安徽大學(xué)《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽大學(xué)

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)采用異步復(fù)位，當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即進(jìn)入什么狀態(tài)？（）A.初始狀態(tài)B.隨機(jī)狀態(tài)C.保持當(dāng)前狀態(tài)D.不確定2、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3、在一個(gè)由多個(gè)邏輯門組成的數(shù)字電路中，已知每個(gè)邏輯門的延遲時(shí)間相同，若整個(gè)電路的總延遲時(shí)間為20ns，其中包含5個(gè)邏輯門，那么每個(gè)邏輯門的延遲時(shí)間大約是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns4、在數(shù)字電路中，施密特觸發(fā)器具有回差特性。關(guān)于施密特觸發(fā)器的應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.施密特觸發(fā)器可以用于波形整形B.施密特觸發(fā)器可以用于脈沖鑒幅C.施密特觸發(fā)器可以用于消除干擾信號(hào)D.施密特觸發(fā)器只能用于數(shù)字電路，不能用于模擬電路5、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，需要考慮電路的可測試性。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)易于測試的電路，以下哪種原則是應(yīng)該遵循的？（）A.盡量減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的數(shù)量B.增加測試點(diǎn)，便于觀測內(nèi)部信號(hào)C.使電路的功能盡可能簡單D.以上原則都對提高電路的可測試性有幫助6、對于一個(gè)由或非門組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)R=1，S=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.不確定D.保持不變7、在數(shù)字邏輯中，要用Verilog語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)3位的加法器，以下哪種方式是常見的？（）A.使用模塊B.使用任務(wù)C.使用函數(shù)D.以上都可以8、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的有效工具?？ㄖZ圖通過相鄰最小項(xiàng)的合并來實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡。對于一個(gè)具有4個(gè)變量的邏輯函數(shù)，其卡諾圖中相鄰的兩個(gè)最小項(xiàng)可以合并消去：（）A.0個(gè)變量B.1個(gè)變量C.2個(gè)變量D.3個(gè)變量9、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲母?、低電平編碼為二進(jìn)制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.七段顯示譯碼器D.以上都不是10、已知一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字量為10000000，參考電壓為5V，那么輸出的模擬電壓大約是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V11、對于數(shù)字電路中的編碼器，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)需要將8個(gè)不同的輸入信號(hào)編碼為3位二進(jìn)制代碼。在這種情況下，以下哪種編碼器能夠滿足要求并且具有較好的性能？（）A.普通編碼器B.優(yōu)先編碼器C.二進(jìn)制編碼器D.十進(jìn)制編碼器12、對于一個(gè)4-16譯碼器，若使能端有效，當(dāng)輸入代碼為1010時(shí)，輸出端哪一位為低電平？（）A.Y10B.Y6C.Y14D.Y213、在數(shù)字邏輯中，奇偶發(fā)生器和奇偶校驗(yàn)器用于處理數(shù)據(jù)的奇偶性。假設(shè)我們正在使用奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器。以下關(guān)于奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.奇偶發(fā)生器根據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的奇偶位，使整個(gè)數(shù)據(jù)的奇偶性符合要求B.奇偶校驗(yàn)器檢查輸入數(shù)據(jù)的奇偶性是否正確，如果不正確則輸出錯(cuò)誤信號(hào)C.奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器可以使用邏輯門電路實(shí)現(xiàn)D.奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器在任何情況下都能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^對正確性，不會(huì)出現(xiàn)誤判14、乘法器在數(shù)字運(yùn)算中也有重要應(yīng)用。假設(shè)我們正在分析乘法器的工作原理。以下關(guān)于乘法器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.移位相加乘法器通過逐位相乘和移位相加來實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算B.陣列乘法器通過多個(gè)乘法單元并行工作，提高了乘法運(yùn)算的速度C.乘法器的設(shè)計(jì)需要考慮速度、面積和功耗等因素D.所有的乘法器都具有相同的結(jié)構(gòu)和性能，只是在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上有所不同15、已知邏輯函數(shù)F=A'B+AB'+A'C，其最簡或與表達(dá)式為？（）A.(A'+B')(A+B)(A'+C)B.(A+B')(A'+B)(A+C')C.(A'+B)(A+B')(A'+C')D.(A+B)(A'+B')(A+C')16、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，其中的時(shí)序邏輯電路出現(xiàn)了不穩(wěn)定的輸出。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)是由于時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)導(dǎo)致的。為了減少時(shí)鐘抖動(dòng)的影響，以下哪種方法是可行的？（）A.使用更穩(wěn)定的時(shí)鐘源B.增加時(shí)鐘的緩沖級數(shù)C.對時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行濾波處理D.以上方法都可以有效地減少時(shí)鐘抖動(dòng)的影響17、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218、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，以下說法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過硬件描述語言進(jìn)行編程19、數(shù)字邏輯中的編碼方式有多種，如8421碼、格雷碼等。以下關(guān)于這些編碼方式的特點(diǎn)描述，正確的是（）A.8421碼是一種有權(quán)碼，每一位的權(quán)值固定B.格雷碼相鄰兩個(gè)編碼之間只有一位發(fā)生變化C.8421碼和格雷碼都可以直接進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算D.