西安交通工程學(xué)院《數(shù)字產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)西安交通工程學(xué)院

《數(shù)字產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)》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25個(gè)小題，每小題1分，共25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、數(shù)字邏輯中的編碼器可以分為多種類型，如二進(jìn)制編碼器、十進(jìn)制編碼器等。一個(gè)十進(jìn)制-二進(jìn)制編碼器，當(dāng)輸入為十進(jìn)制數(shù)7時(shí)，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.0111B.1110C.不確定D.根據(jù)編碼器的類型判斷2、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)邏輯門組成的復(fù)雜數(shù)字電路，若要分析其輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系，以下哪種方法最為有效？（）A.直接觀察電路連接B.進(jìn)行邏輯表達(dá)式推導(dǎo)C.繪制真值表D.以上方法結(jié)合使用3、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃?。以下哪種編碼方式可能是最優(yōu)的考慮？（）A.曼徹斯特編碼，每個(gè)時(shí)鐘周期都有跳變，便于同步但效率較低B.差分曼徹斯特編碼，解決了曼徹斯特編碼的部分缺點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜C.NRZ編碼，簡(jiǎn)單直接但同步困難D.以上編碼方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)具體應(yīng)用選擇4、數(shù)字電路中的觸發(fā)器有多種類型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器等。以下關(guān)于這些觸發(fā)器的功能描述，不正確的是（）A.D觸發(fā)器在時(shí)鐘上升沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能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.這些觸發(fā)器可以通過外部連接和控制信號(hào)相互轉(zhuǎn)換5、要設(shè)計(jì)一個(gè)能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種方法是可行的？（）A.使用加法器B.使用減法器C.通過邏輯表達(dá)式直接轉(zhuǎn)換D.以上都不行6、數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器有多種類型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等。假設(shè)一個(gè)D觸發(fā)器，在時(shí)鐘上升沿時(shí)，將輸入D的值傳遞到輸出Q。如果當(dāng)前時(shí)鐘周期內(nèi)，D從0變?yōu)?，時(shí)鐘上升沿到來，那么Q的值會(huì)變成多少？（）A.0B.1C.保持原來的值不變D.不確定7、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的3位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行排序的電路，最少需要幾個(gè)比較器？（）A.2B.3C.4D.58、在一個(gè)數(shù)字電路中，使用了多個(gè)觸發(fā)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。關(guān)于觸發(fā)器的工作特性，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.D觸發(fā)器在時(shí)鐘上升沿時(shí)根據(jù)輸入值改變狀態(tài)B.JK觸發(fā)器在輸入J=K=1時(shí)，會(huì)保持原狀態(tài)C.T觸發(fā)器只有在輸入為1時(shí)才改變狀態(tài)D.以上觸發(fā)器的描述都不準(zhǔn)確9、在數(shù)字邏輯中，若要對(duì)一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位應(yīng)設(shè)置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位10、在數(shù)字邏輯電路的可測(cè)試性設(shè)計(jì)中，假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的集成電路需要進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試和故障診斷。為了提高測(cè)試效率和覆蓋率，需要在設(shè)計(jì)階段考慮可測(cè)試性結(jié)構(gòu)的插入。以下哪種可測(cè)試性結(jié)構(gòu)對(duì)于大規(guī)模集成電路的測(cè)試最為有效？（）A.掃描鏈B.邊界掃描C.內(nèi)置自測(cè)試（BIST）D.以上都是11、考慮數(shù)字邏輯中的移位寄存器的應(yīng)用，假設(shè)在數(shù)字通信系統(tǒng)中使用移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)的串行到并行轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和工作原理，哪個(gè)描述是準(zhǔn)確的（）A.提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.增加數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率C.移位寄存器在轉(zhuǎn)換過程中會(huì)丟失數(shù)據(jù)D.以上描述都不準(zhǔn)確12、在數(shù)字邏輯電路中，編碼器和譯碼器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的編碼和解碼。一個(gè)4線-2線編碼器和一個(gè)2線-4線譯碼器連接在一起，當(dāng)編碼器輸入為特定值時(shí)，譯碼器的輸出會(huì)是什么？（）A.譯碼器的輸出會(huì)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(huì)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)13、在數(shù)字電路中，奇偶校驗(yàn)碼常用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。以下關(guān)于奇偶校驗(yàn)碼的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位為奇數(shù)B.偶校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位為偶數(shù)C.奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤D.奇偶校驗(yàn)?zāi)軌蚣m正數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤14、對(duì)于一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路，與同步時(shí)序邏輯電路相比，其主要特點(diǎn)是？（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換與時(shí)鐘脈沖同步B.