清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)字模型設(shè)計(jì)與制作》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字模型設(shè)計(jì)與制作》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、若一個(gè)數(shù)字電路的電源電壓發(fā)生波動(dòng)，可能會(huì)對(duì)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2、在數(shù)字邏輯中，競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)的描述，不正確的是（）A.競(jìng)爭(zhēng)是由于信號(hào)通過(guò)不同路徑到達(dá)同一門的輸入端存在時(shí)間差引起的B.冒險(xiǎn)是競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的輸出端出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖C.增加冗余項(xiàng)可以完全消除競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象D.采用濾波電容可以減少冒險(xiǎn)現(xiàn)象的影響3、在數(shù)字邏輯電路中，對(duì)于一個(gè)4位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)15個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.0000B.1111C.1000D.01114、在一個(gè)由多個(gè)邏輯門組成的數(shù)字電路中，已知每個(gè)邏輯門的延遲時(shí)間相同，若整個(gè)電路的總延遲時(shí)間為20ns，其中包含5個(gè)邏輯門，那么每個(gè)邏輯門的延遲時(shí)間大約是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns5、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，若T輸入端一直為0，則觸發(fā)器的功能相當(dāng)于？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.RS觸發(fā)器D.以上都不對(duì)6、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于：（）A.上一時(shí)刻的輸入B.上一時(shí)刻的輸出C.內(nèi)部狀態(tài)D.時(shí)鐘脈沖頻率7、考慮一個(gè)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(hào)。如果輸入條件較多且復(fù)雜，以下哪種控制器的設(shè)計(jì)方法是最合適的？（）A.硬布線控制器，通過(guò)邏輯門直接實(shí)現(xiàn)控制邏輯B.微程序控制器，使用存儲(chǔ)的微指令來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)C.隨機(jī)生成控制信號(hào)，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整D.以上方法都不適合處理復(fù)雜的輸入條件8、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的有效工具。卡諾圖通過(guò)相鄰最小項(xiàng)的合并來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。對(duì)于一個(gè)具有4個(gè)變量的邏輯函數(shù)，其卡諾圖中相鄰的兩個(gè)最小項(xiàng)可以合并消去：（）A.0個(gè)變量B.1個(gè)變量C.2個(gè)變量D.3個(gè)變量9、在數(shù)字邏輯電路中，時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別是什么？時(shí)序邏輯電路的輸出除了取決于當(dāng)前輸入還與什么有關(guān)？（）A.時(shí)序邏輯電路的輸出還與過(guò)去的輸入有關(guān)B.時(shí)序邏輯電路的輸出還與電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)C.不確定D.時(shí)序邏輯電路的輸出還與邏輯門的數(shù)量有關(guān)10、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(jì)提供了很大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述中，不正確的是（）A.可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能B.包括可編程陣列邏輯（PAL）和通用陣列邏輯（GAL）等C.編程后不能再修改D.適用于小批量、快速開(kāi)發(fā)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)11、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)時(shí)，假設(shè)一個(gè)電路在特定輸入條件下出現(xiàn)了尖峰脈沖。以下哪種情況可能會(huì)加劇這種競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象？（）A.輸入信號(hào)變化速度快B.邏輯門的傳輸延遲小C.電路中的邏輯門數(shù)量少D.電源電壓波動(dòng)大12、或門是數(shù)字邏輯中的另一種基本邏輯門。對(duì)于或門的特性和應(yīng)用，以下說(shuō)法不正確的是（）A.或門的邏輯功能是只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就為高電平B.或門常用于實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算C.或門的邏輯表達(dá)式為Y=A∨BD.或門的輸出只取決于當(dāng)前的輸入，與之前的輸入狀態(tài)無(wú)關(guān)13、對(duì)于一個(gè)由與非門構(gòu)成的鎖存器，當(dāng)輸入使能信號(hào)為低電平時(shí)，鎖存器的狀態(tài)會(huì)怎樣？（）A.保持不變B.隨機(jī)變化C.置0D.置114、在數(shù)字邏輯電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，假設(shè)一個(gè)邏輯電路可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)相同的功能。以下哪個(gè)因素通常是優(yōu)化時(shí)首要考慮的（）A.電路的復(fù)雜程度B.元器件的成本C.電路的速度D.以上因素同等重要15、在數(shù)字邏輯電路中，譯碼器的輸出可以連接到其他邏輯電路。一個(gè)3線-8線譯碼器的輸出連接到一個(gè)與門的輸入，當(dāng)譯碼器的輸入為特定值時(shí)，與門的輸出會(huì)怎樣？（）A.與門的輸出會(huì)根據(jù)譯碼器的輸出和與門的另一個(gè)輸入確定B.與門的輸出會(huì)始終為高電平C.不確定D.與門的輸出會(huì)始終為低電平16、在數(shù)字邏輯中，復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是兩種常見(jiàn)的可編程器件。以下關(guān)于CPLD和FPGA區(qū)別的描述中，不正確的是（）A.CPLD基于乘積項(xiàng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA基于查找表結(jié)構(gòu)B.FPGA的邏輯資源比CPLD豐富C.CPLD的編程速度比FPGA快D.CPLD適合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的組合邏輯，F(xiàn)PGA適合實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯17、加法器是數(shù)字電路中用于實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算的重要部件。在半加器和全加器中，以下關(guān)于半加器的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.半加器不考慮來(lái)自低位的進(jìn)位B.半加器的輸出包括本位和以及向高位的進(jìn)位C.半加器可以由異或門和與門組成D.