北京郵電大學(xué)《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京郵電大學(xué)《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》

2021-2022學(xué)年第一學(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、在數(shù)字電路中，觸發(fā)器的類型多種多樣。以下關(guān)于觸發(fā)器的描述，不正確的是（）A.D觸發(fā)器在時鐘脈沖的上升沿將輸入數(shù)據(jù)存儲到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)的功能C.T觸發(fā)器在時鐘脈沖作用下，輸出狀態(tài)總是翻轉(zhuǎn)D.不同類型的觸發(fā)器可以相互轉(zhuǎn)換2、對于一個由JK觸發(fā)器構(gòu)成的時序邏輯電路，若要實(shí)現(xiàn)自啟動功能，需要檢查：（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖B.邏輯表達(dá)式C.真值表D.卡諾圖3、在數(shù)字邏輯的時序邏輯電路設(shè)計中，狀態(tài)圖是一種重要的設(shè)計工具。假設(shè)要設(shè)計一個自動售貨機(jī)的控制電路，使用狀態(tài)圖可以清晰地描述電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出。以下關(guān)于狀態(tài)圖的作用和繪制方法，哪個說法是正確的（）A.狀態(tài)圖只能表示有限個狀態(tài)B.狀態(tài)圖不能反映輸出的變化C.繪制狀態(tài)圖不需要考慮輸入條件D.狀態(tài)圖可以幫助設(shè)計人員直觀理解電路的行為4、在數(shù)字系統(tǒng)中，時鐘信號的質(zhì)量對系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。以下關(guān)于時鐘信號的描述，不正確的是（）A.時鐘信號的頻率決定了系統(tǒng)的工作速度B.時鐘信號的占空比會影響數(shù)字電路的功耗和性能C.時鐘信號的抖動和偏移會導(dǎo)致數(shù)字電路的誤操作D.時鐘信號可以由任何一個邏輯門的輸出提供，不需要專門的時鐘源5、考慮到一個大規(guī)模集成電路的布局布線，假設(shè)芯片上集成了數(shù)十億個晶體管，需要合理安排它們的位置和連接以減少延遲和功耗。這是一個極其復(fù)雜的問題，通常需要借助專業(yè)的工具和算法來解決。以下哪個因素在布局布線過程中對性能的影響最大？（）A.晶體管的密度B.布線的長度C.電源和地線的分布D.時鐘樹的設(shè)計6、在數(shù)字邏輯中，布爾代數(shù)是基礎(chǔ)理論之一。假設(shè)我們正在研究一個邏輯電路的表達(dá)式化簡。以下關(guān)于布爾代數(shù)的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.布爾代數(shù)中的基本運(yùn)算包括與（AND）、或（OR）和非（NOT）B.布爾代數(shù)的定律和規(guī)則可以用于簡化邏輯表達(dá)式，減少邏輯門的數(shù)量C.布爾代數(shù)中的德摩根定律表明，對一個邏輯表達(dá)式取反時，與運(yùn)算和或運(yùn)算會相互轉(zhuǎn)換D.布爾代數(shù)只能用于處理二值邏輯，即0和1，無法處理多值邏輯7、在數(shù)字邏輯電路中，三態(tài)門可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。當(dāng)三態(tài)門的控制端為高電平時，輸出處于高阻態(tài)。以下關(guān)于三態(tài)門的應(yīng)用，錯誤的是：（）A.用于構(gòu)建總線結(jié)構(gòu)B.可以實(shí)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)共享C.三態(tài)門的高阻態(tài)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失D.用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?、在數(shù)字邏輯的競爭冒險現(xiàn)象分析中，假設(shè)一個邏輯表達(dá)式在某些輸入條件下可能產(chǎn)生競爭冒險。以下哪個工具或方法可以幫助準(zhǔn)確地分析和預(yù)測這種現(xiàn)象（）A.邏輯分析儀B.示波器C.手工計算D.以上方法都不準(zhǔn)確9、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字電路，用于實(shí)現(xiàn)一個簡單的有限狀態(tài)機(jī)（FSM）。如果狀態(tài)數(shù)量較少，并且狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系明確，以下哪種方法描述FSM是最直觀和易于理解的？（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖B.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表C.用硬件描述語言編寫代碼D.以上方法的直觀性和易理解性相同10、加法器是數(shù)字邏輯中用于執(zhí)行加法運(yùn)算的電路。半加器和全加器是加法器的基本組成單元。以下關(guān)于半加器和全加器的描述，正確的是（）A.半加器不考慮來自低位的進(jìn)位，而全加器考慮B.半加器和全加器的輸出結(jié)果相同，只是輸入有所不同C.多個半加器可以直接級聯(lián)構(gòu)成多位加法器，無需使用全加器D.