巢湖學院《數字電子技術》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《數字電子技術》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、若一個T觸發(fā)器的輸入為高電平，在時鐘脈沖的作用下，其輸出狀態(tài)會怎樣變化？（）A.保持不變B.翻轉C.置1D.置02、在數字邏輯中，對于一個時序邏輯電路，其狀態(tài)轉換圖是分析和設計的重要工具。假設給定一個狀態(tài)轉換圖，以下哪種方法可以最準確地判斷該電路的功能是否正確？（）A.對照輸入輸出關系表進行檢查B.進行數學推導和計算C.通過硬件實現并實際測試D.憑借經驗和直覺判斷3、在數字邏輯電路中，數據選擇器可以根據控制信號選擇不同的輸入數據作為輸出。一個4選1數據選擇器，當控制信號為特定值時，如何確定輸出是哪個輸入數據？（）A.根據控制信號的二進制值確定輸出B.根據輸入數據的大小確定輸出C.不確定D.根據其他因素判斷4、加法器是數字邏輯中進行加法運算的重要部件。半加器只能處理兩個一位二進制數的加法，不考慮低位的進位。全加器則能夠處理包括低位進位的加法。在構建一個4位加法器時，如果使用全加器，至少需要：（）A.4個B.8個C.16個D.32個5、對于一個由JK觸發(fā)器構成的時序邏輯電路，若要實現自啟動功能，需要檢查：（）A.狀態(tài)轉換圖B.邏輯表達式C.真值表D.卡諾圖6、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它具有記憶功能，能夠存儲過去的輸入信息。以下關于時序邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元，常見的有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等B.時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關C.時序邏輯電路可以用狀態(tài)轉換圖、狀態(tài)表等方式進行描述D.時序邏輯電路的設計比組合邏輯電路簡單，不需要考慮復雜的時序關系7、在數字電路設計中，若要實現一個能夠判斷兩個4位二進制數是否相等的比較器，需要使用以下哪種邏輯門組合？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.同或門和或門D.以上都可以8、當研究數字邏輯中的鎖存器時，假設一個鎖存器在輸入信號消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關于鎖存器的特點和應用場景，哪個說法是正確的（）A.常用于臨時存儲數據B.不能用于數據的同步C.輸出狀態(tài)只能由時鐘信號改變D.以上說法都不正確9、已知一個JK觸發(fā)器的J=0，K=1，在時鐘脈沖的下降沿到來時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉10、在數字邏輯電路的接口設計中，假設需要將一個數字邏輯電路與外部模擬設備進行連接。為了實現數字信號與模擬信號的轉換，需要使用專門的接口電路。以下哪種接口電路在這種情況下是常用的？（）A.數模轉換器（DAC）B.模數轉換器（ADC）C.電平轉換器D.以上都是11、在數字電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當前的輸入。以下關于組合邏輯電路的描述，不正確的是（）A.常見的組合邏輯電路有加法器、編碼器、譯碼器等B.組合邏輯電路不存在反饋通路，信號從輸入到輸出是單向傳輸的C.由于沒有存儲元件，組合邏輯電路的輸出不能保持，會隨著輸入的變化而立即變化D.組合邏輯電路的設計不需要考慮時序問題，比時序邏輯電路簡單得多12、數字電路中的觸發(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)器在時鐘上升沿時，將輸入數據存儲到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉四種功能C.T觸發(fā)器在時鐘脈沖作用下，輸出狀態(tài)總是翻轉D.這些觸發(fā)器可以通過外部連接和控制信號相互轉換13、在一個數字電路中，使用了PLA（可編程邏輯陣列）來實現邏輯功能。與傳統(tǒng)的邏輯門電路相比，PLA的主要優(yōu)勢是什么？（）A.可以實現復雜的邏輯功能，并且易于修改B.速度更快，能夠處理高頻信號C.成本更低，使用的器件更少D.功耗更低，適合低功耗應用14、競爭冒險是數字電路中可能出現的一種現象，會導致輸出出現不應有的尖峰脈沖。以下關于競爭冒險的描述，錯誤的是（）A.競爭冒險通常發(fā)生在組合邏輯電路中，由于信號傳輸的延遲不同導致B.可以通過增加冗余項、接入濾波電容等方法消除競爭冒險C.競爭冒險不會對數字電路的功能產生實質性的影響，因此可以忽略不計D.在數字電路的設計和分析中，需要考慮競爭冒險的可能性，并采取相應的措施15、對于數字電路中的移位寄存器，假設需要實現串行數據到并行數據的轉換。以下哪種類型的移位寄存器最適合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.雙向移位寄存器D.以上寄存器均可二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入解釋在數字邏輯中的比較器的工作原理和實現方式，以及在數值比較中的應用。2、（本題5分）詳細說明在計數器的設計中，如何根據需求確定計數器的進制、計數范圍和觸發(fā)方式。3、（本題5分）詳細解釋數字邏輯中乘法器的陣列乘法器和移位相加乘法器的實現原理，比較它們在速度和面積上的優(yōu)劣。4、（本題5分）詳細闡述在加法器的速度與面積權衡中，如何根據具體需求進行優(yōu)化設計。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個數字邏輯電路，將一個10位的二進制數進行格雷碼轉換，并能夠將格雷碼轉換回二進制碼。詳細闡述轉換的方法和邏輯過程，通過真值表和邏輯表達式進行分析，并畫出邏輯電路圖。探討格雷碼在數字系統(tǒng)中的優(yōu)勢和應用場景。2、（本題5分）設計一個數字邏輯電路，用于實現對多個數字信號的編碼壓縮。仔細分析壓縮算法和編碼方式，解釋如何減少數據量并保持信息的完整性，探討在數據存儲和傳輸中的應用優(yōu)勢。3、（本題5分）使用編碼器和移位寄存器設計一個數字電路，能夠實現對輸入數據的編碼和串行傳輸。分析編碼方式的選擇和移位寄存器的工作原理，以及如何在傳輸過程中保證數據的準確性和完整性。4、（本題5分）給定一個數字系統(tǒng)的性能測試結果，如延遲、吞吐量和資源利用率等。分析系統(tǒng)性能的瓶頸所在，提出優(yōu)化系統(tǒng)架構或算法的建議，以提高系統(tǒng)的整體性能。5、（本題5分）有一個使用JK觸發(fā)器和邏輯門構建的狀態(tài)機，用于實現一個簡單的交通信號燈控制系統(tǒng)。分析狀態(tài)機的狀態(tài)轉換和輸出邏輯，給出狀態(tài)圖和邏輯表達式。通過具體的交通場景，驗證狀態(tài)機的功能和正確性。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個組合邏輯電路，判斷一個10位二進制數是否為斐波那契數。2、（本題10分）設計