武漢城市職業(yè)學(xué)院《數(shù)字邏輯與集成設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢城市職業(yè)學(xué)院

《數(shù)字邏輯與集成設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)。以下關(guān)于計數(shù)器的描述，錯誤的是（）A.計數(shù)器可以按照計數(shù)方式分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器B.同步計數(shù)器的計數(shù)速度比異步計數(shù)器快，因?yàn)樗杏|發(fā)器同時翻轉(zhuǎn)C.計數(shù)器的計數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個數(shù)和計數(shù)方式D.計數(shù)器在工作過程中不會出現(xiàn)誤計數(shù)的情況2、對于一個用VerilogHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種語句通常用于描述組合邏輯？（）A.alwaysB.initialC.assignD.module3、在數(shù)字邏輯電路的優(yōu)化設(shè)計中，假設(shè)一個邏輯電路可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)相同的功能。以下哪個因素通常是優(yōu)化時首要考慮的（）A.電路的復(fù)雜程度B.元器件的成本C.電路的速度D.以上因素同等重要4、在數(shù)字邏輯中，卡諾圖是一種用于簡化邏輯函數(shù)的工具。假設(shè)要簡化一個包含4個變量的邏輯函數(shù)，使用卡諾圖進(jìn)行化簡時，以下哪種情況可能會導(dǎo)致化簡結(jié)果不是最簡形式？（）A.圈合并的規(guī)則使用不當(dāng)B.變量的排列順序不正確C.卡諾圖中的1分布不規(guī)則D.只要使用卡諾圖，就一定能得到最簡形式5、對于一個16進(jìn)制計數(shù)器，要實(shí)現(xiàn)從0計數(shù)到F，需要多少個時鐘脈沖？（）A.15B.16C.31D.326、在數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的冒險現(xiàn)象可以通過多種方法進(jìn)行消除。假設(shè)我們正在嘗試消除冒險。以下關(guān)于冒險消除的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.增加冗余項(xiàng)可以消除邏輯函數(shù)中的冒險，但可能會增加電路的復(fù)雜性B.引入選通脈沖可以在關(guān)鍵信號穩(wěn)定時進(jìn)行輸出，避免冒險C.更改邏輯設(shè)計，使其在輸入變化時不會產(chǎn)生過渡狀態(tài)，可以消除冒險D.冒險現(xiàn)象是組合邏輯電路固有的，無法完全消除，只能盡量減少其影響7、在數(shù)字邏輯中，邏輯表達(dá)式的化簡是一項(xiàng)重要的工作。以下關(guān)于邏輯表達(dá)式化簡方法的描述中，錯誤的是（）A.可以使用公式法進(jìn)行化簡B.卡諾圖法只能用于化簡與或表達(dá)式C.代數(shù)法化簡需要熟練掌握邏輯運(yùn)算的規(guī)則D.無論使用哪種方法，化簡的結(jié)果應(yīng)該是唯一的8、對于一個由D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，如果要實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，最少需要幾個D觸發(fā)器？（）A.2B.4C.8D.169、數(shù)字邏輯中的ROM（只讀存儲器）可以存儲固定的數(shù)據(jù)。假設(shè)一個8×4的ROM，其地址線有3條，數(shù)據(jù)線有4條。當(dāng)輸入地址為010時，輸出的數(shù)據(jù)可能是什么？（）A.0000B.0101C.1111D.以上都有可能10、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的數(shù)字信號進(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，每個時鐘周期都有跳變，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11、在數(shù)字邏輯中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是基本的操作。將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)時，以下方法錯誤的是（）A.按位權(quán)展開相加B.先轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制C.直接將每一位乘以2的相應(yīng)冪次然后相加D.利用特定的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行計算12、競爭冒險是數(shù)字電路中可能出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下關(guān)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?shù)难舆t不同導(dǎo)致B.可以通過增加冗余項(xiàng)、接入濾波電容等方法消除競爭冒險C.競爭冒險不會對數(shù)字電路的功能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，因此可以忽略不計D.在數(shù)字電路的設(shè)計和分析中，需要考慮競爭冒險的可能性，并采取相應(yīng)的措施13、在數(shù)字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數(shù)據(jù)。假設(shè)我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲器件B.鎖存器在輸入信號有效期間，輸出會隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時鐘邊沿時才會改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強(qiáng)，更適合在噪聲環(huán)境中使用14、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(1,3,5,7,9,11,13,15)，結(jié)果為？