北京理工大學(xué)《數(shù)字邏輯》2021-2022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頁北京理工大學(xué)《數(shù)字邏輯》

2021-2022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批閱人一、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、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗碼常用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。以下關(guān)于奇偶校驗碼的描述中，錯誤的是（）A.奇偶校驗碼可以檢測出奇數(shù)位錯誤B.奇校驗碼中1的個數(shù)為奇數(shù)，偶校驗碼中1的個數(shù)為偶數(shù)C.奇偶校驗碼不能糾正錯誤，只能檢測錯誤D.奇偶校驗碼增加的校驗位越多，檢測錯誤的能力越強2、在數(shù)字邏輯的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，實驗環(huán)節(jié)是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實驗的描述，正確的是（）A.數(shù)字邏輯實驗可以幫助學(xué)生更好地理解理論知識，提高動手能力B.實驗中只需要按照實驗指導(dǎo)書的步驟進(jìn)行操作，不需要思考和創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯實驗的結(jié)果一定是準(zhǔn)確無誤的，不會出現(xiàn)任何問題D.數(shù)字邏輯實驗設(shè)備的先進(jìn)程度決定了實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果3、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)將輸入的4位二進(jìn)制數(shù)擴大兩倍的功能，以下哪種電路設(shè)計是可行的？（）A.在原數(shù)左邊添加兩個0B.將原數(shù)左移一位C.將原數(shù)與自身相加D.對原數(shù)進(jìn)行取反操作4、對于一個同步置數(shù)的計數(shù)器，在置數(shù)信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)會立即變?yōu)轭A(yù)置的數(shù)值嗎？（）A.會B.不會C.取決于時鐘信號D.以上都不對5、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗碼可以用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。奇校驗碼是指數(shù)據(jù)中1的個數(shù)加上校驗位后為奇數(shù)，偶校驗碼則相反。對于一個8位的數(shù)據(jù)10101100，采用偶校驗碼時，校驗位應(yīng)為：（）A.0B.1C.無法確定D.取決于傳輸方式6、在數(shù)字電路中，使用加法器實現(xiàn)兩個8位有符號數(shù)的加法運算，若最高位產(chǎn)生進(jìn)位，那么這個進(jìn)位表示什么？（）A.溢出B.正常進(jìn)位C.錯誤D.以上都不對7、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.module8、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9、在數(shù)字邏輯電路的測試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時監(jiān)測多個信號，并以圖形的方式顯示信號的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點包括：（）A.只能處理低速信號B.不能存儲大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準(zhǔn)確地捕捉和分析信號D.價格昂貴，不適合一般應(yīng)用10、數(shù)字邏輯中的加法器可以分為串行加法器和并行加法器。串行加法器和并行加法器的主要區(qū)別是什么？（）A.串行加法器逐位進(jìn)行加法運算，并行加法器同時對多位進(jìn)行加法運算B.串行加法器的運算速度快，并行加法器的運算速度慢C.不確定D.串行加法器和并行加法器沒有區(qū)別11、在數(shù)字電路中，下列哪種邏輯門的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于之前的輸出狀態(tài)？（）A.與門B.或門C.非門D.觸發(fā)器12、在數(shù)字邏輯電路中，假設(shè)我們要設(shè)計一個加法器來計算兩個4位二進(jìn)制數(shù)的和?？紤]到速度和復(fù)雜度的平衡，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)通常是較為理想的選擇？（）A.半加器級聯(lián)B.全加器級聯(lián)C.并行加法器D.串行加法器13、用2輸入與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+CD，至少需要幾個與非門？（）A.2B.3C.4D.514、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字電路，用于將一個4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的格雷碼。格雷碼是一種相鄰數(shù)值只有一位變化的編碼方式。要實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換功能，以下哪種邏輯門的組合是最合適的？（）A.僅使用與門和或門B.僅使用非門和與非門C.使用多種邏輯門，包括與門、或門、非門等的組合D.無法通過邏輯門實現(xiàn)，需要使用特殊的集成電路15、在數(shù)字邏輯電路中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號選擇不同的輸入數(shù)據(jù)作為輸出。一個4選1數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)控制信號為特定值時，如何確定輸出是哪個輸入數(shù)據(jù)？（）A.根據(jù)控制信號的二進(jìn)制值確定輸出B.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的大小確定輸出C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷16、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計中，需要進(jìn)行邏輯綜合，將高級描述轉(zhuǎn)換為門級電路。邏輯綜合工具可以根據(jù)約束條件進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于邏輯綜合的描述，錯誤的是：（）A.可以自動完成邏輯化簡B.不能考慮時序約束C.可以優(yōu)化電路的面積和速度D.可以根據(jù)不同的工藝庫進(jìn)行映射17、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計中，需要對電路的性能進(jìn)行評估和優(yōu)化。性能指標(biāo)包括延遲、功耗、面積等。為了降低延遲，可以采用流水線技術(shù)。以下關(guān)于流水線技術(shù)的描述，錯誤的是：（）A.可以提高系統(tǒng)的吞吐量B.會增加系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度C.每個階段的處理時間必須相同D.