武漢工程大學(xué)《數(shù)學(xué)軟件》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武漢工程大學(xué)

《數(shù)學(xué)實用軟件》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、邏輯門是數(shù)字電路的基本單元。與門、或門和非門是三種常見的基本邏輯門。以下關(guān)于與門邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.只有當(dāng)所有輸入都為1時，輸出才為1B.輸入中有0，則輸出為0C.可以用“乘”運算來表示與門的邏輯D.與門的輸出與輸入的順序無關(guān)2、在數(shù)字電路的故障診斷中，假設(shè)一個電路出現(xiàn)了錯誤輸出，但輸入信號正常。以下哪種方法最常用于定位故障所在？（）A.邏輯分析儀檢測B.替換可疑元件C.對比正常電路和故障電路D.以上方法結(jié)合使用3、在數(shù)字邏輯電路的接口設(shè)計中，假設(shè)需要將一個數(shù)字邏輯電路與外部模擬設(shè)備進行連接。為了實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)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(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）B.模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）C.電平轉(zhuǎn)換器D.以上都是4、若要設(shè)計一個能對60進制進行計數(shù)的計數(shù)器，至少需要多少個觸發(fā)器？（）A.6B.7C.8D.95、加法器是數(shù)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(shù)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(gòu)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6、數(shù)字邏輯中的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）具有可編程的特性。假設(shè)在一個FPGA設(shè)計中，需要更改某個邏輯功能，以下哪種方式可以實現(xiàn)？（）A.重新編程B.更換芯片C.調(diào)整外部電路D.以上方式都不行7、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，如何判斷一個數(shù)字邏輯電路是否存在動態(tài)冒險？如果存在動態(tài)冒險，如何消除？（）A.通過分析邏輯表達式或卡諾圖判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過增加冗余項消除動態(tài)冒險B.通過觀察電路的輸入輸出波形判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過改變電路的結(jié)構(gòu)消除動態(tài)冒險C.不確定D.動態(tài)冒險很難判斷和消除8、數(shù)字邏輯中的譯碼器可以將輸入的二進制代碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號。一個3線-8線譯碼器，當(dāng)輸入為特定的二進制代碼時，有幾個輸出為高電平？（）A.一個B.兩個C.不確定D.根據(jù)具體情況判斷9、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器除了用于數(shù)據(jù)的移位操作，還可以用于實現(xiàn)其他功能。假如要利用移位寄存器實現(xiàn)一個串行-并行轉(zhuǎn)換器，以下哪種方式是可行的？（）A.將輸入的串行數(shù)據(jù)依次存入移位寄存器，然后同時輸出B.對移位寄存器中的數(shù)據(jù)進行特定的邏輯運算后輸出C.按照一定的時鐘節(jié)拍，逐步從移位寄存器中輸出數(shù)據(jù)D.移位寄存器無法實現(xiàn)串行-并行轉(zhuǎn)換功能10、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發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設(shè)計過程中，不需要考慮電路的時序問題11、在數(shù)字邏輯中，若要將一個4位的二進制數(shù)擴展為8位，應(yīng)該在高位補多少？（）A.0B.1C.原數(shù)的最高位D.隨機值12、對于一個3位的二進制減法計數(shù)器，從初始狀態(tài)111開始計數(shù)，經(jīng)過5個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.101B.100C.011D.01013、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為數(shù)字電路的設(shè)計提供了很大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述中，不正確的是（）A.可以通過編程實現(xiàn)不同的邏輯功能B.包括可編程陣列邏輯（PAL）和通用陣列邏輯（GAL）等C.編程后不能再修改D.適用于小批量、快速開發(fā)的數(shù)字電路設(shè)計14、除法運算在數(shù)字邏輯中也有相應(yīng)的實現(xiàn)方法。以下關(guān)于除法運算的描述，錯誤的是（）A.恢復(fù)余數(shù)法和不恢復(fù)余數(shù)法是常見的除法運算算法B.除法運算可以通過減法和移位操作來實現(xiàn)C.除法運算的速度通常比乘法運算快D.除法運算在數(shù)字電路中的實現(xiàn)相對復(fù)雜，需要考慮更多的細節(jié)15、代碼表示在數(shù)字邏輯中有著廣泛應(yīng)用。假設(shè)我們正在使用各種代碼。以下關(guān)于代碼的描述，哪一項是不正確的？（）A.BCD碼是用二進制編碼來表示十進制數(shù)，常見的有8421BCD碼B.格雷碼的特點是相鄰的兩個編碼之間只有一位發(fā)生變化，常用于減少錯誤的產(chǎn)生C.原碼、反碼和補碼是計算機中表示有符號數(shù)的常見方式，補碼可以方便地進行加減運算D.無論使用哪種代碼，它們所表示的數(shù)值范圍都是相同的，只是編碼方式不同16、已知一個數(shù)字電路的輸入信號頻率為10kHz，經(jīng)過一個2分頻電路后，輸出信號的頻率是多少？