连云港职业技术学院《数字逻辑与数字系统课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑与数字系统课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，以下哪种方法是正确的？（）A.依次对每一位进行转换B.整体进行逻辑运算C.通过计数器实现D.无法直接转换2、一个8位的D/A转换器，若其满量程输出电压为5V，当输入数字量为10000000时，输出电压为：（）A.0.5VB.1.25VC.2.5VD.5V3、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4、数字逻辑中的乘法器可以通过不同的方式实现。假设要实现一个4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪个步骤是关键？（）A.确定移位的次数B.控制加法的顺序C.处理乘法的符号D.以上步骤都很关键5、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6、数字逻辑中的寄存器可以用于存储数据。一个同步寄存器和一个异步寄存器的主要区别是什么？（）A.同步寄存器的存储操作与时钟同步，异步寄存器的存储操作与时钟不同步B.同步寄存器的存储速度快，异步寄存器的存储速度慢C.不确定D.同步寄存器和异步寄存器没有区别7、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.01118、在数字电路的设计中，使用硬件描述语言（HDL）可以提高效率和可读性。以下关于HDL的描述，错误的是（）A.VHDL和Verilog是两种常见的HDLB.HDL可以描述数字电路的结构和行为C.HDL编写的代码可以直接被硬件执行D.HDL便于进行数字电路的仿真和验证9、在数字电路的设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的工具。以下关于卡诺图化简的描述，错误的是（）A.卡诺图中的相邻方格可以合并，以消去变量B.卡诺图化简可以得到最简与或表达式C.卡诺图只适用于变量较少的逻辑函数化简D.卡诺图化简的结果一定是唯一的10、在数字逻辑中，利用中规模集成电路（MSI）可以构建更复杂的逻辑电路。例如，使用计数器和译码器可以构建顺序脉冲发生器。以下关于顺序脉冲发生器的描述，正确的是：（）A.可以产生固定频率的脉冲序列B.输出脉冲的宽度是固定的C.输出脉冲的顺序是随机的D.可以根据需要产生特定顺序的脉冲11、假设正在设计一个数字时钟系统，其中需要一个分频器将高频时钟信号转换为低频的秒脉冲信号。以下哪种分频器结构可能是最适合的？（）A.计数器型分频器，通过计数实现分频B.触发器型分频器，基于触发器状态变化分频C.逻辑门型分频器，由逻辑门组合构成D.以上分频器结构效果相同，可随意选择12、在一个由边沿D触发器组成的计数器中，若要实现模6计数，至少需要几个触发器？（）A.2个B.3个C.4个D.6个13、在数字逻辑中，竞争和冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争和冒险的描述，不正确的是（）A.竞争是由于信号通过不同路径到达同一门的输入端存在时间差引起的B.冒险是竞争导致的输出端出现不应有的尖峰脉冲C.增加冗余项可以完全消除竞争和冒险现象D.采用滤波电容可以减少冒险现象的影响14、考虑一个数字电路中的加法器，已知其输入为两个8位的二进制数A和B，以及一个进位输入C_in。如果要计算A+B+C_in的和，并输出结果S和进位输出C_out，以下哪种方法可以最有效地实现？（）A.使用多个全加器级联B.构建一个大型的加法运算电路C.利用软件算法进行计算，不使用硬件电路D.以上方法的效果相同，可以随意选择15、在数字逻辑设计中，若要使用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个特定的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编程B.布线C.绘制逻辑图D.以上都不是16、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17、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以进行数据的移位操作，还可以用于实现数据的存储和串行-并行转换。一个8位移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，将数据10101010串行输入，经过4个时钟脉冲后，寄存器中的数据为：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.0000101018、寄存器是数字系统中用于存储数据的部件。对于寄存器的特点和操作，以下说法不正确的是（）A.寄存器可以存储多位二进制数据B.寄存器的存储内容可以随时读取和写入C.移位寄存器可以实现数据的移位操作D.寄存器中的数据在断电后不会丢失19、在数字逻辑中，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.奇偶校验码可以检测出奇数位错误B.奇校验码中1的个数为奇数，偶校验码中1的个数为偶数C.奇偶校验码不能纠正错误，只能检测错误D.奇偶校验码增加的校验位越多，检测错误的能力越强20、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是否符合预期来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪等工具对电路中的信号进行监测和分析C.可以采用替换法，逐个更换可能故障的元器件来确定故障位置D.故障诊断只需要依靠经验和直觉，不需要遵循任何科学的方法和流程二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细解释数字逻辑中计数器的分类（如同步计数器和异步计数器），分析它们的工作特点和在实际应用中的选择依据。2、（本题5分）阐述数字逻辑中同步时序电路的时钟偏差和时钟抖动对电路性能的影响，以及如何减小这些影响。3、（本题5分）详细说明在数字逻辑中，如何判断一个逻辑表达式是否可以化简，以及化简的原则和方法有哪些。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）用JK触发器设计一个同步4位二进制计数器，画出状态转换图、逻辑电路图，并分析其工作原理。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的6位二进制数转换为余3码，给出逻辑表达式和电路连接。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的18位二进制数进行压缩，只保留其中的奇数位，输出为9位二进制数，画出逻辑电路图。5、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到9的循环计数，并在特定状态下输出控制信号。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）设计一个数字逻辑电