山西晉中理工學(xué)院《數(shù)字電路與系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(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25個小題，每小題1分，共25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、在數(shù)字邏輯的發(fā)展中，新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯發(fā)展趨勢的描述，不正確的是（）A.集成度越來越高，芯片功能越來越強大B.功耗越來越低，性能越來越高C.設(shè)計方法越來越復(fù)雜，對設(shè)計者的要求越來越低D.應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，與其他學(xué)科的交叉融合越來越緊密2、考慮數(shù)字電路中的比較器，假設(shè)需要比較兩個8位二進制數(shù)的大小。以下哪種比較器結(jié)構(gòu)在速度和復(fù)雜度上能夠取得較好的平衡？（）A.串行比較器B.并行比較器C.分級比較器D.以上比較器均可3、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計中，假設(shè)我們正在構(gòu)建一個用于控制工業(yè)生產(chǎn)線的邏輯系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要根據(jù)多個傳感器的輸入信號來決定生產(chǎn)線的啟動、停止和速度調(diào)整。其中，傳感器提供的信號包括溫度、壓力和位置等信息。為了準確處理這些輸入并生成相應(yīng)的控制信號，需要選擇合適的邏輯門組合。以下哪種邏輯門組合最有可能滿足這個復(fù)雜的控制需求？（）A.與門和或門B.或門和非門C.與非門和或非門D.異或門和同或門4、已知一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬電壓范圍為0-5V，若輸入電壓為2.5V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量大約是多少？（）A.512B.256C.1024D.以上都不對5、在數(shù)字邏輯的時序邏輯電路設(shè)計中，狀態(tài)圖是一種重要的設(shè)計工具。假設(shè)要設(shè)計一個自動售貨機的控制電路，使用狀態(tài)圖可以清晰地描述電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出。以下關(guān)于狀態(tài)圖的作用和繪制方法，哪個說法是正確的（）A.狀態(tài)圖只能表示有限個狀態(tài)B.狀態(tài)圖不能反映輸出的變化C.繪制狀態(tài)圖不需要考慮輸入條件D.狀態(tài)圖可以幫助設(shè)計人員直觀理解電路的行為6、在數(shù)字邏輯電路中，移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。一個8位左移寄存器，當輸入為特定的二進制數(shù)時，經(jīng)過多次時鐘脈沖后，輸出會發(fā)生什么變化？（）A.輸出的數(shù)據(jù)依次向左移動B.輸出的數(shù)據(jù)依次向右移動C.不確定D.輸出的數(shù)據(jù)保持不變7、對于一個由與門和或門組成的組合邏輯電路，若輸入信號發(fā)生變化，輸出信號的變化是否存在延遲？（）A.是B.否C.不確定D.取決于電路結(jié)構(gòu)8、在一個數(shù)字電路中，出現(xiàn)了競爭冒險現(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？（）A.增加冗余項，修改邏輯表達式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9、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.1810、在數(shù)字電路中，觸發(fā)器的觸發(fā)方式有多種。以下關(guān)于觸發(fā)器觸發(fā)方式的描述中，不正確的是（）A.電平觸發(fā)方式在觸發(fā)信號為高電平時有效B.邊沿觸發(fā)方式在上升沿或下降沿時有效C.主從觸發(fā)方式可以避免空翻現(xiàn)象D.所有的觸發(fā)器都可以采用以上三種觸發(fā)方式11、在數(shù)字電路的分析和設(shè)計中，建立真值表是重要的步驟之一。以下關(guān)于真值表作用的描述中，錯誤的是（）A.可以直觀地反映輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系B.有助于化簡邏輯函數(shù)C.是設(shè)計數(shù)字電路的唯一依據(jù)D.可以驗證邏輯電路的功能是否正確12、若一個數(shù)字系統(tǒng)的時鐘頻率為50MHz，經(jīng)過一個四分頻電路后，輸出信號的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns13、在數(shù)字邏輯電路的可測試性設(shè)計中，假設(shè)一個復(fù)雜的集成電路需要進行生產(chǎn)測試和故障診斷。為了提高測試效率和覆蓋率，需要在設(shè)計階段考慮可測試性結(jié)構(gòu)的插入。以下哪種可測試性結(jié)構(gòu)對于大規(guī)模集成電路的測試最為有效？（）A.掃描鏈B.邊界掃描C.內(nèi)置自測試（BIST）D.以上都是14、在數(shù)字邏輯中，對于一個復(fù)雜的時序邏輯電路，需要判斷其是否能夠正常工作并且滿足設(shè)計要求。以下哪種方法是最有效的驗證手段？（）A.功能仿真，通過軟件模擬電路行為B.硬件測試，實際搭建電路進行測試C.理論分析，根據(jù)邏輯關(guān)系推斷D.依靠經(jīng)驗判斷，不進行具體測試15、在數(shù)字邏輯中，若要將一個4位并行輸入的數(shù)值轉(zhuǎn)換為串行輸出，需要使用以下哪種電路？（）A.計數(shù)器B.編碼器C.譯碼器D.移位寄存器16、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對輸入的串行數(shù)據(jù)進行并行轉(zhuǎn)換。如果輸入數(shù)據(jù)的速率較高，為了能夠準確地完成轉(zhuǎn)換，以下哪種方法是最合適的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存儲數(shù)據(jù)B.