不同的編碼方式適用于不同的應(yīng)用場景，沒有優(yōu)劣之分20、在數(shù)字邏輯電路中，譯碼器的輸出可以連接到其他邏輯電路。一個(gè)3線-8線譯碼器的輸出連接到一個(gè)與門的輸入，當(dāng)譯碼器的輸入為特定值時(shí)，與門的輸出會(huì)怎樣？（）A.與門的輸出會(huì)根據(jù)譯碼器的輸出和與門的另一個(gè)輸入確定B.與門的輸出會(huì)始終為高電平C.不確定D.與門的輸出會(huì)始終為低電平21、在數(shù)字邏輯中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲(chǔ)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(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)可以隨時(shí)寫入；而觸發(fā)器只有在時(shí)鐘沿到來時(shí)，數(shù)據(jù)才會(huì)被寫入。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.鎖存器的抗干擾能力比觸發(fā)器強(qiáng)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(chǔ)一位數(shù)據(jù)D.鎖存器的功耗一般比觸發(fā)器低22、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23、在一個(gè)數(shù)字電路中，使用了PLA（可編程邏輯陣列）來實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)復(fù)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(hào)C.成本更低，使用的器件更少D.功耗更低，適合低功耗應(yīng)用24、考慮一個(gè)數(shù)字電路，其輸入和輸出之間存在一定的延遲。如果要減小這種延遲，提高電路的響應(yīng)速度，以下哪種方法是可行的？（）A.優(yōu)化電路的布線，減少信號(hào)傳輸路徑B.選用速度更快的邏輯門器件C.減少電路中的級數(shù)和中間環(huán)節(jié)D.以上方法都可以有效地減小延遲25、計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路，用于對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.同步計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)，速度較快B.異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)不同步，可能存在延遲C.可以通過級聯(lián)多個(gè)計(jì)數(shù)器來增加計(jì)數(shù)范圍D.計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量只取決于觸發(fā)器的數(shù)量26、對于一個(gè)5位的格雷碼計(jì)數(shù)器，從00000開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過10個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.10101B.11001C.10110D.1101027、已知邏輯函數(shù)F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展開后為？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'28、數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器有多種類型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等。假設(shè)一個(gè)D觸發(fā)器，在時(shí)鐘上升沿時(shí)，將輸入D的值傳遞到輸出Q。如果當(dāng)前時(shí)鐘周期內(nèi)，D從0變?yōu)?，時(shí)鐘上升沿到來，那么Q的值會(huì)變成多少？（）A.0B.1C.保持原來的值不變D.不確定29、D觸發(fā)器是一種常見的觸發(fā)器類型，具有簡單的邏輯功能。關(guān)于D觸發(fā)器的工作原理和特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.D觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到輸出端B.D觸發(fā)器的輸出只取決于當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)，與之前的狀態(tài)無關(guān)C.D觸發(fā)器可以通過組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)D.D觸發(fā)器在數(shù)字電路中的應(yīng)用非常廣泛，但性能不如其他類型的觸發(fā)器30、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種非常有用的工具。以下關(guān)于卡諾圖用途的描述中，不正確的是（）A.用于化簡邏輯函數(shù)B.直觀地表示邏輯函數(shù)的所有最小項(xiàng)C.可以幫助判斷邏輯函數(shù)是否最簡D.卡諾圖只能用于二變量和三變量的邏輯函數(shù)化簡二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的乘法器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。深入剖析乘法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)過程，包括部分積的生成、累加和移位操作，以及所使用的邏輯門和存儲(chǔ)單元的作用。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)⒁粋€(gè)8位的格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。仔細(xì)分析格雷碼和二進(jìn)制碼之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律，說明電路中如何根據(jù)輸入的格雷碼逐位計(jì)算出對應(yīng)的二進(jìn)制碼值，并考慮可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤情況及處理方法。3、（本題5分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的加密和解密電路。深入剖析加密算法的選擇和邏輯實(shí)現(xiàn)，解釋加密和解密過程中的數(shù)據(jù)變換和密鑰作用，研究如何提高加密電路的安全性和加密強(qiáng)度。4、（本題5分）有一個(gè)使用D觸發(fā)器的數(shù)字電路，分析D觸發(fā)器的工作原理和特性，給出其在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和保持狀態(tài)方面的優(yōu)勢。通過一個(gè)具體的電路示例，展示D觸發(fā)器的應(yīng)用，并畫出時(shí)序圖進(jìn)行解釋。5、（本題5分）構(gòu)建一個(gè)數(shù)字比較器，用于比較兩個(gè)6位二進(jìn)制數(shù)的大小。詳細(xì)闡述比較器的設(shè)計(jì)思路，包括如何逐位比較、確定大小關(guān)系以及輸出相應(yīng)的比較結(jié)果。分析在大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)中，這種比較器的集成和擴(kuò)展方式。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率限制和提高計(jì)數(shù)速度的方法，舉例說明在高頻計(jì)數(shù)應(yīng)用中的解決方案。2、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的進(jìn)位鏈優(yōu)