河北工程大學《數字邏輯與設計》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《數字邏輯與設計》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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中，只有一項是符合題目要求的．）1、在數字圖像處理領域，數字邏輯可以用于圖像的采集、存儲和處理。以下關于數字邏輯在數字圖像處理中的應用，錯誤的是（）A.圖像傳感器輸出的模擬信號可以通過數字邏輯電路轉換為數字信號B.數字邏輯可以用于圖像的壓縮和加密，提高圖像的傳輸和存儲效率C.圖像的濾波、邊緣檢測等處理算法可以完全由數字邏輯電路實現(xiàn)D.數字邏輯在數字圖像處理中的應用主要是輔助性的，不是核心部分2、在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設計中，數字邏輯與模擬電路常常結合使用。以下關于數字邏輯與模擬電路結合的描述，不正確的是（）A.數模轉換器（DAC）和模數轉換器（ADC）用于實現(xiàn)數字信號和模擬信號的相互轉換B.在一些系統(tǒng)中，數字邏輯用于控制模擬電路的工作狀態(tài)C.數字邏輯和模擬電路的結合可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)性能D.數字邏輯和模擬電路的設計方法和工具完全相同，不需要分別考慮3、在數字邏輯設計中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種重要的模型。以下關于有限狀態(tài)機的描述中，錯誤的是（）A.有限狀態(tài)機可以分為摩爾型和米利型B.摩爾型有限狀態(tài)機的輸出只取決于當前狀態(tài)C.米利型有限狀態(tài)機的輸出只取決于輸入D.有限狀態(tài)機可以用狀態(tài)轉換圖和狀態(tài)表來描述4、對于一個異步清零的計數器，清零信號的有效時間應該滿足什么條件？（）A.小于時鐘周期B.大于時鐘周期C.與時鐘周期無關D.以上都不對5、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當前輸入，還與之前的狀態(tài)有關。以下關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.計數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行狀態(tài)轉換D.時序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的6、在數字電路中，對于一個8位的二進制補碼表示的帶符號數，其能表示的數值范圍是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到2557、編碼器的功能是將輸入的信號轉換為特定的編碼輸出。以下關于編碼器的描述，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生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對優(yōu)先級高的輸入進行編碼輸出C.編碼器可以將十進制數轉換為二進制編碼D.編碼器的輸入數量和輸出編碼的位數是固定的8、考慮一個同步時序邏輯電路，其時鐘頻率為100MHz，若要實現(xiàn)一個周期為10μs的信號，需要多少個時鐘周期？（）A.1000B.100C.10D.19、譯碼器是編碼器的逆過程，它將輸入的編碼轉換為對應的輸出信號。以下關于譯碼器的說法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進制編碼轉換為多個輸出信號，每個輸出信號對應一個編碼值B.二進制譯碼器的輸入編碼位數和輸出信號數量之間存在固定的關系C.譯碼器在數字電路中常用于地址譯碼和數據選擇D.譯碼器的輸出信號總是相互獨立，不會存在相互影響的情況10、在組合邏輯電路設計中，若要實現(xiàn)一個四選一的數據選擇器，最少需要使用幾個二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.511、在數字電路中，使用ROM（只讀存儲器）存儲一個8位的乘法表，需要多大容量的ROM？（）A.8×8位B.8×16位C.16×8位D.16×16位12、隨機存取存儲器（RAM）在數字系統(tǒng)中也有廣泛應用。以下關于RAM特點的描述中，正確的是（）A.讀寫速度比ROM快B.存儲的內容在斷電后不會丟失C.可以隨機地進行讀寫操作D.容量通常比ROM大13、當研究數字電路中的計數器時，假設需要設計一個能夠從0計數到15的4位二進制計數器。以下哪種計數器類型可以實現(xiàn)這個功能，并且在計數過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計數器B.同步計數器C.加法計數器D.減法計數器14、若要設計一個能產生101010序列的數字電路，最簡的方法是使用：（）A.計數器B.移位寄存器C.數據選擇器D.編碼器15、對于一個異步復位的觸發(fā)器，復位信號的撤銷時間與時鐘脈沖的關系會影響觸發(fā)器的狀態(tài)嗎？（）A.會B.不會C.有時會D.以上都不對16、對于一個同步時序邏輯電路，若輸入信號在時鐘脈沖有效沿之后發(fā)生變化，對輸出有影響嗎？（）A.有B.沒有C.不確定D.以上都有可能17、在數字電路中，若要對一個16位的二進制數進行取反操作，以下哪種方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通過邏輯運算D.以上都不是18、考慮一個數字系統(tǒng)，需要對輸入的數字信號進行編碼壓縮，以減少存儲空間和傳輸帶寬。以下哪種編碼壓縮方法在數據重復性較高的情況下效果較好？（）A.哈夫曼編碼B.算術編碼C.行程編碼D.以上編碼方法的效果相同，與數據特點無關19、對于一個由D觸發(fā)器構成的計數器，若要實現(xiàn)模5計數，至少需要幾個D觸發(fā)器？（）A.2B.3C.4D.520、在數字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當前的輸入。假設設計一個用于判斷一個三位二進制數是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進行任何化簡C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言描述一個同步FIFO的實現(xiàn)過程。2、（本題5分）詳細闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個加法器的進位選擇結構，提高運算速度。3、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個計數器的計數模式切換功能。4、（本題5分）詳細闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個乘法器的陣列乘法結構。5、（本題5分）解釋在數字邏輯中如何分析組合邏輯電路的競爭-冒險現(xiàn)象，并通過修改邏輯表達式消除。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個能將二進制碼轉換為余3循環(huán)碼的組合邏輯電路，輸入為8位二進制碼，給出邏輯表達式和電路實現(xiàn)。2、（本題5分）設計一個自動售貨機的控制電路，根據投入的貨幣和選擇的商品輸出相應的控制信號，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉換圖。3、（本題5分）設計一個數據選擇器，根據4個控制信號從16個輸入數據中選擇一個輸出。4、（本題5分）使用門電路設計一個一位全加器，要求畫出邏輯電路圖，并列出其真值表，分析其功能。5、（本題5分）設計一個編碼器，將16個輸入信號編碼為4位二進制輸出信號。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）使用編碼器和解碼器設計一個數字電路，能夠實現(xiàn)對輸入數據的壓縮和解壓縮。分析數據壓縮的算法和編解碼的邏輯，以及如何在有限的資源下實現(xiàn)高效的壓縮比和還原精度。2、（本題10分）設計一個數字邏輯