福建江夏學(xué)院《數(shù)字化設(shè)計(jì)》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頁福建江夏學(xué)院《數(shù)字化設(shè)計(jì)》

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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個數(shù)字電路來判斷一個8位二進(jìn)制數(shù)是否為偶數(shù)。在實(shí)現(xiàn)這個功能時，需要考慮邏輯門的使用和電路的簡化。以下哪種方法可能是最直接有效的？（）A.對二進(jìn)制數(shù)的最低位進(jìn)行判斷，如果為0則是偶數(shù)，使用一個與門即可B.將二進(jìn)制數(shù)除以2，判斷余數(shù)是否為0，需要使用復(fù)雜的除法電路C.對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行逐位與運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果判斷，會使用較多的邏輯門D.先將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，再判斷是否能被2整除，涉及復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路2、在一個數(shù)字電路中，需要對多個輸入信號進(jìn)行優(yōu)先級編碼。以下哪種編碼器可能是最適合的？（）A.普通二進(jìn)制編碼器，對輸入信號進(jìn)行直接編碼B.優(yōu)先編碼器，能夠根據(jù)輸入信號的優(yōu)先級進(jìn)行編碼C.格雷碼編碼器，輸出具有良好容錯性的編碼D.以上編碼器都不適合進(jìn)行優(yōu)先級編碼3、對于一個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4、假設(shè)正在分析一個數(shù)字電路的功耗，以下哪個因素對于功耗的影響最為顯著？（）A.工作頻率，頻率越高功耗越大B.電源電壓，電壓越高功耗越大C.門電路的類型，不同類型功耗不同D.電路的規(guī)模，規(guī)模越大功耗越大5、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。以下哪種實(shí)現(xiàn)方式可能是最常見的？（）A.使用乘法器和加法器構(gòu)建直接型FIR濾波器B.采用遞歸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，節(jié)省硬件資源C.利用查找表實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，提高速度D.以上方式都不常用于實(shí)現(xiàn)FIR濾波器6、若要設(shè)計(jì)一個能對兩個8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行減法運(yùn)算并判斷結(jié)果是否為零的電路，以下哪種集成電路可能是首選？（）A.74LS283B.74LS194C.74LS00D.74LS087、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。異步復(fù)位不受時鐘信號的控制，而同步復(fù)位在時鐘信號的有效沿進(jìn)行復(fù)位操作。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的比較，正確的是：（）A.異步復(fù)位的可靠性高于同步復(fù)位B.同步復(fù)位更容易產(chǎn)生毛刺C.異步復(fù)位可能會導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位的設(shè)計(jì)更簡單8、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(dá)式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'9、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個數(shù)字系統(tǒng)，其中需要一個計(jì)數(shù)器能夠從0計(jì)數(shù)到15，然后重新從0開始計(jì)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，以下哪種計(jì)數(shù)器類型可能是最合適的選擇？（）A.異步計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢B.同步計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)速度快且穩(wěn)定性好C.環(huán)形計(jì)數(shù)器，每個狀態(tài)只有一位為1D.扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，狀態(tài)轉(zhuǎn)換具有特定規(guī)律10、已知一個邏輯函數(shù)F=AB+CD，若要用與非門來實(shí)現(xiàn)該函數(shù)，最少需要幾個與非門？（）A.3B.4C.5D.611、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還與之前的狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時序邏輯電路的描述，不正確的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元B.計(jì)數(shù)器和寄存器都是常見的時序邏輯電路C.時序邏輯電路在時鐘信號的控制下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換D.時序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的12、在數(shù)字電路中，若一個編碼器有8個輸入信號，需要用幾位二進(jìn)制代碼進(jìn)行編碼輸出？（）A.2位B.3位C.4位D.8位13、已知一個JK觸發(fā)器的J=0，K=1，在時鐘脈沖的下降沿到來時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)14、編碼器能夠?qū)⑤斎氲男盘栟D(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。對于編碼器的工作原理和特點(diǎn)，以下敘述不正確的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時，可能會產(chǎn)生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對輸入信號的優(yōu)先級進(jìn)行判斷C.編碼器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號D.編碼器的輸出編碼位數(shù)取決于輸入信號的數(shù)量15、已知邏輯函數(shù)F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展開后為？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'16、考慮到一個基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要將高級語言描述的算法轉(zhuǎn)換為硬件實(shí)現(xiàn)。在這個過程中，需要綜合考慮資源利用、性能和實(shí)現(xiàn)難度等因素。以下哪種硬件描述語言在FPGA設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛？（）A.VHDLB.VerilogC.SystemVerilogD.C++17、數(shù)字邏輯中的乘法器可以通過不同的方式實(shí)現(xiàn)。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪個步驟是關(guān)鍵？（）A.確定移位的次數(shù)B.控制加法的順序C.處理乘法的符號D.以上步驟都很關(guān)鍵18、在一個多位數(shù)字比較器中，如果要比較兩個8位的二進(jìn)制數(shù)，需要多少個基本比較單元？（）A.8B.16C.64D.25619、在數(shù)字邏輯中，時序邏輯電路與組合邏輯電路的重要區(qū)別在于時序邏輯電路具有記憶功能。以下關(guān)于時序邏輯電路特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于電路的過去狀態(tài)B.通常包含觸發(fā)器等存儲元件C.其行為可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來描述D.以上都是20、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要幾個觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)？（）A.三個B.四個C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的糾錯和檢錯，例如奇偶校驗(yàn)碼的原理和實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字電路的可靠性評估中，常用的指標(biāo)有哪些，如故障間隔時間、平均無故障時間等。3、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號的碼間干擾，以及如何減少碼間干擾。4、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的電磁兼容性設(shè)計(jì)中，采取哪些措施來減少電磁干擾和提高抗干擾能力。5、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中如何處理信號的延遲和時序偏差，以保證電路的正確性。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個能對輸入的9位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶分組（奇數(shù)位一組，偶數(shù)位一組）的邏輯電路，給出邏輯表達(dá)式和電路實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）使用JK觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計(jì)一個能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存功能的電路，畫出邏輯圖和說明其工作過程。3、（本題5分）用VerilogHDL描述一個能實(shí)現(xiàn)加法和減法運(yùn)算的模塊，輸入為操作數(shù)和操作符，輸出為運(yùn)算結(jié)果。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個譯碼器，將6位二進(jìn)制輸入信號譯碼為64個輸出信號。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?2位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼的擴(kuò)展形式，輸出為28位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯電路圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個4位的二進(jìn)制乘法器，采用陣列乘法的方法。詳細(xì)描述乘法運(yùn)算的邏輯實(shí)現(xiàn)，通過真值表和邏輯表達(dá)式進(jìn)行驗(yàn)證，并畫出邏輯電路圖。思考該乘法器在數(shù)字計(jì)算中的性能和面積開銷。2、（本題