北京理工大學(xué)《數(shù)字電路與系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、計(jì)數(shù)器不僅可以進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，還可以進(jìn)行減法計(jì)數(shù)或者可逆計(jì)數(shù)。在一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器中，可以通過控制信號(hào)來決定計(jì)數(shù)的方向。當(dāng)控制信號(hào)為1時(shí)進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，為0時(shí)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。假設(shè)初始值為5，控制信號(hào)先為1計(jì)數(shù)3次，再為0計(jì)數(shù)2次，計(jì)數(shù)器的最終值為：（）A.6B.7C.8D.92、已知邏輯函數(shù)F=(A+B)(C+D)，其反函數(shù)為？（）A.F'=(A'B')(C'D')B.F'=A'B'+C'D'C.F'=(A'+B')(C'+D')D.F'=A'B'C'D'3、在數(shù)字電路中，能夠?qū)崿F(xiàn)將輸入的高、低電平編碼為二進(jìn)制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器4、在數(shù)字邏輯的組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)F=AB+CD，其中A、B、C、D是輸入變量。以下哪種邏輯門的組合最適合用來構(gòu)建這個(gè)電路？（）A.與門和或門B.或門和非門C.與非門和或非門D.異或門和同或門5、在數(shù)字邏輯中，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖。產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的原因通常是由于信號(hào)在電路中的傳輸延遲。為了消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，可以采用增加冗余項(xiàng)、接入濾波電容等方法。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.只會(huì)出現(xiàn)在組合邏輯電路中B.可以通過修改邏輯表達(dá)式來避免C.對(duì)電路的功能沒有實(shí)質(zhì)性影響D.可能會(huì)導(dǎo)致電路的誤動(dòng)作6、已知邏輯函數(shù)F=AB+AC'+BC，其最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為？（）A.AB+AC'B.AC'+BCC.AB+BCD.以上都不對(duì)7、在數(shù)字邏輯中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器的描述中，不正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器的輸入數(shù)據(jù)數(shù)量由其規(guī)格決定B.控制信號(hào)的位數(shù)決定了可選擇的輸入數(shù)據(jù)數(shù)量C.數(shù)據(jù)選擇器可以實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)D.數(shù)據(jù)選擇器的輸出與輸入數(shù)據(jù)的順序無關(guān)8、在數(shù)字邏輯的時(shí)序分析中，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路的建立時(shí)間和保持時(shí)間不滿足要求。以下哪種措施能夠有效地改善時(shí)序性能？（）A.增加時(shí)鐘頻率B.優(yōu)化邏輯電路C.插入緩沖器D.以上措施結(jié)合使用9、在數(shù)字邏輯中，PLA（可編程邏輯陣列）是一種可編程的邏輯器件。假設(shè)一個(gè)PLA實(shí)現(xiàn)了一個(gè)邏輯函數(shù)，當(dāng)輸入發(fā)生變化時(shí)，以下哪個(gè)過程決定了輸出的變化？（）A.編程的連接方式B.輸入信號(hào)的強(qiáng)度C.輸出的負(fù)載情況D.以上都不是10、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，其結(jié)果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.10011111、在數(shù)字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。假設(shè)我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲(chǔ)器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲(chǔ)器件B.鎖存器在輸入信號(hào)有效期間，輸出會(huì)隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時(shí)鐘邊沿時(shí)才會(huì)改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強(qiáng)，更適合在噪聲環(huán)境中使用12、在數(shù)字邏輯中，計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)可以采用不同的方法。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用觸發(fā)器和邏輯門直接搭建計(jì)數(shù)器電路B.可以利用現(xiàn)成的計(jì)數(shù)器芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展C.可以使用可編程邏輯器件（PLD）或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器D.無論采用哪種設(shè)計(jì)方法，計(jì)數(shù)器的性能和功能都是完全相同的13、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的邏輯部件。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)分配到多個(gè)輸出通道上，其控制信號(hào)決定分配的方式C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相反的，不能相互轉(zhuǎn)換D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的輸入和輸出數(shù)量是固定的，不能改變14、在數(shù)字電路中，使用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)時(shí)，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)3變量的邏輯函數(shù)，至少需要幾位的譯碼器？（）A.2B.3C.4D.815、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要將一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，可通過依次：（）A.