皖西學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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、對于一個(gè)由JK觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器，若要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)范圍為0-7的循環(huán)計(jì)數(shù)，J和K的輸入應(yīng)該如何設(shè)置？（）A.特定的邏輯組合B.隨機(jī)設(shè)置C.保持不變D.以上都不對2、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的計(jì)數(shù)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)模10計(jì)數(shù)器，需要幾個(gè)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)？（）A.四個(gè)B.五個(gè)C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷3、對于一個(gè)6位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到第60個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.010110B.101100C.111100D.0011004、在數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象可以通過多種方法進(jìn)行消除。假設(shè)我們正在嘗試消除冒險(xiǎn)。以下關(guān)于冒險(xiǎn)消除的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.增加冗余項(xiàng)可以消除邏輯函數(shù)中的冒險(xiǎn)，但可能會增加電路的復(fù)雜性B.引入選通脈沖可以在關(guān)鍵信號穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行輸出，避免冒險(xiǎn)C.更改邏輯設(shè)計(jì)，使其在輸入變化時(shí)不會產(chǎn)生過渡狀態(tài)，可以消除冒險(xiǎn)D.冒險(xiǎn)現(xiàn)象是組合邏輯電路固有的，無法完全消除，只能盡量減少其影響5、在一個(gè)數(shù)字電路中，出現(xiàn)了競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出出現(xiàn)了不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下哪種方法可能是最有效地消除競爭冒險(xiǎn)？（）A.增加冗余項(xiàng)，修改邏輯表達(dá)式B.接入濾波電容，消除尖峰脈沖C.選擇速度更快的邏輯門D.以上方法結(jié)合使用6、若一個(gè)邏輯函數(shù)的最簡與或表達(dá)式為F=A+B'C，則其對偶式為？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)7、假設(shè)在一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)多個(gè)傳感器的輸入實(shí)時(shí)計(jì)算控制量并輸出。由于系統(tǒng)對響應(yīng)時(shí)間要求極高，需要采用并行處理和流水線技術(shù)來提高計(jì)算速度。以下哪種數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式能夠滿足這種高速實(shí)時(shí)計(jì)算的需求？（）A.專用集成電路（ASIC）B.復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）D.微控制器（MCU）8、在數(shù)字邏輯電路中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)多個(gè)控制信號選擇不同的輸入數(shù)據(jù)。一個(gè)16選1數(shù)據(jù)選擇器，需要多少個(gè)控制信號？（）A.4個(gè)B.5個(gè)C.不確定D.根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器的類型判斷9、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門常用于總線結(jié)構(gòu)中。如果要實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備共享一條總線，并且避免總線沖突，以下哪種方式是正確的使用三態(tài)門的方法？（）A.只有一個(gè)設(shè)備的三態(tài)門處于使能狀態(tài)，其他設(shè)備的三態(tài)門關(guān)閉B.所有設(shè)備的三態(tài)門同時(shí)處于使能狀態(tài)C.隨機(jī)控制設(shè)備的三態(tài)門使能，不考慮沖突D.以上方法都無法避免總線沖突10、在數(shù)字電路中，觸發(fā)器的類型多種多樣。以下關(guān)于觸發(fā)器的描述，不正確的是（）A.D觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖的上升沿將輸入數(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)的功能C.T觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖作用下，輸出狀態(tài)總是翻轉(zhuǎn)D.不同類型的觸發(fā)器可以相互轉(zhuǎn)換11、在數(shù)字音頻處理中，數(shù)字邏輯也有一定的應(yīng)用。以下關(guān)于數(shù)字音頻處理中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.音頻的采樣、量化和編碼可以通過數(shù)字邏輯電路來完成B.數(shù)字濾波器可以用于音頻信號的濾波處理，改善音質(zhì)C.數(shù)字音頻的存儲和傳輸離不開數(shù)字邏輯的支持D.數(shù)字邏輯在數(shù)字音頻處理中的作用不大，主要依靠模擬電路12、在數(shù)字邏輯中，已知一個(gè)邏輯函數(shù)的卡諾圖，如何判斷該函數(shù)是否可以化簡？（）A.觀察是否有相鄰的1格B.觀察是否有相鄰的0格C.觀察是否有對稱的1格D.以上都不對13、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要生成一個(gè)固定頻率和占空比的方波信號。如果要求精度較高，以下哪種電路或器件最適合用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.555定時(shí)器B.石英晶體振蕩器C.施密特觸發(fā)器D.以上器件都無法滿足要求14、已知一個(gè)JK觸發(fā)器的J=0，K=1，在時(shí)鐘脈沖的下降沿到來時(shí)，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)15、或門是另一種常見的邏輯門，其邏輯功能為只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就為高電平。關(guān)于或門的特點(diǎn)，以下說法不正確的是（）A.或門的邏輯表達(dá)式為Y=A+BB.或門可以用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)條件中只要滿足一個(gè)就執(zhí)行的邏輯C.或門的輸出電平與輸入電平的變化是同步的，沒有延遲D.或門在組合邏輯電路中起著重要的作用，常用于數(shù)據(jù)選擇和控制信號生成二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的溢出判斷方法和處理方式，通過實(shí)際計(jì)算示例進(jìn)行說明。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)中，如何預(yù)留接口和資源以便后續(xù)功能的增加和改進(jìn)。3、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的時(shí)序分析工具中，如TimeQuest等，如何使用它們進(jìn)行時(shí)序約束和分析。4、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行邏輯電路的性能評估，包括速度、面積和功耗等方面。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)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲膬蓚€(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位異或非運(yùn)算，并輸出結(jié)果。深入分析按位異或非運(yùn)算的邏輯，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)這種特殊的邏輯操作和信號處理。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對無線通信信號的解調(diào)。仔細(xì)分析解調(diào)算法和電路實(shí)現(xiàn)，包括載波恢復(fù)、同步檢測等模塊的邏輯設(shè)計(jì)，研究如何提高解調(diào)性能和抗干擾能力。3、（本題5分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的數(shù)字電壓表電路，能夠測量輸入電壓并以數(shù)字形式顯示。深入分析電壓測量的原理和A/D轉(zhuǎn)換邏輯，解釋如何提高測量精度和分辨率。4、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字邏輯電路的功耗評估報(bào)告，分析功耗的主要來源和分布。提出降低功耗的具體措施和優(yōu)化方案，包括電源管理、時(shí)鐘門控等技術(shù)的應(yīng)用。5、（本題5分）有一個(gè)使用D觸發(fā)器的數(shù)字電路，分析D觸發(fā)器的工作原理和特性，給出其在存儲數(shù)據(jù)和保持狀態(tài)方面的優(yōu)勢。通過一個(gè)具體的電路示例，展示D觸發(fā)器的應(yīng)用，并畫出時(shí)序圖進(jìn)行解釋。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，將4096個(gè)輸入信號編碼為12位二進(jìn)制輸出信號。2、（本題1