九江學院《數(shù)字邏輯》2021-2022學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁九江學院

《數(shù)字邏輯》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、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行編程2、在數(shù)字系統(tǒng)中，存儲器是用于存儲數(shù)據(jù)和程序的重要部件。關于只讀存儲器（ROM），以下說法錯誤的是（）A.ROM中的數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失B.PROM是一種可編程的ROM，但只能編程一次C.EPROM可以多次擦除和編程，使用紫外線進行擦除D.ROM的存儲容量通常比隨機存儲器（RAM）大3、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。以下關于與門邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.只有當所有輸入都為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4、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器不僅可以進行數(shù)據(jù)的移位操作，還可以用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和串行-并行轉(zhuǎn)換。一個8位移位寄存器，在時鐘脈沖的作用下，將數(shù)據(jù)10101010串行輸入，經(jīng)過4個時鐘脈沖后，寄存器中的數(shù)據(jù)為：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.000010105、假設在一個智能家電控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的設定和環(huán)境條件來自動控制各種設備的運行狀態(tài)。例如，根據(jù)室內(nèi)溫度自動調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷或制熱，根據(jù)光線強度自動控制燈光的亮度。為了實現(xiàn)這種智能控制邏輯，以下哪種數(shù)字邏輯器件能夠提供靈活且可靠的解決方案？（）A.可編程邏輯控制器（PLC）B.復雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）D.專用集成電路（ASIC）6、當研究數(shù)字邏輯中的鎖存器時，假設一個鎖存器在輸入信號消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關于鎖存器的特點和應用場景，哪個說法是正確的（）A.常用于臨時存儲數(shù)據(jù)B.不能用于數(shù)據(jù)的同步C.輸出狀態(tài)只能由時鐘信號改變D.以上說法都不正確7、數(shù)字邏輯中的計數(shù)器可以實現(xiàn)計數(shù)功能。一個異步計數(shù)器和一個同步計數(shù)器的主要區(qū)別是什么？（）A.異步計數(shù)器的各觸發(fā)器狀態(tài)變化不同步，同步計數(shù)器的各觸發(fā)器狀態(tài)變化同步B.異步計數(shù)器的計數(shù)速度快，同步計數(shù)器的計數(shù)速度慢C.不確定D.異步計數(shù)器和同步計數(shù)器沒有區(qū)別8、在數(shù)字邏輯電路的可靠性設計中，假設一個電路需要在惡劣的環(huán)境條件下長時間穩(wěn)定運行，例如高溫、高濕度和強電磁干擾。為了提高電路的可靠性和容錯能力，以下哪種技術或方法是經(jīng)常采用的？（）A.冗余設計B.電磁屏蔽C.散熱優(yōu)化D.以上都是9、已知邏輯函數(shù)F=(A+B)(C+D)(E+F)，用卡諾圖化簡后，最簡表達式為？（）A.A+C+EB.B+D+FC.A+D+ED.以上都不對10、若一個計數(shù)器的計數(shù)容量為100，采用二進制編碼，則至少需要多少位觸發(fā)器？（）A.5位B.6位C.7位D.8位11、在數(shù)字電路中，信號的傳輸可能會受到延遲的影響。假設一個邏輯電路中，信號經(jīng)過多個邏輯門的傳輸延遲不同，這可能會導致以下哪種問題？（）A.競爭冒險B.時序錯誤C.功耗增加D.輸出信號失真12、對于一個JK觸發(fā)器，若J=K=1，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)13、若要設計一個能對100進制進行計數(shù)的計數(shù)器，至少需要多少個觸發(fā)器？（）A.7B.8C.9D.1014、已知一個8選1數(shù)據(jù)選擇器，地址輸入端有3位，當輸入地址為101時，輸出的數(shù)據(jù)是哪個輸入通道的數(shù)據(jù)？（）A.第1個B.第3個C.第5個D.第7個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)其他因素判斷二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中加法器和減法器的字長擴展方法和精度損失問題，通過實際計算分析其影響。2、（本題5分）在數(shù)字電路設計中，解釋如何進行數(shù)字邏輯電路的故障診斷和測試，包括常見的測試方法和故障類型。3、（本題5分）在數(shù)字電路設計中，解釋如何進行數(shù)字邏輯電路的熱分析和散熱設計，以確保電路在工作時的溫度穩(wěn)定。4、（本題5分）詳細解釋數(shù)字邏輯中計數(shù)器的分類（如同步計數(shù)器和異步計數(shù)器），分析它們的工作特點和在實際應用中的選擇依據(jù)。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用比較器和觸發(fā)器構(gòu)建一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入信號的峰值檢測和保持。分析峰值檢測的原理和電路實現(xiàn)，包括比較器的閾值設置和觸發(fā)器的控制邏輯，以及如何處理連續(xù)的輸入信號。2、（本題5分）設計一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對FPGA配置數(shù)據(jù)的加載和管理。仔細分析FPGA配置的流程和要求，解釋電路中各個模塊的功能和控制邏輯，研究如何確保配置的正確性和可靠性。3、（本題5分）給定一個復雜的數(shù)字系統(tǒng)，分析其功耗特性和散熱需求。研究如何通過優(yōu)化電路設計、選擇低功耗器件和采用節(jié)能策略來降低系統(tǒng)功耗，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4、（本題5分）給定一個由多個計數(shù)器和邏輯門組成的數(shù)字系統(tǒng)，用于產(chǎn)生特定的周期性脈沖信號。分析系統(tǒng)的工作原理，計算脈沖信號的頻率和占空比，畫出時序圖，并討論在時鐘信號生成和定時控制中的應用。5、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的時鐘分配網(wǎng)絡，分析時鐘信號的傳播延遲、時鐘偏差和抖動對系統(tǒng)性能的影響。提出優(yōu)化時鐘分配網(wǎng)絡的方法，如使用時鐘緩沖器、時鐘樹綜合等技術，以提高時鐘信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個譯碼器，將18位二進制輸入信號譯碼為262144個輸