半加器的功能比全加器簡(jiǎn)單18、在一個(gè)采用正邏輯的數(shù)字系統(tǒng)中，若用高電平表示邏輯1，低電平表示邏輯0，那么以下哪種電平組合表示邏輯與運(yùn)算的結(jié)果為1？（）A.兩個(gè)輸入均為高電平B.兩個(gè)輸入均為低電平C.一個(gè)輸入為高電平，一個(gè)輸入為低電平D.以上都不對(duì)19、在數(shù)字電路中，加法器是實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算的重要部件。以下關(guān)于加法器的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.半加器不考慮低位的進(jìn)位B.全加器考慮低位的進(jìn)位C.可以通過(guò)多個(gè)半加器組成全加器D.加法器的運(yùn)算速度與位數(shù)無(wú)關(guān)20、假設(shè)在一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的設(shè)定和環(huán)境條件來(lái)自動(dòng)控制各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。例如，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷或制熱，根據(jù)光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的亮度。為了實(shí)現(xiàn)這種智能控制邏輯，以下哪種數(shù)字邏輯器件能夠提供靈活且可靠的解決方案？（）A.可編程邏輯控制器（PLC）B.復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）D.專用集成電路（ASIC）21、在邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)中，使用卡諾圖化簡(jiǎn)法時(shí)，若相鄰的最小項(xiàng)可以合并，那么合并后消去的變量是：（）A.相同的變量B.不同的變量C.任意變量D.取決于具體情況22、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，其中的時(shí)序邏輯電路出現(xiàn)了不穩(wěn)定的輸出。經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)是由于時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)導(dǎo)致的。為了減少時(shí)鐘抖動(dòng)的影響，以下哪種方法是可行的？（）A.使用更穩(wěn)定的時(shí)鐘源B.增加時(shí)鐘的緩沖級(jí)數(shù)C.對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行濾波處理D.以上方法都可以有效地減少時(shí)鐘抖動(dòng)的影響23、若一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為0.01V，滿量程輸出為10V，則其輸入數(shù)字量的位數(shù)至少為：（）A.8位B.10位C.12位D.16位24、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(wú)關(guān)25、對(duì)于一個(gè)由與非門組成的基本邏輯電路，若輸入為A=1，B=0，則輸出為：（）A.1B.0C.不確定D.取決于其他輸入26、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)模10的計(jì)數(shù)器。以下哪種設(shè)計(jì)思路是最直接的？（）A.使用4個(gè)觸發(fā)器，通過(guò)反饋邏輯實(shí)現(xiàn)B.利用現(xiàn)成的模10計(jì)數(shù)器芯片C.先設(shè)計(jì)一個(gè)模2和模5的計(jì)數(shù)器，再組合D.以上思路都可行，效果相同27、對(duì)于一個(gè)JK觸發(fā)器，若J=1，K=0，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)28、在數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。以下關(guān)于組合邏輯電路特點(diǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.不包含記憶元件B.輸出與電路過(guò)去的狀態(tài)無(wú)關(guān)C.可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，如加法器和編碼器D.其輸出會(huì)隨著輸入的變化而立即變化，沒(méi)有延遲29、在數(shù)字邏輯中，若要設(shè)計(jì)一個(gè)能判斷兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)是否相等的電路，最少需要使用幾個(gè)異或門？（）A.4個(gè)B.8個(gè)C.12個(gè)D.16個(gè)30、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，以下說(shuō)法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編程二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）考慮一個(gè)由與非門組成的邏輯電路，其輸入為三個(gè)信號(hào)X、Y、Z，輸出為F。給出F的邏輯表達(dá)式，并通過(guò)真值表進(jìn)行驗(yàn)證。分析該電路在簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式和降低硬件成本方面的優(yōu)勢(shì)，以及可能存在的局限性。2、（本題5分）有一個(gè)使用JK觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建的狀態(tài)機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。分析狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出邏輯，給出狀態(tài)圖和邏輯表達(dá)式。通過(guò)具體的交通場(chǎng)景，驗(yàn)證狀態(tài)機(jī)的功能和正確性。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)蓚€(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，并輸出結(jié)果。分析乘法運(yùn)算的邏輯步驟，如移位、加法等操作的實(shí)現(xiàn)方式，以及如何處理進(jìn)位和存儲(chǔ)中間結(jié)果，同時(shí)探討該電路在硬件實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜度和資源消耗。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲腂CD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。仔細(xì)研究BCD碼和二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換規(guī)則，說(shuō)明電路中如何進(jìn)行位運(yùn)算和數(shù)值轉(zhuǎn)換?？紤]如何處理非法的BCD碼輸入和提高轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。5、（本題5分）給定一個(gè)4位二進(jìn)制加法器，輸入為兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)A=1010和B=0111。詳細(xì)分析加法運(yùn)算的過(guò)程，包括每一位的進(jìn)位情況和最終的和值。探討這種加法器在計(jì)算機(jī)算術(shù)運(yùn)算中的重要性，以及如何通過(guò)擴(kuò)展位數(shù)來(lái)處理更大數(shù)值的加法。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼安全性考慮中，如何防止編碼被非法獲取或篡改。2、（本題5分）深入分析在時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，如何根據(jù)給定的邏輯功能確定狀態(tài)數(shù)量和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在譯碼器的多輸出控制設(shè)計(jì)中