華東師范大學(xué)《數(shù)字邏輯電路》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁華東師范大學(xué)《數(shù)字邏輯電路》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、數(shù)字電路中的觸發(fā)器有多種類型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器等。以下關(guān)于這些觸發(fā)器的功能描述，不正確的是（）A.D觸發(fā)器在時鐘上升沿時，將輸入數(shù)據(jù)存儲到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能C.T觸發(fā)器在時鐘脈沖作用下，輸出狀態(tài)總是翻轉(zhuǎn)D.這些觸發(fā)器可以通過外部連接和控制信號相互轉(zhuǎn)換2、在數(shù)字邏輯的教學(xué)中，實驗環(huán)節(jié)對于學(xué)生理解和掌握知識非常重要。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實驗的描述，錯誤的是（）A.實驗可以幫助學(xué)生驗證理論知識，提高動手能力B.數(shù)字邏輯實驗通常包括硬件實驗和軟件仿真實驗C.在實驗中，學(xué)生可以自由修改實驗設(shè)備和參數(shù)，無需遵循任何規(guī)則D.實驗報告的撰寫有助于學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題并提出改進方案3、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。串行輸入并行輸出移位寄存器可以在一個時鐘脈沖下將串行輸入的數(shù)據(jù)并行輸出。假設(shè)一個8位串行輸入并行輸出移位寄存器，初始狀態(tài)為00000000，在經(jīng)過8個時鐘脈沖后，輸入的數(shù)據(jù)為10101010，此時寄存器的輸出為：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.111111114、在數(shù)字系統(tǒng)中，時鐘信號的質(zhì)量對系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。以下關(guān)于時鐘信號的描述，不正確的是（）A.時鐘信號的頻率決定了系統(tǒng)的工作速度B.時鐘信號的占空比會影響數(shù)字電路的功耗和性能C.時鐘信號的抖動和偏移會導(dǎo)致數(shù)字電路的誤操作D.時鐘信號可以由任何一個邏輯門的輸出提供，不需要專門的時鐘源5、在數(shù)字邏輯電路中，邏輯門是基本的組成單元。與門、或門和非門是三種常見的基本邏輯門。以下關(guān)于這三種邏輯門的功能描述，不正確的是（）A.與門的輸出只有在所有輸入都為1時才為1B.或門的輸出只要有一個輸入為1就為1C.非門的輸出總是與輸入相反D.這三種邏輯門不能組合成其他更復(fù)雜的邏輯門6、當(dāng)設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)一個乘法運算時，假設(shè)輸入為兩個4位二進制數(shù)。以下哪種方法可能是實現(xiàn)該乘法運算的可行途徑（）A.使用加法器和移位寄存器B.僅使用邏輯門搭建C.利用計數(shù)器實現(xiàn)D.以上方法都不可行7、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器在數(shù)字電路中用于數(shù)據(jù)的傳輸和控制。假設(shè)我們正在研究它們的工作方式。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)按照控制信號分配到多個輸出端C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器可以由邏輯門和觸發(fā)器構(gòu)建D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相互獨立的，不能相互轉(zhuǎn)換8、在數(shù)字電路的設(shè)計中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的工具。以下關(guān)于卡諾圖化簡的描述，錯誤的是（）A.卡諾圖中的相鄰方格可以合并，以消去變量B.卡諾圖化簡可以得到最簡與或表達(dá)式C.卡諾圖只適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡D.卡諾圖化簡的結(jié)果一定是唯一的9、在數(shù)字電路中，對于一個8位的二進制補碼表示的帶符號數(shù)，其能表示的數(shù)值范圍是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到25510、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字電路，用于實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的乘法運算。如果要采用硬件實現(xiàn)，并且要求速度較快，以下哪種方法是最優(yōu)的？（）A.使用移位相加的方法，逐步計算乘積B.構(gòu)建一個乘法器的真值表，通過組合邏輯實現(xiàn)C.利用現(xiàn)有的乘法器集成電路芯片D.以上方法的效果相同，沒有優(yōu)劣之分11、若一個數(shù)字電路的電源電壓發(fā)生波動，可能會對電路的什么產(chǎn)生影響？（）A.輸出邏輯電平B.工作速度C.功耗D.以上都是12、對于一個由多個D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，若要實現(xiàn)串行輸入并行輸出，需要幾個時鐘脈沖？（）A.與觸發(fā)器個數(shù)相同B.觸發(fā)器個數(shù)的一半C.1D.不確定13、在數(shù)字邏輯中，若要將一個十進制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，其結(jié)果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.10011114、在一個數(shù)字電路中，使用了組合邏輯和時序邏輯。關(guān)于組合邏輯和時序邏輯的區(qū)別，以下哪種描述是正確的？（）A.組合邏輯的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入，時序邏輯的輸出取決于輸入和之前的狀態(tài)B.組合邏輯使用觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)，時序邏輯使用邏輯門進行運算C.組合邏輯的響應(yīng)速度比時序邏輯快D.以上描述都不正確15、在組合邏輯電路設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個四選一的數(shù)據(jù)選擇器，最少需要使用幾個二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.5二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器，分析其結(jié)構(gòu)和性能特點。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的比較器的溫度對性能的影響和補償方法。3、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步電路的metastabilitywindow（亞穩(wěn)態(tài)窗口），以及如何減小其影響。4、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的低電壓設(shè)計技術(shù)，分析其在降低功耗和提高集成度方面的優(yōu)勢。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個同步時序電路，用于實現(xiàn)一個數(shù)字時鐘系統(tǒng)，能夠顯示小時、分鐘和秒。分析時鐘系統(tǒng)的計時邏輯和顯示控制，考慮如何實現(xiàn)時鐘的校準(zhǔn)和調(diào)整功能，以及如何提高時鐘的精度和穩(wěn)定性。2、（本題5分）給定一個時序邏輯電路，其中包含多個觸發(fā)器和組合邏輯電路。分析該電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序特性，說明時鐘信號如何控制電路的狀態(tài)變化，以及輸入信號對狀態(tài)轉(zhuǎn)換的影響。同時探討如何優(yōu)化電路以減少時序違規(guī)和提高工作頻率。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)將一個8位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼。詳細(xì)闡述轉(zhuǎn)換的規(guī)則和方法，通過邏輯表達(dá)式和真值表進行分析，并畫出邏輯電路圖。思考格雷碼在減少錯誤傳播和提高可靠性方面的作用。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲囊曨l數(shù)據(jù)進行運動檢測。分析運動檢測的算法和實現(xiàn)方式，如幀差法或背景減除法，以及如何在數(shù)字電路中處理視頻數(shù)據(jù)的幀間差異，檢測出物體的運動區(qū)域。5、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路的噪聲容限分析報告，分析電路在不同工作條件下的噪聲容限。提出提高電路噪聲容限的方法，如增加驅(qū)動能力、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)或采用抗干擾技術(shù)，以確保電路在惡劣環(huán)境下的正常工作。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）用JK觸發(fā)器設(shè)計一個能實現(xiàn)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)并記憶的電路，畫出狀態(tài)圖和邏輯圖。2、（本題10分