全加器的邏輯功能比半加器復(fù)雜，所以在實(shí)際應(yīng)用中很少使用11、在數(shù)字電路中，若要將一個4位的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出，以下哪種方法是可行的？（）A.使用數(shù)據(jù)選擇器B.使用移位寄存器C.使用加法器D.使用計數(shù)器12、在一個數(shù)字電路中，使用了多個觸發(fā)器來存儲數(shù)據(jù)。關(guān)于觸發(fā)器的工作特性，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.D觸發(fā)器在時鐘上升沿時根據(jù)輸入值改變狀態(tài)B.JK觸發(fā)器在輸入J=K=1時，會保持原狀態(tài)C.T觸發(fā)器只有在輸入為1時才改變狀態(tài)D.以上觸發(fā)器的描述都不準(zhǔn)確13、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個能檢測輸入的6位二進(jìn)制數(shù)中是否有連續(xù)的3個1的電路，最少需要使用幾個移位寄存器？（）A.1B.2C.3D.414、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個數(shù)據(jù)緩沖器，能夠暫時存儲輸入的數(shù)據(jù)。以下哪種器件可能是最適合的？（）A.鎖存器，能夠在特定條件下保持?jǐn)?shù)據(jù)B.寄存器，具有更穩(wěn)定的存儲和控制功能C.計數(shù)器，主要用于計數(shù)操作，不適合作為緩沖器D.譯碼器，用于將編碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出15、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字時鐘系統(tǒng)，其中需要一個分頻器將高頻時鐘信號轉(zhuǎn)換為低頻的秒脈沖信號。以下哪種分頻器結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.計數(shù)器型分頻器，通過計數(shù)實(shí)現(xiàn)分頻B.觸發(fā)器型分頻器，基于觸發(fā)器狀態(tài)變化分頻C.邏輯門型分頻器，由邏輯門組合構(gòu)成D.以上分頻器結(jié)構(gòu)效果相同，可隨意選擇16、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)據(jù)分配器17、加法器是數(shù)字電路中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的重要部件。以下關(guān)于加法器的描述，不正確的是（）A.半加器不考慮低位的進(jìn)位B.全加器考慮低位的進(jìn)位C.串行加法器的運(yùn)算速度比并行加法器快D.可以通過多個全加器級聯(lián)構(gòu)成多位加法器18、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)一個計數(shù)器，能夠從0計數(shù)到15并循環(huán)。以下哪種計數(shù)器類型可能是最合適的？（）A.異步計數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢，可能存在計數(shù)誤差B.同步計數(shù)器，速度快，計數(shù)準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜C.可逆計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)正反向計數(shù)，但控制邏輯復(fù)雜D.以上計數(shù)器類型都可以，效果相同19、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用領(lǐng)域中，計算機(jī)存儲系統(tǒng)是一個重要的方面。以下關(guān)于數(shù)字邏輯在計算機(jī)存儲系統(tǒng)中的應(yīng)用，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯用于實(shí)現(xiàn)存儲單元的讀寫控制和地址譯碼B.存儲芯片內(nèi)部的電路設(shè)計大量運(yùn)用了數(shù)字邏輯技術(shù)C.數(shù)字邏輯在提高存儲系統(tǒng)的速度和容量方面沒有作用D.不同類型的存儲器，如RAM和ROM，其內(nèi)部的數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式有所不同20、在數(shù)字電路中，使用比較器比較兩個16位有符號數(shù)的大小時，若發(fā)生溢出，比較結(jié)果是否準(zhǔn)確？（）A.準(zhǔn)確B.不準(zhǔn)確C.有時準(zhǔn)確D.以上都不對21、在數(shù)字電路中，使用硬件描述語言（HDL）可以描述數(shù)字邏輯電路。假設(shè)使用VerilogHDL描述一個2選1多路復(fù)用器，以下哪種描述方式是正確的？（）A.always語句B.assign語句C.case語句D.以上都可以22、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23、對于一個同步清零的計數(shù)器，在清零信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)會立即變?yōu)槎嗌?？（）A.0B.最大計數(shù)值C.隨機(jī)值D.保持不變24、數(shù)字邏輯中的PAL（可編程陣列邏輯）具有固定的或陣列和可編程的與陣列。假設(shè)設(shè)計一個PAL實(shí)現(xiàn)一個特定的邏輯功能，以下哪個步驟對于確保功能的正確性最為關(guān)鍵？（）A.確定或陣列的連接B.編程與陣列的連接C.選擇合適的PAL芯片D.