速度。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10位二进制数是否为水仙花数（即每个位上的数字的n次幂之和等于该数，n为该数字所在的位数），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）利用逻辑门设计一个逻辑电路，用于实现特定的信号处理功能。3、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到131071的计数，并在特定状态下进行计数速度的调整。4、（本题5分）设计一个译码器，将3位二进制输入信号译码为8个输出信号。5、（本题5分）设计一个能对输入的8位二进制数进行循环左移和循环右移操作的逻辑电路，可通过控制信号选择移位方向，给出逻辑表达式和电路图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）使用比较器和触发器构建一个数字电路，能够实现对输入信号的峰值检测和保持。分析峰值检测的原理和电路实现，包括比较器