北京郵電大學(xué)《數(shù)字電路設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(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，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁北京郵電大學(xué)《數(shù)字電路設(shè)計(jì)》

2022-2023學(xué)年第一學(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、假設(shè)在一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖。脈沖的寬度和周期需要精確控制以滿足系統(tǒng)要求。為了實(shí)現(xiàn)這種精確的脈沖生成，以下哪種數(shù)字邏輯器件是最合適的？（）A.計(jì)數(shù)器B.定時(shí)器C.移位寄存器D.譯碼器2、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的鎖存器時(shí)，假設(shè)一個(gè)鎖存器在輸入信號(hào)消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關(guān)于鎖存器的特點(diǎn)和應(yīng)用場景，哪個(gè)說法是正確的（）A.常用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)B.不能用于數(shù)據(jù)的同步C.輸出狀態(tài)只能由時(shí)鐘信號(hào)改變D.以上說法都不正確3、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)更簡單D.以上都不是4、寄存器是用于存儲(chǔ)一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)的時(shí)序邏輯電路。以下關(guān)于寄存器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.寄存器可以由多個(gè)觸發(fā)器組成，能夠同時(shí)存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)B.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入和并行輸出，或者并行輸入和串行輸出C.寄存器在數(shù)字系統(tǒng)中常用于暫存數(shù)據(jù)、緩沖數(shù)據(jù)等D.寄存器的存儲(chǔ)容量是固定的，不能根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展5、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較器，能夠比較兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的大小。以下哪種結(jié)構(gòu)可能是最直接的實(shí)現(xiàn)方式？（）A.使用逐位比較的方法，通過邏輯門產(chǎn)生比較結(jié)果B.將兩個(gè)數(shù)相減，根據(jù)結(jié)果的符號(hào)判斷大小C.先將兩個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后進(jìn)行比較D.以上方式都不適合實(shí)現(xiàn)比較器6、在數(shù)字邏輯電路中，使用集成電路芯片構(gòu)建電路時(shí)，需要考慮芯片的引腳功能和連接方式。假設(shè)使用一個(gè)特定的譯碼器芯片，以下關(guān)于芯片引腳的理解和使用，哪個(gè)是正確的（）A.所有引腳的功能都是固定的，不能改變B.可以根據(jù)需要靈活配置某些引腳的功能C.引腳的連接順序不影響電路功能D.以上說法都不正確7、若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種集成電路可能會(huì)被用到？（）A.加法器B.編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器8、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于判斷一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)是否能被4整除。以下哪種邏輯表達(dá)式或方法是最簡便的？（）A.檢查低兩位是否為0B.將數(shù)除以4，判斷余數(shù)是否為0C.對(duì)每4位進(jìn)行分組，檢查各組的數(shù)值D.以上方法都很復(fù)雜，無法簡便地實(shí)現(xiàn)該功能9、若一個(gè)T觸發(fā)器的輸入為高電平，在時(shí)鐘脈沖的作用下，其輸出狀態(tài)會(huì)怎樣變化？（）A.保持不變B.翻轉(zhuǎn)C.置1D.置010、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是常見的操作。以下關(guān)于數(shù)制轉(zhuǎn)換的描述，不正確的是（）A.可以通過除基取余法將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制B.二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制時(shí)，每三位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)C.十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制可以通過位權(quán)相加法D.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換總是精確無誤的11、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描述C.由于沒有記憶功能，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)過程中，不需要考慮電路的時(shí)序問題12、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個(gè)時(shí)鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補(bǔ)0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個(gè)要求？（）A.單向移位寄存器，只能左移B.雙向移位寄存器，可選擇左移或右移C.