重慶交通大學(xué)《數(shù)字技術(shù)綜合應(yīng)用》2023-2024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頁重慶交通大學(xué)《數(shù)字技術(shù)綜合應(yīng)用》

2023-2024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、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最簡與或表達式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'2、用4位二進制加法器實現(xiàn)兩個8位二進制數(shù)的加法運算，需要采用？（）A.串行進位B.并行進位C.分組進位D.以上都可以3、在數(shù)字電路中，若要實現(xiàn)將4位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)并進行發(fā)送，需要用到的器件是：（）A.計數(shù)器B.數(shù)據(jù)選擇器C.移位寄存器D.編碼器4、在數(shù)字邏輯的加法器設(shè)計中，半加器和全加器是基礎(chǔ)組件。假設(shè)要構(gòu)建一個能對兩個4位二進制數(shù)進行加法運算的電路，以下關(guān)于半加器和全加器的使用，哪個是正確的（）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.以上方法都不正確5、對于數(shù)字邏輯中的奇偶校驗碼，假設(shè)要對一組8位數(shù)據(jù)進行奇偶校驗。以下哪種奇偶校驗方式能夠檢測出奇數(shù)個錯誤？（）A.奇校驗B.偶校驗C.兩種校驗方式都可以D.兩種校驗方式都不行6、用4個全加器實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的加法運算，需要考慮的進位方式是？（）A.串行進位B.并行進位C.串并結(jié)合進位D.以上都可以7、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為數(shù)字電路的設(shè)計提供了很大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯誤的是（）A.PLA由與陣列和或陣列組成，可以實現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)B.PAL的與陣列可編程，或陣列固定C.GAL具有可重復(fù)編程和加密的特點D.CPLD的集成度比FPGA高，性能也更優(yōu)越8、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)9、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠根據(jù)地址選擇信號將輸入數(shù)據(jù)分配到不同輸出端的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)分配器D.數(shù)據(jù)選擇器10、在數(shù)字邏輯中，要用PAL（可編程陣列邏輯）實現(xiàn)一個3輸入3輸出的邏輯函數(shù)，需要多少個可編程的或陣列單元？（）A.3B.6C.9D.1811、假設(shè)正在設(shè)計一個用于圖像處理器的數(shù)字邏輯電路，需要對像素數(shù)據(jù)進行快速的處理和轉(zhuǎn)換。圖像數(shù)據(jù)的處理涉及大量的并行運算和邏輯判斷。為了提高處理速度和效率，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合這種大規(guī)模并行處理的需求？（）A.馮·諾依曼架構(gòu)B.哈佛架構(gòu)C.流水線架構(gòu)D.超標(biāo)量架構(gòu)12、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，其中的控制器需要根據(jù)不同的輸入條件產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。如果輸入條件較多且復(fù)雜，以下哪種控制器的設(shè)計方法是最合適的？（）A.硬布線控制器，通過邏輯門直接實現(xiàn)控制邏輯B.微程序控制器，使用存儲的微指令來產(chǎn)生控制信號C.隨機生成控制信號，根據(jù)系統(tǒng)的運行情況進行調(diào)整D.以上方法都不適合處理復(fù)雜的輸入條件13、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的輸入為8位二進制數(shù)，若要對其進行奇偶校驗并產(chǎn)生校驗位，以下哪種方式能夠在硬件實現(xiàn)上更節(jié)省資源？（）A.使用組合邏輯電路B.使用時序邏輯電路C.使用計數(shù)器D.使用移位寄存器14、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲奶囟ùa轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出信號以控制外部設(shè)備的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)分配器D.控制器15、在一個數(shù)字電路中，需要對兩個4位的二進制數(shù)進行加法運算。為了實現(xiàn)這個加法功能，并且能夠處理可能產(chǎn)生的進位，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.半加器，只能處理兩個一位二進制數(shù)相加B.全加器，考慮低位進位進行加法C.串行進位加法器，低位向高位逐位進位D.超前進位加法器，提前計算進位減少延遲二、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)傳感器數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，舉例說明常見傳感器接口的數(shù)字邏輯設(shè)計。2、（本題5分）詳細說明在譯碼器的顯示驅(qū)動應(yīng)用中，如何連接譯碼器和數(shù)碼管以實現(xiàn)數(shù)字顯示。3、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個狀態(tài)機的狀態(tài)編碼優(yōu)化，減少狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的功耗。4、（本題5分）詳細說明在編碼器的編碼糾錯設(shè)計中，如何添加冗余位來檢測和糾正編碼中的錯誤。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個數(shù)字系統(tǒng)，包含一個8位的計數(shù)器和一個比較器。計數(shù)器從0開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值達到給定的8位二進制數(shù)時，比較器輸出高電平。請分析計數(shù)器和比較器的工作原理，給出邏輯表達式和時序圖，并討論該系統(tǒng)在定時控制和事件觸發(fā)中的作用。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對以太網(wǎng)幀的解析和處理。仔細分析以太網(wǎng)幀的格式和協(xié)議要求，解釋電路中各個模塊的功能和處理流程，研究如何提高幀處理的效率和準(zhǔn)確性。3、（本題5分）給定一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，需要對輸入的音頻信號進行濾波。設(shè)計一種數(shù)字濾波器（如低通、高通、帶通等），并分析其濾波特性和頻率響應(yīng)。同時，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)濾波器功能，說明如何在硬件中進行乘法和加法運算以實現(xiàn)濾波效果。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于將格雷碼轉(zhuǎn)換為二進制碼。詳細闡述轉(zhuǎn)換的方法和邏輯過程，通過真值表和邏輯表達式進行分析，并畫出邏輯電路圖。探討格雷碼與二進制碼相互轉(zhuǎn)換在數(shù)字系統(tǒng)中的意義和應(yīng)用。5、（本題5分）使用乘法器和移位寄存器構(gòu)建一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對二進制數(shù)的快速冪運算。分析冪運算的算法和電路實現(xiàn)，考慮指數(shù)的表示和移位操作的控制邏輯，以及如何優(yōu)化運算速度和資源消耗。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）利用譯碼器和比較器設(shè)計一個能根據(jù)輸入數(shù)字控制多個設(shè)備不同狀態(tài)的電路，畫出邏輯圖和控制策略。2、（本題10分）設(shè)計一個能檢測輸入的