與相鄰位異或B.與相鄰位或C.與相鄰位與D.與相鄰位同或16、在數(shù)字電路中，信號(hào)的傳輸可能會(huì)受到延遲的影響。假設(shè)一個(gè)邏輯電路中，信號(hào)經(jīng)過多個(gè)邏輯門的傳輸延遲不同，這可能會(huì)導(dǎo)致以下哪種問題？（）A.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)B.時(shí)序錯(cuò)誤C.功耗增加D.輸出信號(hào)失真17、在數(shù)字邏輯中，利用中規(guī)模集成電路（MSI）可以構(gòu)建更復(fù)雜的邏輯電路。例如，使用計(jì)數(shù)器和譯碼器可以構(gòu)建順序脈沖發(fā)生器。以下關(guān)于順序脈沖發(fā)生器的描述，正確的是：（）A.可以產(chǎn)生固定頻率的脈沖序列B.輸出脈沖的寬度是固定的C.輸出脈沖的順序是隨機(jī)的D.可以根據(jù)需要產(chǎn)生特定順序的脈沖18、數(shù)字邏輯中的狀態(tài)機(jī)有多種類型，如摩爾型和米利型。假設(shè)一個(gè)狀態(tài)機(jī)用于檢測(cè)輸入序列中連續(xù)的1，以下哪種類型的狀態(tài)機(jī)更適合？（）A.摩爾型B.米利型C.兩者都可以D.兩者都不適合19、在數(shù)字圖像處理中，數(shù)字邏輯可以用于圖像的增強(qiáng)、壓縮等操作。以下關(guān)于數(shù)字圖像處理中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用數(shù)字邏輯電路對(duì)圖像的像素值進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)B.圖像壓縮算法可以通過數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，提高壓縮效率C.數(shù)字邏輯在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用效果不如傳統(tǒng)的圖像處理方法D.數(shù)字邏輯的高速處理能力有助于實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)20、寄存器是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的部件。對(duì)于寄存器的特點(diǎn)和操作，以下說法不正確的是（）A.寄存器可以存儲(chǔ)多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)B.寄存器的存儲(chǔ)內(nèi)容可以隨時(shí)讀取和寫入C.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作D.寄存器中的數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)丟失21、對(duì)于一個(gè)JK觸發(fā)器，當(dāng)J=0，K=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)22、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的有限狀態(tài)機(jī)（FSM）。如果狀態(tài)數(shù)量較少，并且狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系明確，以下哪種方法描述FSM是最直觀和易于理解的？（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖B.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表C.用硬件描述語(yǔ)言編寫代碼D.以上方法的直觀性和易理解性相同23、邏輯門是數(shù)字電路的基本單元，常見的邏輯門有與門、或門、非門等。對(duì)于與非門和或非門，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.與非門是先進(jìn)行與運(yùn)算，然后對(duì)結(jié)果取非B.或非門是先進(jìn)行或運(yùn)算，然后對(duì)結(jié)果取非C.與非門和或非門都可以由與門、或門和非門組合而成D.與非門和或非門在邏輯功能上是完全相同的24、在數(shù)字邏輯中，數(shù)制的轉(zhuǎn)換是一項(xiàng)基本的操作。將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，以下方法錯(cuò)誤的是（）A.除2取余法，將每次的余數(shù)從右往左排列B.不斷將十進(jìn)制數(shù)除以2，直到商為0C.可以先將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制，再將八進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制D.直接按照二進(jìn)制的位權(quán)展開計(jì)算25、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為50MHz，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期為40ns的信號(hào)，需要經(jīng)過幾級(jí)計(jì)數(shù)器分頻？（）A.2B.3C.4D.5二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)更大計(jì)數(shù)范圍和更復(fù)雜的計(jì)數(shù)功能。2、（本題5分）詳細(xì)說明在多路選擇器的信號(hào)切換時(shí)間優(yōu)化中，采取的技術(shù)和效果。3、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中如何利用邏輯綜合工具將硬件描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為門級(jí)電路。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的信號(hào)完整性分析中，關(guān)注的主要參數(shù)有哪些，如反射、串?dāng)_、時(shí)延等。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）用VerilogHDL描述一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和解密功能的模塊，采用簡(jiǎn)單的加密算法。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)全加器，能夠進(jìn)行兩個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷一個(gè)9位二進(jìn)制數(shù)是否為水仙花數(shù)。4、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)或非門。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，將1048576個(gè)輸入信號(hào)編碼為20位二進(jìn)制輸出信號(hào)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)智能卡數(shù)據(jù)的讀寫和加密處理。仔細(xì)分析智能卡的接口協(xié)議和安全要求，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和加