環(huán)形移位寄存器，數(shù)據(jù)循環(huán)移動(dòng)D.以上移位寄存器都可以實(shí)現(xiàn)13、在數(shù)字電路中，需要對(duì)多個(gè)邏輯信號(hào)進(jìn)行編碼以減少信號(hào)線的數(shù)量。假設(shè)要對(duì)8個(gè)不同的邏輯信號(hào)進(jìn)行編碼，至少需要多少位二進(jìn)制編碼？（）A.2位B.3位C.4位D.8位14、若一個(gè)ROM有10根地址線，8根數(shù)據(jù)線，則其存儲(chǔ)容量為：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位15、在數(shù)字邏輯中，編碼器和解碼器是常用的組件。假如有一個(gè)8輸入3輸出的編碼器，當(dāng)8個(gè)輸入中有且僅有一個(gè)為1時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制編碼。如果同時(shí)有多個(gè)輸入為1，則輸出為非法編碼。那么，這種編碼器屬于什么類型？（）A.普通編碼器，允許多個(gè)輸入同時(shí)有效B.優(yōu)先編碼器，能夠識(shí)別優(yōu)先級(jí)最高的輸入C.二進(jìn)制編碼器，將輸入直接轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.十進(jìn)制編碼器，將十進(jìn)制輸入轉(zhuǎn)換為編碼16、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實(shí)現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)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17、寄存器是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的部件。對(duì)于寄存器的特點(diǎn)和操作，以下說法不正確的是（）A.寄存器可以存儲(chǔ)多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)B.寄存器的存儲(chǔ)內(nèi)容可以隨時(shí)讀取和寫入C.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作D.寄存器中的數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)丟失18、在數(shù)字邏輯電路的化簡過程中，假設(shè)給定一個(gè)復(fù)雜的布爾表達(dá)式，需要通過邏輯定律和方法將其化簡為最簡形式。化簡的目的是減少邏輯門的數(shù)量，提高電路的性能和成本效益。以下哪種化簡方法在處理復(fù)雜表達(dá)式時(shí)通常最為高效？（）A.卡諾圖法B.公式法C.真值表法D.圖形法19、對(duì)于一個(gè)用VHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種數(shù)據(jù)類型通常用于表示二進(jìn)制數(shù)？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean20、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的電路出現(xiàn)了異常輸出，但輸入信號(hào)看起來是正常的。為了找出故障的位置和原因，需要運(yùn)用各種測(cè)試方法和邏輯推理。以下哪種測(cè)試方法對(duì)于定位這種隱藏的電路故障最為有效？（）A.功能測(cè)試B.時(shí)序測(cè)試C.邏輯分析儀測(cè)試D.替換部件測(cè)試二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼擴(kuò)展中，如何增加編碼的位數(shù)以表示更多的信息。2、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼格式轉(zhuǎn)換中，如二進(jìn)制到格雷碼的轉(zhuǎn)換方法和應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)解釋數(shù)字邏輯中乘法器的陣列乘法器和移位相加乘法器的實(shí)現(xiàn)原理，比較它們?cè)谒俣群兔娣e上的優(yōu)劣。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及常用的消除競爭冒險(xiǎn)的方法，并通過具體電路進(jìn)行說明。5、（本題5分）深入解釋在移位寄存器的串并轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入并行輸出和并行輸入串行輸出。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)能對(duì)輸入的五位格雷碼進(jìn)行二進(jìn)制編碼的電路，畫出邏輯圖和編碼方法。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的5位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)的邏輯電路，輸出校驗(yàn)結(jié)果，給出邏輯表達(dá)式和電路圖。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)相乘的乘法器電路，采用門電路實(shí)現(xiàn)，列出真值表和邏輯表達(dá)式。4、（本題5分）利用JK觸發(fā)器和譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配和存儲(chǔ)功能的電路，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)輸入的七位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)四個(gè)1的電路，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）有一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)中的PID控制器模塊，需要根據(jù)輸入的誤差信號(hào)計(jì)算輸出控制信號(hào)。分析PID控制器的原理和參數(shù)調(diào)整方法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)PID控制功能。探討如何優(yōu)化電路以提高控制器的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。2、（本題10分）給定一