可以減少每個指令的執(zhí)行時間18、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)一個能產(chǎn)生100kHz方波信號的電路，以下哪種集成電路可以考慮使用？（）A.555定時器B.74LS138C.74LS04D.74LS8519、考慮一個數(shù)字電路中的乘法器，需要實現(xiàn)兩個4位二進(jìn)制數(shù)的乘法運算。以下哪種乘法器的實現(xiàn)方式在速度和面積上可能取得較好的平衡？（）A.基于加法器和移位操作的乘法器B.陣列乘法器，通過硬件陣列實現(xiàn)C.利用軟件算法在數(shù)字電路中實現(xiàn)乘法D.以上方式在速度和面積上無法平衡20、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要對一個脈沖信號進(jìn)行整形和濾波，以得到更清晰穩(wěn)定的信號。以下哪種電路可以實現(xiàn)這個功能？（）A.施密特觸發(fā)器，對輸入進(jìn)行整形B.低通濾波器，濾除高頻噪聲C.積分電路，平滑信號D.以上電路都可以用于信號整形和濾波21、在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯也發(fā)揮著重要的作用。以下關(guān)于數(shù)字通信中數(shù)字邏輯的描述，錯誤的是（）A.數(shù)字調(diào)制和解調(diào)可以通過數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)B.糾錯編碼和解碼需要用到數(shù)字邏輯的運算C.數(shù)字通信中的信號處理和傳輸都離不開數(shù)字邏輯D.數(shù)字邏輯在數(shù)字通信中的應(yīng)用非常簡單，不需要深入研究22、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)選擇器，它需要根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。假設(shè)有4個輸入數(shù)據(jù)和2位的控制信號，以下哪種數(shù)據(jù)選擇器能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能？（）A.4選1數(shù)據(jù)選擇器B.8選1數(shù)據(jù)選擇器C.16選1數(shù)據(jù)選擇器D.無法通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)，需要自行設(shè)計23、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)24、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25、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它包含存儲元件，能夠記住過去的輸入信息。常見的時序邏輯電路有觸發(fā)器、計數(shù)器和寄存器等。在一個D觸發(fā)器中，當(dāng)時鐘脈沖上升沿到來時，如果D輸入端的值為1，那么輸出Q的值將：（）A.保持不變B.變?yōu)?C.變?yōu)?D.不確定，取決于之前的狀態(tài)26、已知邏輯函數(shù)F=A'B+AB'，若A=1，B=0，則F的值為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對27、在一個數(shù)字電路中，出現(xiàn)了競爭冒險現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出出現(xiàn)了不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下哪種方法可能是最有效地消除競爭冒險？（）A.增加冗余項，修改邏輯表達(dá)式B.接入濾波電容，消除尖峰脈沖C.選擇速度更快的邏輯門D.以上方法結(jié)合使用28、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。假設(shè)我們正在設(shè)計一個具有復(fù)位功能的電路。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.異步復(fù)位信號不受時鐘信號的控制，在復(fù)位信號有效時立即將電路復(fù)位B.同步復(fù)位信號在時鐘上升沿或下降沿時，根據(jù)復(fù)位信號的狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位操作C.異步復(fù)位的優(yōu)點是復(fù)位響應(yīng)速度快，缺點是可能會產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位比異步復(fù)位更可靠，不會出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)問題，因此應(yīng)優(yōu)先使用同步復(fù)位29、數(shù)字邏輯中的加法器是重要的運算單元。假設(shè)要設(shè)計一個4位二進(jìn)制加法器，使用全加器來實現(xiàn)。在考慮進(jìn)位傳遞時，以下哪種方法能夠有效地減少電路的延遲和復(fù)雜度？（）A.串行進(jìn)位B.并行進(jìn)位C.分組進(jìn)位D.不考慮進(jìn)位，直接相加30、用3線-8線譯碼器和與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B'C+ABC'，需要幾片譯碼器？（）A.1B.2C.3D.4二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器電路，能夠?qū)?位二進(jìn)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。2、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，用于判斷一個3位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。請詳細(xì)闡述設(shè)計思路，使用邏輯表達(dá)式和真值表進(jìn)行分析，并畫出相應(yīng)的邏輯電路圖。思考該電路在數(shù)字信號處理和編碼解碼中的應(yīng)用可能性。3、（本題5分）有一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的邊緣檢測模塊，需要檢測圖像中物體的邊緣。分析邊緣檢測的算法和原理，如Sobel算子、Canny算子等。設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)邊緣檢測功能，探討如何優(yōu)化電路以提高邊緣檢測的準(zhǔn)確性和實時性。4、（本題5分）使用計數(shù)器和邏輯門構(gòu)建一個數(shù)字頻率計，能夠測量輸入信號的頻率。分析頻率測量的原理和電路實現(xiàn)，包括計數(shù)時間的選擇和精度的計算，以及如何提高頻率計的測量范圍和分辨率。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對一個16位二進(jìn)制數(shù)的奇偶校驗。深入分析奇偶校驗的原理和算法，說明如何在電路中檢測數(shù)據(jù)位中1的個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，并給出相應(yīng)的輸出信號。同時考慮如何優(yōu)化電路以提高校驗效率。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號的眼圖，以及如何通過眼圖評估信號質(zhì)量。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個計數(shù)器的異步復(fù)位功能。3、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的電磁兼容性設(shè)計中，采取哪些措施來減少電磁干擾和提高抗