北京郵電大學《數(shù)字電路設計》2022-2023學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁北京郵電大學《數(shù)字電路設計》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、假設在一個數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號產生相應的控制脈沖。脈沖的寬度和周期需要精確控制以滿足系統(tǒng)要求。為了實現(xiàn)這種精確的脈沖生成，以下哪種數(shù)字邏輯器件是最合適的？（）A.計數(shù)器B.定時器C.移位寄存器D.譯碼器2、當研究數(shù)字邏輯中的鎖存器時，假設一個鎖存器在輸入信號消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關于鎖存器的特點和應用場景，哪個說法是正確的（）A.常用于臨時存儲數(shù)據(jù)B.不能用于數(shù)據(jù)的同步C.輸出狀態(tài)只能由時鐘信號改變D.以上說法都不正確3、對于一個異步時序邏輯電路，與同步時序邏輯電路相比，其主要特點是？（）A.狀態(tài)轉換與時鐘脈沖同步B.狀態(tài)轉換不受時鐘脈沖控制C.電路結構更簡單D.以上都不是4、寄存器是用于存儲一組二進制數(shù)據(jù)的時序邏輯電路。以下關于寄存器的描述，錯誤的是（）A.寄存器可以由多個觸發(fā)器組成，能夠同時存儲多位數(shù)據(jù)B.移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入和并行輸出，或者并行輸入和串行輸出C.寄存器在數(shù)字系統(tǒng)中常用于暫存數(shù)據(jù)、緩沖數(shù)據(jù)等D.寄存器的存儲容量是固定的，不能根據(jù)需要進行擴展5、假設要設計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個比較器，能夠比較兩個8位二進制數(shù)的大小。以下哪種結構可能是最直接的實現(xiàn)方式？（）A.使用逐位比較的方法，通過邏輯門產生比較結果B.將兩個數(shù)相減，根據(jù)結果的符號判斷大小C.先將兩個數(shù)轉換為十進制，然后進行比較D.以上方式都不適合實現(xiàn)比較器6、在數(shù)字邏輯電路中，使用集成電路芯片構建電路時，需要考慮芯片的引腳功能和連接方式。假設使用一個特定的譯碼器芯片，以下關于芯片引腳的理解和使用，哪個是正確的（）A.所有引腳的功能都是固定的，不能改變B.可以根據(jù)需要靈活配置某些引腳的功能C.引腳的連接順序不影響電路功能D.以上說法都不正確7、若要實現(xiàn)一個能將4位二進制數(shù)轉換為格雷碼的電路，以下哪種集成電路可能會被用到？（）A.加法器B.編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器8、假設要設計一個數(shù)字電路，用于判斷一個16位二進制數(shù)是否能被4整除。以下哪種邏輯表達式或方法是最簡便的？（）A.檢查低兩位是否為0B.將數(shù)除以4，判斷余數(shù)是否為0C.對每4位進行分組，檢查各組的數(shù)值D.以上方法都很復雜，無法簡便地實現(xiàn)該功能9、若一個T觸發(fā)器的輸入為高電平，在時鐘脈沖的作用下，其輸出狀態(tài)會怎樣變化？（）A.保持不變B.翻轉C.置1D.置010、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)制轉換是常見的操作。以下關于數(shù)制轉換的描述，不正確的是（）A.可以通過除基取余法將十進制轉換為二進制B.二進制轉換為八進制時，每三位二進制數(shù)對應一位八進制數(shù)C.十六進制轉換為十進制可以通過位權相加法D.不同數(shù)制之間的轉換總是精確無誤的11、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當前的輸入，不存在記憶功能。以下關于組合邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.加法器、編碼器、譯碼器等都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路可以用邏輯表達式、真值表、邏輯電路圖等多種方式來描述C.由于沒有記憶功能，組合邏輯電路的輸出在輸入不變的情況下不會發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設計過程中，不需要考慮電路的時序問題12、考慮一個數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個時鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個要求？（）A.單向移位寄存器，只能左移B.雙向移位寄存器，可選擇左移或右移C.環(huán)形移位寄存器，數(shù)據(jù)循環(huán)移動D.以上移位寄存器都可以實現(xiàn)13、在數(shù)字電路中，需要對多個邏輯信號進行編碼以減少信號線的數(shù)量。