中南大学《数字逻辑电路（Ⅰ）》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页中南大学《数字逻辑电路（Ⅰ）》

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20个小题，每小题2分，共40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、在数字逻辑电路中，触发器的状态转换取决于输入信号和时钟脉冲。JK触发器是一种功能较为强大的触发器。对于一个JK触发器，当J=1，K=0，在时钟脉冲的作用下，其输出状态将：（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转2、若要设计一个能对100进制进行计数的计数器，至少需要多少个触发器？（）A.7B.8C.9D.103、对于一个同步时序逻辑电路，若状态方程和驱动方程已知，能否确定其输出方程？（）A.能B.不能C.不确定D.以上都有可能4、二进制编码是数字系统中表示信息的重要方式。关于二进制编码，以下说法不正确的是（）A.8421码是一种常见的有权码B.格雷码相邻两个编码之间只有一位不同C.余3码是一种无权码D.无论采用哪种编码方式，都能唯一表示所有的十进制数5、在数字逻辑的时序逻辑电路设计中，状态图是一种重要的设计工具。假设要设计一个自动售货机的控制电路，使用状态图可以清晰地描述电路的状态转换和输出。以下关于状态图的作用和绘制方法，哪个说法是正确的（）A.状态图只能表示有限个状态B.状态图不能反映输出的变化C.绘制状态图不需要考虑输入条件D.状态图可以帮助设计人员直观理解电路的行为6、在数字逻辑设计中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争冒险的描述中，错误的是（）A.竞争冒险是由于信号传输延迟引起的B.可以通过增加冗余项来消除竞争冒险C.所有的数字电路都可能出现竞争冒险现象D.竞争冒险不会影响电路的正常功能7、在数字逻辑的加法器设计中，半加器和全加器是基础组件。假设要构建一个能对两个4位二进制数进行加法运算的电路，以下关于半加器和全加器的使用，哪个是正确的（）A.只需要使用半加器B.只需要使用全加器C.先使用半加器，再使用全加器D.以上方法都不正确8、在数字电路中，需要对数字信号进行编码以提高传输效率和抗干扰能力。假设采用曼彻斯特编码方式传输一个二进制数据序列，以下关于曼彻斯特编码的特点，哪个描述是正确的？（）A.每个时钟周期都有跳变B.编码效率高C.容易实现同步D.抗干扰能力差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11、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、考虑数字逻辑中的数据选择器，假设使用一个4选1数据选择器来实现一个逻辑函数。以下关于数据选择器的使用和逻辑函数的实现，哪个说法是正确的（）A.数据选择器不能实现任何逻辑函数B.可以通过设置选择端的输入来实现特定逻辑函数C.数据选择器只能实现简单的与或逻辑D.实现逻辑函数时不需要考虑输入数据的组合13、在一个数字电路中，需要判断两个4位二进制数是否相等。以下哪种逻辑电路的设计可能是最简的？（）A.使用异或门对两个数的每一位进行比较，然后将结果进行与运算B.对两个数逐位进行减法运算，判断结果是否为0C.将两个数转换为十进制，然后进行比较，需要复杂的转换电路D.对两个数进行按位与和按位或运算，根据结果判断14、当研究数字逻辑中的竞争与冒险时，假设一个电路在特定输入条件下出现了尖峰脉冲。以下哪种情况可能会加剧这种竞争与冒险现象？（）A.输入信号变化速度快B.逻辑门的传输延迟小C.电路中的逻辑门数量少D.电源电压波动大15、对于一个用VHDL描述的数字逻辑电路，以下哪种数据类型通常用于表示二进制数？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean16、时序逻辑电路在数字系统中具有重要作用。假设我们正在研究一个时序逻辑电路。以下关于时序逻辑电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态B.触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，如D触发器、JK触发器等C.时序逻辑电路中的计数器可以用于计数脉冲信号的个数，实现定时和分频功能D.时序逻辑电路的状态转换总是稳定和可预测的，不会出现不确定的状态17、数字逻辑中的全加器可以实现两个二进制数和一个进位的相加。一个全加器的输入为A=1，B=1，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=1，C_out=1B.S=0，C_out=1C.不确定D.根据其他因素判断18、考虑一个数字系统中的编码器，它需要将8个输入信号编码为3位的二进制代码输出。以下哪种编码器能够满足这个要求，并且具有较高的编码效率？（）A.普通编码器，任何时刻只允许一个输入有效B.优先编码器，允许同时多个输入，但优先编码优先级高的C.二进制编码器，直接将输入转换为二进制D.十进制编码器，将十进制输入编码为二进制19、对于一个由多个与非门组成的组合逻辑电路，若其中一个输入信号发生变化，输出信号的变化时间取决于什么？（）A.门的延迟B.信号的传播路径C.输入信号的变化幅度D.以上都是20、对于一个由多个D触发器构成的移位寄存器，若要实现串行输入并行输出，需要几个时钟脉冲？（）A.与触发器个数相同B.触发器个数的一半C.1D.不确定二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明在译码器的复杂逻辑功能实现中，如何通过组合多个译码器完成特定任务。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中乘法器和除法器的硬件优化技术，如流水线和并行处理，举例说明其效果。3、（本题5分）详细说明在数字逻辑电路的板级设计中，如何进行布局布线以提高电路的性能和可靠性。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个21位二进制数是否为特定类型的完全数。2、（本题5分）使用JK触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模10的可逆计数器，即能够进行加1和减1操作，画出状态转换图和电路连接。3、（本题5分）用逻辑门设计一个能实现两个5位二进制数比较并输出大小关系的电路，画出逻辑图和真值表。4、（本题5分）设计一个译码器，将20位二进制输入信号译码为1048576个输出信号。5、（本题5分）设计一个能检测输入的12位二进制数中是否存在连续的9个1的逻辑电路，写出详细的逻辑表达式和设计过程。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题1