哈爾濱師范大學(xué)《數(shù)字設(shè)計(jì)基礎(chǔ)雙語(yǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)哈爾濱師范大學(xué)

《數(shù)字設(shè)計(jì)基礎(chǔ)雙語(yǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、對(duì)于一個(gè)5位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)30個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.11110B.11101C.00011D.000002、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(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)按照控制信號(hào)分配到多個(gè)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(mén)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(dú)立的，不能相互轉(zhuǎn)換3、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，在時(shí)鐘脈沖作用下，當(dāng)T=1時(shí)，觸發(fā)器的輸出將：（）A.翻轉(zhuǎn)B.置0C.置1D.保持不變4、在數(shù)字電路中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的地址譯碼方式有直接譯碼和間接譯碼。以下關(guān)于地址譯碼的描述，錯(cuò)誤的是（）A.直接譯碼方式簡(jiǎn)單直觀，但譯碼器的輸出線較多B.間接譯碼方式可以減少譯碼器的輸出線，但電路相對(duì)復(fù)雜C.無(wú)論采用哪種譯碼方式，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量都不會(huì)改變D.地址譯碼的目的是將地址信號(hào)轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)器的片選信號(hào)和字選信號(hào)5、在數(shù)字邏輯中，時(shí)序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于電路的內(nèi)部狀態(tài)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)，描述錯(cuò)誤的是（）A.時(shí)序邏輯電路中一定包含存儲(chǔ)元件，如觸發(fā)器B.時(shí)序邏輯電路的輸出變化是按照一定的時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行的C.時(shí)序邏輯電路的功能比組合邏輯電路更復(fù)雜，但應(yīng)用范圍相對(duì)較窄D.分析和設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路需要考慮時(shí)鐘信號(hào)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換等因素6、二進(jìn)制編碼是數(shù)字系統(tǒng)中表示信息的重要方式。關(guān)于二進(jìn)制編碼，以下說(shuō)法不正確的是（）A.8421碼是一種常見(jiàn)的有權(quán)碼B.格雷碼相鄰兩個(gè)編碼之間只有一位不同C.余3碼是一種無(wú)權(quán)碼D.無(wú)論采用哪種編碼方式，都能唯一表示所有的十進(jìn)制數(shù)7、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?？ㄖZ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8、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9、對(duì)于一個(gè)8位的串行加法器，完成一次加法運(yùn)算所需的時(shí)間是并行加法器的：（）A.8倍B.1/8C.2倍D.1/210、在數(shù)字邏輯電路的化簡(jiǎn)過(guò)程中，假設(shè)給定一個(gè)復(fù)雜的布爾表達(dá)式，需要通過(guò)邏輯定律和方法將其化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)形式?；?jiǎn)的目的是減少邏輯門(mén)的數(shù)量，提高電路的性能和成本效益。以下哪種化簡(jiǎn)方法在處理復(fù)雜表達(dá)式時(shí)通常最為高效？（）A.卡諾圖法B.公式法C.真值表法D.圖形法11、在數(shù)字邏輯電路中，邏輯門(mén)是基本的組成單元。與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)是三種常見(jiàn)的基本邏輯門(mén)。以下關(guān)于這三種邏輯門(mén)的功能描述，不正確的是（）A.與門(mén)的輸出只有在所有輸入都為1時(shí)才為1B.或門(mén)的輸出只要有一個(gè)輸入為1就為1C.非門(mén)的輸出總是與輸入相反D.這三種邏輯門(mén)不能組合成其他更復(fù)雜的邏輯門(mén)12、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要考慮功耗、速度、面積等多個(gè)因素。降低功耗是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。以下哪種方法不能有效地降低數(shù)字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數(shù)量C.提高時(shí)鐘頻率D.采用低功耗的邏輯門(mén)13、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的工作頻率為200MHz，其時(shí)鐘周期是多少納秒？（）A.5B.2C.0.5D.0.214、在數(shù)字邏輯的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)于理解概念至關(guān)重要。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論知識(shí)，加深對(duì)數(shù)字邏輯的理解B.實(shí)驗(yàn)中常用的儀器包括邏輯分析儀和示波器C.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)只需要在軟件環(huán)境中進(jìn)行模擬，不需要實(shí)際搭建電路D.實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤和問(wèn)題有助于培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力15、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。以下哪種器件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.移位寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位輸出B.計(jì)數(shù)器，用于控制數(shù)據(jù)的移位順序C.編碼器，將并行數(shù)據(jù)編碼為串行格式D.譯碼器，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)精度提高方法和影響因素。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中的編碼器和譯碼器的工作原理，舉例說(shuō)明它們?cè)谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他數(shù)字設(shè)備中的具體應(yīng)用場(chǎng)景。3、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)的硬件加速，舉例說(shuō)明加速方法和效果。4、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的同步電路的建立時(shí)間和保持時(shí)間的余量分析。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序電路，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字密碼鎖系統(tǒng)。分析密碼鎖的功能需求和時(shí)序邏輯，包括密碼輸入、驗(yàn)證和開(kāi)鎖控制，考慮如何提高密碼鎖的安全性和可靠性。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)3位的循環(huán)移位寄存器，具有左移、右移和并行加載功能。詳細(xì)描述各功能的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)邏輯表達(dá)式和時(shí)序圖進(jìn)行分析，并畫(huà)出邏輯電路圖。思考該移位寄存器在數(shù)據(jù)處理和通信中的應(yīng)用場(chǎng)景。3、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的碼型變換模塊，如NRZI碼到NRZ碼的變換。分析碼型變換的規(guī)則和邏輯，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)變換功能。探討如何保證碼型變換的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。詳細(xì)闡述轉(zhuǎn)換的算法和邏輯過(guò)程，通過(guò)真值表和邏輯表達(dá)式進(jìn)行驗(yàn)證，并畫(huà)出邏輯電路圖。分析該電路在數(shù)字顯示和數(shù)字計(jì)算中的重要性。5、（本題5分）給定一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字邏輯電路，包含多個(gè)組合邏輯模塊和時(shí)序邏輯模塊。分析電路的整體功能，繪制信號(hào)流程圖，解釋各個(gè)模塊之間的協(xié)同工作方式以及數(shù)據(jù)在電路中的傳輸和處理過(guò)程。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）利用加法器和譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)相加并譯碼顯示的電路，畫(huà)出邏輯圖和運(yùn)算過(guò)程。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?3位二進(jìn)制數(shù)