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

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

《數(shù)字邏輯與集成設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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、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)器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.計(jì)數(shù)器可以按照計(jì)數(shù)方式分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器B.同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比異步計(jì)數(shù)器快，因?yàn)樗杏|發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)C.計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個(gè)數(shù)和計(jì)數(shù)方式D.計(jì)數(shù)器在工作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)的情況2、對(duì)于一個(gè)用VerilogHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種語(yǔ)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(jì)中，假設(shè)一個(gè)邏輯電路可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)相同的功能。以下哪個(gè)因素通常是優(yōu)化時(shí)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(jiǎn)化邏輯函數(shù)的工具。假設(shè)要簡(jiǎn)化一個(gè)包含4個(gè)變量的邏輯函數(shù)，使用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)時(shí)，以下哪種情況可能會(huì)導(dǎo)致化簡(jiǎn)結(jié)果不是最簡(jiǎn)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(jiǎn)形式5、對(duì)于一個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要實(shí)現(xiàn)從0計(jì)數(shù)到F，需要多少個(gè)時(shí)鐘脈沖？（）A.15B.16C.31D.326、在數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象可以通過(guò)多種方法進(jìn)行消除。假設(shè)我們正在嘗試消除冒險(xiǎn)。以下關(guān)于冒險(xiǎn)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(xiǎn)，但可能會(huì)增加電路的復(fù)雜性B.引入選通脈沖可以在關(guān)鍵信號(hào)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行輸出，避免冒險(xiǎn)C.更改邏輯設(shè)計(jì)，使其在輸入變化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡狀態(tài)，可以消除冒險(xiǎn)D.冒險(xiǎn)現(xiàn)象是組合邏輯電路固有的，無(wú)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(jiǎn)是一項(xiàng)重要的工作。以下關(guān)于邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)方法的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用公式法進(jìn)行化簡(jiǎn)B.卡諾圖法只能用于化簡(jiǎn)與或表達(dá)式C.代數(shù)法化簡(jiǎn)需要熟練掌握邏輯運(yùn)算的規(guī)則D.無(wú)論使用哪種方法，化簡(jiǎn)的結(jié)果應(yīng)該是唯一的8、對(duì)于一個(gè)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(gè)D觸發(fā)器？（）A.2B.4C.8D.169、數(shù)字邏輯中的ROM（只讀存儲(chǔ)器）可以存儲(chǔ)固定的數(shù)據(jù)。假設(shè)一個(gè)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(shí)，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(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(shí)，以下方法錯(cuò)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(jì)算12、競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)是數(shù)字電路中可能出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)通常發(fā)生在組合邏輯電路中，由于信號(hào)傳輸?shù)难舆t不同導(dǎo)致B.可以通過(guò)增加冗余項(xiàng)、接入濾波電容等方法消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)C.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)不會(huì)對(duì)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(jì)D.在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和分析中，需要考慮競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)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(chǔ)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(chǔ)器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲(chǔ)器件B.鎖存器在輸入信號(hào)有效期間，輸出會(huì)隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時(shí)鐘邊沿時(shí)才會(huì)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(jiǎn)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(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的計(jì)數(shù)。例如，將兩個(gè)4位計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，可以得到一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。在級(jí)聯(lián)時(shí)，需要注意低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)連接到高位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端。當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器從1111計(jì)數(shù)到0000時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的描述，正確的是：（）A.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速度變慢B.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值不變C.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)相同D.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的工作方式不變16、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)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(gè)16位二進(jìn)制加法器，當(dāng)兩個(gè)輸入都為最大的16位二進(jìn)制數(shù)時(shí)，輸出結(jié)果會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)進(jìn)位？（）A.一個(gè)進(jìn)位B.兩個(gè)進(jìn)位C.不確定D.根據(jù)加法器的類型判斷18、對(duì)于數(shù)字邏輯中的譯碼器，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)需要將4位二進(jìn)制輸入譯碼為16個(gè)輸出信號(hào)。以下哪種譯碼器能夠有效地完成這個(gè)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(jì)中，假設(shè)需要一個(gè)能夠在時(shí)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(jì)一個(gè)能對(duì)兩個(gè)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(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22、在數(shù)字系統(tǒng)中，要將一個(gè)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(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路來(lái)比較兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的大小關(guān)系時(shí)，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(gè)比較器級(jí)聯(lián)B.僅使用與門和或門C.通過(guò)加法器計(jì)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(jiàn)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(lái)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(lái)時(shí)都一定會(huì)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(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在多路分配器的控制信號(hào)生成中，如何根據(jù)特定邏輯產(chǎn)生準(zhǔn)確的控制信號(hào)。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)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(shuō)明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的數(shù)字濾波，去除噪聲。4、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中如何利用邏輯綜合工具將硬件描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為門級(jí)電路。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)能判斷輸入的4位二進(jìn)制數(shù)是否為素?cái)?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(jì)一個(gè)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(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到9的循環(huán)計(jì)數(shù)，并在特定狀態(tài)下輸出控制信號(hào)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)輸出1，否則輸出0，并畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)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(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩個(gè)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(shí)，考慮如何優(yōu)化