使用計數(shù)器結(jié)合邏輯門來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換C.先將串行數(shù)據(jù)緩存，然后一次性進行轉(zhuǎn)換D.以上方法都無法滿足高速轉(zhuǎn)換的要求17、在數(shù)字電路的競爭冒險現(xiàn)象中，假設(shè)一個組合邏輯電路的輸入發(fā)生變化時，輸出出現(xiàn)了短暫的不正確脈沖。以下哪種方法最常用于消除這種競爭冒險？（）A.接入濾波電容B.修改邏輯設(shè)計C.增加冗余項D.降低電源電壓18、一個4位的并行加法器，若采用先行進位方式，其運算速度比串行進位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.無法比較19、在一個數(shù)字電路中，使用了組合邏輯和時序邏輯。關(guān)于組合邏輯和時序邏輯的區(qū)別，以下哪種描述是正確的？（）A.組合邏輯的輸出僅取決于當前的輸入，時序邏輯的輸出取決于輸入和之前的狀態(tài)B.組合邏輯使用觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)，時序邏輯使用邏輯門進行運算C.組合邏輯的響應(yīng)速度比時序邏輯快D.以上描述都不正確20、在數(shù)字電路中，需要對數(shù)字信號進行編碼以提高傳輸效率和抗干擾能力。假設(shè)采用曼徹斯特編碼方式傳輸一個二進制數(shù)據(jù)序列，以下關(guān)于曼徹斯特編碼的特點，哪個描述是正確的？（）A.每個時鐘周期都有跳變B.編碼效率高C.容易實現(xiàn)同步D.抗干擾能力差21、數(shù)字邏輯是計算機科學(xué)和電子工程的重要基礎(chǔ)，它主要研究數(shù)字信號和數(shù)字電路的設(shè)計與分析。在數(shù)字邏輯中，二進制數(shù)是最基本的數(shù)值表示形式。以下關(guān)于二進制數(shù)的描述，錯誤的是（）A.二進制數(shù)只有0和1兩個數(shù)字B.二進制數(shù)的位權(quán)是2的冪次方C.二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)可以通過位權(quán)展開相加的方法D.二進制數(shù)在進行算術(shù)運算時，規(guī)則比十進制數(shù)簡單，所以在所有情況下都更適合進行計算22、在數(shù)字邏輯中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數(shù)據(jù)，但它們在工作方式上有一定的區(qū)別。鎖存器在使能信號有效時，數(shù)據(jù)可以隨時寫入；而觸發(fā)器只有在時鐘沿到來時，數(shù)據(jù)才會被寫入。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，錯誤的是：（）A.鎖存器的抗干擾能力比觸發(fā)器強B.觸發(fā)器比鎖存器更適合用于同步系統(tǒng)C.鎖存器和觸發(fā)器都可以用于存儲一位數(shù)據(jù)D.鎖存器的功耗一般比觸發(fā)器低23、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路，用于判斷一個8位二進制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。以下哪種邏輯表達式可以準確地實現(xiàn)這個功能？（）A.檢查最低位是否為1，若是則為奇數(shù)，否則為偶數(shù)B.計算所有位的和，若為奇數(shù)則輸入為奇數(shù)，否則為偶數(shù)C.對高4位和低4位分別進行判斷，綜合得出結(jié)果D.以上方法都不正確，無法通過簡單邏輯判斷奇偶性24、在數(shù)字邏輯電路中，編碼器和譯碼器常常一起使用。一個8線-3線編碼器和一個3線-8線譯碼器連接在一起，當編碼器輸入為特定值時，譯碼器的輸出會是什么？（）A.譯碼器的輸出會根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的高電平輸出B.譯碼器的輸出會根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的低電平輸出C.不確定D.譯碼器的輸出與編碼器的輸入無關(guān)25、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'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）解釋什么是數(shù)字邏輯中的同步電路的時鐘偏差，以及對電路的影響和解決方法。3、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析邏輯電路的功耗分布，找出主要的功耗來源。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計數(shù)器的自啟動特性和設(shè)計方法，通過具體例子說明如何確保計數(shù)器能夠從任意初始狀態(tài)進入有效計數(shù)狀態(tài)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字時鐘的秒計數(shù)器模塊，采用十進制計數(shù)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)進位功能，畫出邏輯電路圖。2、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將16個輸入信號編碼為4位二進制輸出信號。3、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將512個輸入信號編碼為9位二進制輸出信號。4、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷一個19位二進制數(shù)是否為特定類型的合數(shù)。5、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進行兩個128位二進制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進位。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個3位的加法計數(shù)器，具有異步清零和同步置數(shù)功能。詳細描述各功能的實現(xiàn)方式，通過邏輯表達式和時序圖進行分析，并畫出邏輯電路圖。