狀態(tài)轉(zhuǎn)換不受時(shí)鐘脈沖控制C.電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單D.以上都不是15、考慮數(shù)字邏輯中的狀態(tài)化簡(jiǎn)，假設(shè)一個(gè)狀態(tài)機(jī)有多個(gè)冗余狀態(tài)。以下哪種方法最常用于消除這些冗余狀態(tài)？（）A.狀態(tài)分配B.等價(jià)類劃分C.最小化算法D.以上方法均可16、數(shù)字邏輯中的比較器用于比較兩個(gè)數(shù)字的大小。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)4位比較器，比較兩個(gè)無符號(hào)數(shù)A和B。當(dāng)A=1010，B=1100時(shí)，輸出結(jié)果是什么？（）A.A>BB.A<BC.A=BD.不確定17、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行邏輯綜合，將高級(jí)描述轉(zhuǎn)換為門級(jí)電路。邏輯綜合工具可以根據(jù)約束條件進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于邏輯綜合的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以自動(dòng)完成邏輯化簡(jiǎn)B.不能考慮時(shí)序約束C.可以優(yōu)化電路的面積和速度D.可以根據(jù)不同的工藝庫(kù)進(jìn)行映射18、對(duì)于一個(gè)4位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從0000開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過10個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為？（）A.1010B.1001C.1011D.110019、在復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)中，常常采用層次化設(shè)計(jì)方法。以下關(guān)于層次化設(shè)計(jì)的描述，正確的是（）A.層次化設(shè)計(jì)將系統(tǒng)劃分為多個(gè)層次，每個(gè)層次完成特定的功能B.層次化設(shè)計(jì)可以提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率和可維護(hù)性C.不同層次之間通過明確的接口進(jìn)行通信和交互D.層次化設(shè)計(jì)是一種自頂向下的設(shè)計(jì)方法，不支持自底向上的設(shè)計(jì)過程20、對(duì)于數(shù)字邏輯中的奇偶校驗(yàn)碼，假設(shè)要對(duì)一組8位數(shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。以下哪種奇偶校驗(yàn)方式能夠檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤？（）A.奇校驗(yàn)B.偶校驗(yàn)C.兩種校驗(yàn)方式都可以D.兩種校驗(yàn)方式都不行21、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(duì)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22、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的真值表，用最小項(xiàng)之和的形式表示該函數(shù)，其中最小項(xiàng)的個(gè)數(shù)取決于？（）A.輸入變量的個(gè)數(shù)B.輸出變量的個(gè)數(shù)C.函數(shù)的復(fù)雜程度D.以上都不是23、在數(shù)字電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)電路出現(xiàn)了錯(cuò)誤輸出，但輸入信號(hào)正常。以下哪種方法最常用于定位故障所在？（）A.邏輯分析儀檢測(cè)B.替換可疑元件C.對(duì)比正常電路和故障電路D.以上方法結(jié)合使用24、D觸發(fā)器是一種常見的觸發(fā)器，其特點(diǎn)是在時(shí)鐘脈沖作用下，輸出跟隨輸入變化。對(duì)于D觸發(fā)器，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.D觸發(fā)器可以由JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而來B.D觸發(fā)器的邏輯功能比JK觸發(fā)器簡(jiǎn)單C.D觸發(fā)器常用于數(shù)據(jù)的鎖存和同步D.D觸發(fā)器的輸出狀態(tài)在每個(gè)時(shí)鐘脈沖到來時(shí)都一定會(huì)翻轉(zhuǎn)25、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。以下哪種器件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.移位寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位輸出B.計(jì)數(shù)器，用于控制數(shù)據(jù)的移位順序C.編碼器，將并行數(shù)據(jù)編碼為串行格式D.譯碼器，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)字電路中，解釋如何分析數(shù)字邏輯電路的功耗分布和熱點(diǎn)，以及如何采取措施降低局部高溫。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)先編碼器，確定輸入信號(hào)的優(yōu)先級(jí)。3、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的奇偶校驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)原理和在數(shù)據(jù)傳輸中的作用。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)加法器的進(jìn)位鏈，提高加法運(yùn)算的速度。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10位二進(jìn)制數(shù)是否為水仙花數(shù)（即每個(gè)位上的數(shù)字的n次冪之和等于該數(shù)，n為該數(shù)字所在的位數(shù)），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）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)特定的信號(hào)處理功能。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到131071的計(jì)數(shù)，并在特定狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)數(shù)速度的調(diào)整。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器，將3位二進(jìn)制輸入信號(hào)譯碼為8個(gè)輸出信號(hào)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行循環(huán)左移和循環(huán)右移操作的邏輯電路，可通過控制信號(hào)選擇移位方向，給出邏輯表達(dá)式和電路圖。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）使用比較器和觸發(fā)器構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的峰值檢測(cè)和保持。分析峰值檢測(cè)的原理和電路實(shí)現(xiàn)，包括比較器