（）A.5kHzB.10kHzC.20kHzD.40kHz17、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字系統(tǒng)的接口電路，需要實現(xiàn)不同電平標準之間的轉(zhuǎn)換。例如，將TTL電平轉(zhuǎn)換為CMOS電平。以下哪種芯片或電路可以用于實現(xiàn)這個功能？（）A.專用的電平轉(zhuǎn)換芯片B.邏輯門電路組合C.三極管電路D.以上方法都不可行18、在數(shù)字電路中，競爭冒險現(xiàn)象可能會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)錯誤的脈沖。假設(shè)一個邏輯電路，輸入為A和B，輸出為Y=A'B+AB'。以下哪種方法可以有效地消除競爭冒險？（）A.增加冗余項B.改變輸入信號的頻率C.增加電路的延遲D.以上方法都不行19、對于一個JK觸發(fā)器，當(dāng)J=1，K=1，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)將：（）A.翻轉(zhuǎn)B.置0C.置1D.保持不變20、在數(shù)字邏輯中，編碼器用于將一組輸入信號轉(zhuǎn)換為二進制編碼輸出。例如，一個8線-3線編碼器，有8個輸入信號，它會將輸入的8個信號編碼為3位二進制輸出。如果同時有多個輸入信號有效，以下關(guān)于編碼器輸出的描述，正確的是：（）A.輸出是隨機的B.輸出是無效的C.輸出是多個有效編碼的組合D.輸出是優(yōu)先級最高的輸入信號的編碼21、已知一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬電壓范圍為0-5V，若輸入電壓為2.5V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量大約是多少？（）A.512B.256C.1024D.以上都不對22、對于一個JK觸發(fā)器，若J=1，K=0，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)23、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，哪一項是不正確的？（）A.增加冗余項可以消除邏輯函數(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24、對于一個由多個D觸發(fā)器組成的移位寄存器，若要實現(xiàn)循環(huán)左移功能，需要如何修改電路？（）A.改變時鐘信號B.改變輸入信號C.增加反饋回路D.以上都不對25、非門是實現(xiàn)邏輯取反功能的邏輯門。對于非門的特性，以下描述錯誤的是（）A.非門的邏輯表達式為Y=?AB.非門可以由三極管構(gòu)成C.非門的輸入和輸出之間存在一定的時間延遲，這個延遲通?？梢院雎圆挥婦.非門的輸出電平總是與輸入電平相反，沒有其他可能的輸出狀態(tài)26、對于一個異步計數(shù)器，若低位觸發(fā)器的輸出作為高位觸發(fā)器的時鐘輸入，那么在計數(shù)過程中可能會出現(xiàn)什么問題？（）A.競爭冒險B.時序混亂C.無法計數(shù)D.以上都不是27、對于一個由多個與非門組成的組合邏輯電路，若其中一個輸入信號發(fā)生變化，輸出信號的變化時間取決于什么？（）A.門的延遲B.信號的傳播路徑C.輸入信號的變化幅度D.以上都是28、在數(shù)字邏輯中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數(shù)據(jù)，但它們在工作方式上有一定的區(qū)別。鎖存器在使能信號有效時，數(shù)據(jù)可以隨時寫入；而觸發(fā)器只有在時鐘沿到來時，數(shù)據(jù)才會被寫入。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，錯誤的是：（）A.鎖存器的抗干擾能力比觸發(fā)器強B.觸發(fā)器比鎖存器更適合用于同步系統(tǒng)C.鎖存器和觸發(fā)器都可以用于存儲一位數(shù)據(jù)D.鎖存器的功耗一般比觸發(fā)器低29、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的時鐘周期為20ns，若要傳輸一個16位的數(shù)據(jù)，需要多長時間？（）A.320nsB.160nsC.80nsD.40ns30、考慮一個具有異步清零和同步置數(shù)功能的計數(shù)器，當(dāng)清零信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)將：（）A.立即變?yōu)?B.在時鐘上升沿變?yōu)?C.保持不變D.不確定二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個計數(shù)器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入脈沖的計數(shù)，并在達到特定計數(shù)值時產(chǎn)生輸出信號。深入分析計數(shù)器的計數(shù)方式、進位機制以及復(fù)位功能的實現(xiàn)，探討如何提高計數(shù)器的計數(shù)范圍和精度。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲膬蓚€8位二進制數(shù)進行按位異或非運算，并輸出結(jié)果。深入分析按位異或非運算的邏輯，說明電路中如何實現(xiàn)這種特殊的邏輯操作和信號處理。3、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路的邏輯綜合報告，分析綜合過程中所做的優(yōu)化和資源分配。探討如何根據(jù)綜合結(jié)果進一步改進電路設(shè)計，以滿足性能、面積和功耗等方面的要求。4、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器電路，能夠?qū)?位二進制輸入轉(zhuǎn)換為16個輸出信號。全面分析譯碼器的邏輯功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，討論如何通過增加使能控制端來提高譯碼器的靈活性和實用性。5、（本題5分）利用數(shù)字邏輯設(shè)計一個數(shù)字圖像縮放電路，能夠?qū)D像進行放大或縮小處理。詳細闡述圖像縮放的算法和邏輯實現(xiàn)，分析圖像質(zhì)量的保持和優(yōu)化方法。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述在數(shù)字電路的老化測試中，測試的條件和對電路可靠性的評估。2、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字鎖相環(huán)，以及它在時鐘同步中的應(yīng)用