（）A.1B.0C.A+BD.A'B'15、在數(shù)字系統(tǒng)中，計數(shù)器的級聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的計數(shù)。例如，將兩個4位計數(shù)器級聯(lián)，可以得到一個8位計數(shù)器。在級聯(lián)時，需要注意低位計數(shù)器的進(jìn)位信號連接到高位計數(shù)器的計數(shù)輸入端。當(dāng)?shù)臀挥嫈?shù)器從1111計數(shù)到0000時，會產(chǎn)生一個進(jìn)位信號。以下關(guān)于計數(shù)器級聯(lián)的描述，正確的是：（）A.級聯(lián)后的計數(shù)器計數(shù)速度變慢B.級聯(lián)后的計數(shù)器的最大計數(shù)值不變C.級聯(lián)后的計數(shù)器的時鐘信號相同D.級聯(lián)后的計數(shù)器的工作方式不變16、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)大4倍，可采用的方法是：（）A.左移2位B.右移2位C.乘以4D.除以417、數(shù)字邏輯中的加法器可以進(jìn)行多位二進(jìn)制數(shù)的相加。一個16位二進(jìn)制加法器，當(dāng)兩個輸入都為最大的16位二進(jìn)制數(shù)時，輸出結(jié)果會產(chǎn)生幾個進(jìn)位？（）A.一個進(jìn)位B.兩個進(jìn)位C.不確定D.根據(jù)加法器的類型判斷18、對于數(shù)字邏輯中的譯碼器，假設(shè)一個系統(tǒng)需要將4位二進(jìn)制輸入譯碼為16個輸出信號。以下哪種譯碼器能夠有效地完成這個任務(wù)？（）A.2-4譯碼器B.3-8譯碼器C.4-16譯碼器D.8-256譯碼器19、在數(shù)字電路的觸發(fā)器設(shè)計中，假設(shè)需要一個能夠在時鐘上升沿觸發(fā)并且具有異步置位和復(fù)位功能的觸發(fā)器。以下哪種觸發(fā)器符合這些要求？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.T觸發(fā)器D.SR觸發(fā)器20、若要設(shè)計一個能對兩個8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行減法運(yùn)算并判斷結(jié)果是否為零的電路，以下哪種集成電路可能是首選？（）A.74LS283B.74LS194C.74LS00D.74LS0821、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種用于描述時序邏輯行為的模型。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)表來描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯D.以上都是22、在數(shù)字系統(tǒng)中，要將一個4位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下轉(zhuǎn)換方式正確的是：（）A.直接按位取反B.相鄰位異或C.相鄰位相加D.整體乘以223、當(dāng)設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路來比較兩個4位二進(jìn)制數(shù)的大小關(guān)系時，以下哪種電路結(jié)構(gòu)和邏輯門的組合可能是最有效的（）A.使用多個比較器級聯(lián)B.僅使用與門和或門C.通過加法器計算差值判斷D.以上方法都效率低下24、D觸發(fā)器是一種常見的觸發(fā)器，其特點(diǎn)是在時鐘脈沖作用下，輸出跟隨輸入變化。對于D觸發(fā)器，以下描述錯誤的是（）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)在每個時鐘脈沖到來時都一定會翻轉(zhuǎn)25、在數(shù)字邏輯電路中，三態(tài)門具有特殊的功能。以下關(guān)于三態(tài)門的描述中，正確的是（）A.輸出有高電平、低電平和高阻態(tài)三種狀態(tài)B.三態(tài)門常用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸C.三態(tài)門的控制端控制輸出的狀態(tài)D.以上都是二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在多路分配器的控制信號生成中，如何根據(jù)特定邏輯產(chǎn)生準(zhǔn)確的控制信號。2、（本題5分）詳細(xì)說明在多路選擇器的功耗分析中，影響功耗的因素和降低功耗的方法。3、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)字信號的數(shù)字濾波，去除噪聲。4、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計中如何利用邏輯綜合工具將硬件描述語言轉(zhuǎn)換為門級電路。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個能判斷輸入的4位二進(jìn)制數(shù)是否為素數(shù)的邏輯電路，列出真值表和邏輯表達(dá)式。2、（本題5分）用JK觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計一個能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的電路，根據(jù)輸入條件跳轉(zhuǎn)到特定狀態(tài)，畫出狀態(tài)圖。3、（本題5分）設(shè)計一個計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到9的循環(huán)計數(shù)，并在特定狀態(tài)下輸出控制信號。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)中1的個數(shù)為奇數(shù)時輸出1，否則輸出0，并畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加密，加密規(guī)則為每個位與相鄰的位進(jìn)行異或操作，輸出加密后的7位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯電路圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個簡單的數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加，并輸出結(jié)果。分析該電路的工作原理，包括使用的邏輯門、進(jìn)位機(jī)制等。同時，考慮如何優(yōu)化