連云港師范高等?？茖W(xué)校《數(shù)字角色設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁連云港師范高等專科學(xué)校

《數(shù)字角色設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷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2分，共30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、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)，其中需要一個(gè)分頻器將高頻時(shí)鐘信號轉(zhuǎn)換為低頻的秒脈沖信號。以下哪種分頻器結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.計(jì)數(shù)器型分頻器，通過計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)分頻B.觸發(fā)器型分頻器，基于觸發(fā)器狀態(tài)變化分頻C.邏輯門型分頻器，由邏輯門組合構(gòu)成D.以上分頻器結(jié)構(gòu)效果相同，可隨意選擇2、考慮一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，其時(shí)鐘頻率為100MHz，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期為10μs的信號，需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？（）A.1000B.100C.10D.13、對于一個(gè)4位的二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，初始狀態(tài)為1000，經(jīng)過8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.0111B.0110C.0101D.01004、對于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T輸入端為高電平時(shí)，在時(shí)鐘脈沖的上升沿到來時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)會發(fā)生怎樣的變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變5、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.并行-串行轉(zhuǎn)換器，逐位輸出數(shù)據(jù)B.串行-并行轉(zhuǎn)換器，與需求相反C.計(jì)數(shù)器，通過計(jì)數(shù)控制數(shù)據(jù)輸出D.編碼器，對輸入進(jìn)行編碼6、在數(shù)字邏輯中，代碼表示也是重要的內(nèi)容。關(guān)于格雷碼的特點(diǎn)，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.相鄰兩個(gè)編碼之間只有一位發(fā)生變化B.格雷碼是一種無權(quán)碼C.格雷碼可以直接進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算D.格雷碼常用于減少數(shù)字電路中的誤差7、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的工具。對于一個(gè)四變量的邏輯函數(shù)，如何使用卡諾圖進(jìn)行化簡？（）A.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的方格，通過合并相鄰的方格化簡邏輯函數(shù)B.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的線條，通過連接線條化簡邏輯函數(shù)C.不確定D.卡諾圖不能用于四變量邏輯函數(shù)的化簡8、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果。在設(shè)計(jì)這個(gè)加法器時(shí)，需要考慮速度、成本和復(fù)雜性等因素。以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.半加器級聯(lián)組成的加法器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢B.全加器級聯(lián)組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時(shí)處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實(shí)現(xiàn)的加法器，算法復(fù)雜但節(jié)省硬件資源9、在數(shù)字邏輯電路中，競爭和冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。假設(shè)一個(gè)組合邏輯電路中存在競爭冒險(xiǎn)，為了消除這種現(xiàn)象，可以采取以下哪種措施？（）A.增加冗余項(xiàng)B.改變電路的邏輯結(jié)構(gòu)C.引入濾波電容D.以上方法都可以有效地消除競爭冒險(xiǎn)10、考慮到一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，需要對圖像進(jìn)行邊緣檢測、特征提取等操作。這些操作通?；谔囟ǖ倪壿嬤\(yùn)算和算法實(shí)現(xiàn)。為了提高圖像處理的速度和精度，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合用于圖像的并行處理？（）A.多核處理器架構(gòu)B.圖形處理單元（GPU）架構(gòu)C.專用數(shù)字信號處理器（DSP）架構(gòu)D.以上都是11、在數(shù)字邏輯中，需要對一個(gè)邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡并轉(zhuǎn)換成最簡與或表達(dá)式。給定表達(dá)式F=(A+B)(A'+C)，以下哪種化簡步驟是正確的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'12、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生101010序列的數(shù)字電路，最簡的方法是使用：（）A.計(jì)數(shù)器B.移位寄存器C.數(shù)據(jù)選擇器D.編碼器13、計(jì)數(shù)器是數(shù)字電路中常用的時(shí)序邏輯電路，用于對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的描述，不正確的是（）A.計(jì)數(shù)器可以按照計(jì)數(shù)進(jìn)制分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等B.異步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比同步計(jì)數(shù)器快C.計(jì)數(shù)器可以通過反饋清零或置數(shù)實(shí)現(xiàn)特定的計(jì)數(shù)范圍D.計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)可以基于觸發(fā)器和門電路14、在數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)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(cuò)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(jì)數(shù)字電路的唯一依據(jù)D.可以驗(yàn)證邏輯電路的功能是否正確15、在數(shù)字邏輯中，若要判斷一個(gè)數(shù)字電路是否存在競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象，可通過：（）A.觀察邏輯電路圖B.進(jìn)行功能仿真C.分析邏輯表達(dá)式D.以上都是二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15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(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的調(diào)制和解調(diào)，舉例說明常見的調(diào)制解調(diào)方式。2、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號的采樣定理，以及如何確定合適的采樣頻率。3、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的比較器的精度和分辨率對比較結(jié)果的影響。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?位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行邏輯取反操作，并輸出結(jié)果。仔細(xì)說明邏輯取反的規(guī)則和電路實(shí)現(xiàn)方式，考慮如何處理輸入數(shù)據(jù)的位寬變化和擴(kuò)展。2、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼。設(shè)計(jì)一種合適的編碼方式（如曼徹斯特編碼、NRZ編碼等），并分析其特點(diǎn)和優(yōu)勢。同時(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的解碼電路，詳細(xì)說明解碼過程中的邏輯操作和信號處理。3、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的狀態(tài)機(jī)，具有多個(gè)狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。詳細(xì)分析狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)圖和轉(zhuǎn)換邏輯，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的存儲和轉(zhuǎn)換。探討如何避免狀態(tài)機(jī)的死鎖和不穩(wěn)定狀態(tài)。4、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)模塊，如ASK、FSK、PSK調(diào)制解調(diào)。分析調(diào)制解調(diào)的原理和算法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)功能。探討如何根據(jù)通信信道的特性選擇合適的調(diào)制解調(diào)方式。5、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)緩存模塊，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存和讀取功能。分析緩存的工作原理和讀寫控制邏輯，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)緩存功能。探討如何優(yōu)化緩存的容量和讀寫速度以滿足系統(tǒng)的性能要求。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）利用JK觸發(fā)器和