測試PAL的輸出25、若一個D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為0.01V，滿量程輸出為10V，則其輸入數(shù)字量的位數(shù)至少為：（）A.8位B.10位C.12位D.16位26、在數(shù)字邏輯電路中，編碼器和譯碼器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的編碼和解碼。一個4線-2線編碼器和一個2線-4線譯碼器連接在一起，當(dāng)編碼器輸入為特定值時，譯碼器的輸出會是什么？（）A.譯碼器的輸出會根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的高電平輸出B.譯碼器的輸出會根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的低電平輸出C.不確定D.譯碼器的輸出與編碼器的輸入無關(guān)27、在數(shù)字系統(tǒng)中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種重要的設(shè)計方法。假設(shè)我們正在設(shè)計一個基于FSM的系統(tǒng)。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.有限狀態(tài)機(jī)由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)組成B.摩爾型有限狀態(tài)機(jī)的輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)，米利型有限狀態(tài)機(jī)的輸出取決于當(dāng)前狀態(tài)和輸入C.可以使用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述有限狀態(tài)機(jī)的行為D.有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)數(shù)量是固定的，不能根據(jù)實(shí)際需求動態(tài)增加或減少28、在數(shù)字系統(tǒng)中，一個能夠存儲8位二進(jìn)制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個觸發(fā)器B.4個觸發(fā)器C.16個觸發(fā)器D.2個觸發(fā)器29、對于一個JK觸發(fā)器，當(dāng)J=1，K=0，在時鐘脈沖上升沿作用下，其輸出狀態(tài)將：（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持30、在數(shù)字邏輯的理論基礎(chǔ)中，以下關(guān)于布爾代數(shù)基本定律的描述，不正確的是（）A.布爾代數(shù)的基本定律包括交換律、結(jié)合律和分配律B.這些定律是數(shù)字邏輯運(yùn)算和化簡的基礎(chǔ)C.布爾代數(shù)的定律在所有情況下都適用，沒有任何限制D.違反布爾代數(shù)定律可能導(dǎo)致邏輯錯誤二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建一個有限狀態(tài)機(jī)（FSM），實(shí)現(xiàn)一個簡單的交通信號燈控制系統(tǒng)。規(guī)定不同的狀態(tài)表示紅燈、綠燈和黃燈的亮滅情況，并分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件和邏輯，探討如何增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。2、（本題5分）構(gòu)建一個數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理和通信控制。全面分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和協(xié)議要求，討論如何通過數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的低功耗運(yùn)行和數(shù)據(jù)可靠傳輸。3、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)中的時鐘分配網(wǎng)絡(luò)，需要將一個主時鐘信號分配到多個子模塊。分析時鐘分配的要求和挑戰(zhàn)，如時鐘偏差和抖動。設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時鐘的分配和同步，探討如何保證各個子模塊能夠準(zhǔn)確地接收和使用時鐘信號。4、（本題5分）有一個數(shù)字音頻編碼系統(tǒng)，需要將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼格式（如PCM編碼）。分析音頻編碼的原理和參數(shù)選擇，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)音頻編碼功能。探討如何提高編碼的精度和效率。5、（本題5分）構(gòu)建一個數(shù)字邏輯電路，用于檢測輸入數(shù)據(jù)中的連續(xù)相同位的長度。全面分析檢測電路的設(shè)計思路和工作原理，討論如何適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)位寬和檢測要求。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在加法器的進(jìn)位鏈設(shè)計中，如何提高進(jìn)位傳播的速度和減少延遲。2、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何進(jìn)行邏輯表達(dá)式的等價變換，以實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能。3、（本題