東華大學(xué)《數(shù)字邏輯與微處理器》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共1頁(yè)東華大學(xué)

《數(shù)字邏輯與微處理器》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的工具。對(duì)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(jiǎn)？（）A.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的方格，通過(guò)合并相鄰的方格化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)B.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的線條，通過(guò)連接線條化簡(jiǎn)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(jiǎn)2、用4位二進(jìn)制加法器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，需要采用？（）A.串行進(jìn)位B.并行進(jìn)位C.分組進(jìn)位D.以上都可以3、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為電路設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯(cuò)誤的是（）A.PLD可以通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能B.CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）和FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）是常見(jiàn)的PLD類型C.PLD的編程過(guò)程復(fù)雜，需要專業(yè)的硬件知識(shí)和工具D.一旦對(duì)PLD進(jìn)行編程，其邏輯功能就不能再更改4、在數(shù)字邏輯中，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象是需要關(guān)注的問(wèn)題。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的產(chǎn)生原因，描述不正確的是（）A.由于信號(hào)傳輸延遲導(dǎo)致輸入信號(hào)到達(dá)邏輯門的時(shí)間不同B.邏輯門的傳輸延遲是競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)產(chǎn)生的主要原因C.當(dāng)多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)變化時(shí)容易產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)D.只要邏輯電路設(shè)計(jì)合理，就一定不會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象5、在數(shù)字電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象中，假設(shè)一個(gè)組合邏輯電路的輸入發(fā)生變化時(shí)，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(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)？（）A.接入濾波電容B.修改邏輯設(shè)計(jì)C.增加冗余項(xiàng)D.降低電源電壓6、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的鎖存器，它能夠在特定條件下存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以下哪種情況下鎖存器可能會(huì)丟失存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)？（）A.電源故障B.控制信號(hào)異常C.長(zhǎng)時(shí)間未刷新D.以上情況都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失7、在數(shù)字電路中，異步時(shí)序電路與同步時(shí)序電路有明顯的區(qū)別。以下關(guān)于異步時(shí)序電路特點(diǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)B.速度通常比同步時(shí)序電路快C.容易產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象D.設(shè)計(jì)和分析比同步時(shí)序電路簡(jiǎn)單8、在數(shù)字電路中，下列哪種邏輯門的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于之前的輸出狀態(tài)？（）A.與門B.或門C.非門D.觸發(fā)器9、在數(shù)字邏輯電路的測(cè)試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)信號(hào)，并以圖形的方式顯示信號(hào)的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點(diǎn)包括：（）A.只能處理低速信號(hào)B.不能存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準(zhǔn)確地捕捉和分析信號(hào)D.價(jià)格昂貴，不適合一般應(yīng)用10、在數(shù)字邏輯中，乘法運(yùn)算可以通過(guò)移位和加法來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于乘法運(yùn)算的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用移位寄存器和加法器來(lái)構(gòu)建乘法器B.乘法運(yùn)算的速度取決于移位和加法的操作次數(shù)C.并行乘法器比串行乘法器的運(yùn)算速度快，但硬件復(fù)雜度高D.數(shù)字邏輯中的乘法運(yùn)算與數(shù)學(xué)中的乘法運(yùn)算完全相同，沒(méi)有任何區(qū)別11、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種用于描述時(shí)序邏輯行為的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述中，正確的是（）A.由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來(lái)描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯D.以上都是12、計(jì)數(shù)器是一種常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路，用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.同步計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)，速度較快B.異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)不同步，可能存在延遲C.可以通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)增加計(jì)數(shù)范圍D.計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量只取決于觸發(fā)器的數(shù)量13、在數(shù)字邏輯中，要用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的邏輯功能，首先需要進(jìn)行什么操作？（）A.編寫代碼B.設(shè)計(jì)電路原理圖C.配置引腳D.以上都不是14、在數(shù)字邏輯電路中，需要對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻。假設(shè)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率為100MHz，要得到一個(gè)頻率為10MHz的分頻信號(hào)，以下哪種方法可以實(shí)現(xiàn)？（）A.計(jì)數(shù)器B.移位寄存器C.編碼器D.譯碼器15、已知一個(gè)JK觸發(fā)器的J和K輸入端都為1，在時(shí)鐘脈沖的下降沿，觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)怎樣變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變16、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器，能夠從0計(jì)數(shù)到15并循環(huán)。以下哪種計(jì)數(shù)器類型可能是最合適的？（）A.異步計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但速度較慢，可能存在計(jì)數(shù)誤差B.同步計(jì)數(shù)器，速度快，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜C.可逆計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)正反向計(jì)數(shù)，但控制邏輯復(fù)雜D.以上計(jì)數(shù)器類型都可以，效果相同17、對(duì)于一個(gè)同步置數(shù)的計(jì)數(shù)器，在置數(shù)信號(hào)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)會(huì)立即變?yōu)轭A(yù)置的數(shù)值嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.取決于時(shí)鐘信號(hào)D.以上都不對(duì)18、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種用于描述系統(tǒng)狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的模型。Mealy型和Moore型是兩種常見(jiàn)的有限狀態(tài)機(jī)類型。Mealy型有限狀態(tài)機(jī)的輸出不僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，還取決于：（）A.上一個(gè)狀態(tài)B.輸入信號(hào)C.時(shí)鐘信號(hào)D.初始狀態(tài)19、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(lái)時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會(huì)如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)20、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在記憶功能。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述，錯(cuò)誤的是（）A.加法器、編碼器、譯碼器等都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路可以用邏輯表達(dá)式、真值表、邏輯電路圖等多種方式來(lái)描述C.由于沒(méi)有記憶功能，組合邏輯電路的輸出在輸入不變的情況下不會(huì)發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不需要考慮電路的時(shí)序問(wèn)題二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的布線規(guī)劃中，如何減少信號(hào)延遲和串?dāng)_，提高電路的穩(wěn)定性。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的同步復(fù)位和異步復(fù)位的區(qū)別和應(yīng)用場(chǎng)景，舉例說(shuō)明其在時(shí)序控制中的作用。3、（本題5分）說(shuō)明如何用硬件描述語(yǔ)言（如Verilog或VHDL）描述一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯電路，例如與門。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中只讀存儲(chǔ)器（ROM）的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)和尋址方式，分析其容量擴(kuò)展方法。5、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在譯碼器的擴(kuò)展應(yīng)用中，如何通過(guò)多個(gè)譯碼器組合實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的譯碼功能。三、設(shè)計(jì)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，能夠判斷輸入的8位二進(jìn)制數(shù)是否為對(duì)稱數(shù)（如10101010），輸出結(jié)果為1表示是，0表示否，畫出邏輯電路圖。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘的秒計(jì)數(shù)器模塊，采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)位功能，畫出邏輯電路圖。3、（本題5分）使用T觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)7位環(huán)形計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，對(duì)輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取絕對(duì)值操作，輸出結(jié)果為8位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯圖。5、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和編碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入脈沖進(jìn)行編碼和計(jì)數(shù)的電路，畫出邏輯圖和工作流程。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的傳感器數(shù)據(jù)融合。仔細(xì)分析多種傳感器數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和融合算法，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和數(shù)據(jù)處理邏輯，探討如何提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序電