假設要對8個不同的邏輯信號進行編碼，至少需要多少位二進制編碼？（）A.2位B.3位C.4位D.8位14、若一個ROM有10根地址線，8根數(shù)據(jù)線，則其存儲容量為：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位15、在數(shù)字邏輯中，編碼器和解碼器是常用的組件。假如有一個8輸入3輸出的編碼器，當8個輸入中有且僅有一個為1時，輸出對應的3位二進制編碼。如果同時有多個輸入為1，則輸出為非法編碼。那么，這種編碼器屬于什么類型？（）A.普通編碼器，允許多個輸入同時有效B.優(yōu)先編碼器，能夠識別優(yōu)先級最高的輸入C.二進制編碼器，將輸入直接轉換為二進制編碼D.十進制編碼器，將十進制輸入轉換為編碼16、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當前的輸入。假設設計一個用于判斷一個三位二進制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進行任何化簡C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行17、寄存器是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)的部件。對于寄存器的特點和操作，以下說法不正確的是（）A.寄存器可以存儲多位二進制數(shù)據(jù)B.寄存器的存儲內容可以隨時讀取和寫入C.移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作D.寄存器中的數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失18、在數(shù)字邏輯電路的化簡過程中，假設給定一個復雜的布爾表達式，需要通過邏輯定律和方法將其化簡為最簡形式?；喌哪康氖菧p少邏輯門的數(shù)量，提高電路的性能和成本效益。以下哪種化簡方法在處理復雜表達式時通常最為高效？（）A.卡諾圖法B.公式法C.真值表法D.圖形法19、對于一個用VHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種數(shù)據(jù)類型通常用于表示二進制數(shù)？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean20、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設一個復雜的電路出現(xiàn)了異常輸出，但輸入信號看起來是正常的。為了找出故障的位置和原因，需要運用各種測試方法和邏輯推理。以下哪種測試方法對于定位這種隱藏的電路故障最為有效？（）A.功能測試B.時序測試C.邏輯分析儀測試D.替換部件測試二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼擴展中，如何增加編碼的位數(shù)以表示更多的信息。2、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼格式轉換中，如二進制到格雷碼的轉換方法和應用。3、（本題5分）詳細解釋數(shù)字邏輯中乘法器的陣列乘法器和移位相加乘法器的實現(xiàn)原理，比較它們在速度和面積上的優(yōu)劣。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中的競爭冒險現(xiàn)象產生的原因，以及常用的消除競爭冒險的方法，并通過具體電路進行說明。5、（本題5分）深入解釋在移位寄存器的串并轉換應用中，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入并行輸出和并行輸入串行輸出。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個能對輸入的五位格雷碼進行二進制編碼的電路，畫出邏輯圖和編碼方法。2、（本題5分）設計一個能對輸入的5位二進制數(shù)進行奇偶校驗的邏輯電路，輸出校驗結果，給出邏輯表達式和電路圖。3、（本題5分）設計一個能實現(xiàn)兩個2位二進制數(shù)相乘的乘法器電路，采用門電路實現(xiàn)，列出真值表和邏輯表達式。4、（本題5分）利用JK觸發(fā)器和譯碼器設計一個能實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配和存儲功能的電路，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉換圖。5、（本題5分）設計一個能檢測輸入的七位二進制數(shù)中是否存在連續(xù)四個1的電路，用邏輯門實現(xiàn)，畫出邏輯圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）有一個數(shù)字控制系統(tǒng)中的PID控制器模塊，需要根據(jù)輸入的誤差信號計算輸出控制信號。分析PID控制器的原理和參數(shù)調整方法，設計相應的數(shù)字電路實現(xiàn)PID控制功能。探討如何優(yōu)化電路以提高控制器的響應速度和穩(wěn)定性。2、（本題10分）給定一