學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁廣安職業技術學院

《數字雕塑》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、在數字邏輯電路的實現中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了廣泛的應用。以下關于可編程邏輯器件的描述，錯誤的是（）A.CPLD結構簡單，適合實現規模較小的邏輯電路B.FPGA具有更高的靈活性和集成度，適合復雜的數字系統設計C.可編程邏輯器件在使用前需要進行編程，可以通過硬件描述語言或原理圖輸入等方式D.一旦可編程邏輯器件被編程，就不能再進行修改，除非更換器件2、想象一個數字系統中，需要對輸入的數字信號進行解碼，將編碼后的信號恢復為原始數據。以下哪種解碼器可能是最常用的？（）A.二進制解碼器，將輸入的二進制編碼轉換為對應的輸出B.格雷碼解碼器，將格雷碼轉換為二進制C.BCD解碼器，將BCD碼轉換為十進制D.以上解碼器都很常用，取決于輸入編碼的類型3、對于一個異步清零的計數器，清零信號的有效時間應該滿足什么條件？（）A.小于時鐘周期B.大于時鐘周期C.與時鐘周期無關D.以上都不對4、數字邏輯中的移位寄存器可以實現數據的存儲和移位操作。假設一個8位的串行輸入并行輸出移位寄存器，在時鐘脈沖的作用下，依次輸入數據10110101。當完成輸入后，并行輸出的數據是什么？（）A.10110101B.01011010C.10101101D.011010115、想象一個數字系統，需要對兩個4位二進制數進行加法運算，并輸出結果。在設計這個加法器時，需要考慮速度、成本和復雜性等因素。以下哪種加法器結構可能是最合適的？（）A.半加器級聯組成的加法器，結構簡單但速度較慢B.全加器級聯組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實現的加法器，算法復雜但節省硬件資源6、對于一個3位的環形計數器，初始狀態為100，經過3個時鐘脈沖后，計數器的狀態將變為：（）A.001B.010C.100D.1117、已知一個邏輯函數的表達式為F=A⊕B⊕C⊕D，若A=1，B=0，C=1，D=0，則F的值為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對8、在數字邏輯中，對于一個復雜的邏輯電路，需要進行故障診斷和排除。以下哪種方法可能是最常用的故障定位手段？（）A.觀察輸出信號的異常B.測量關鍵節點的電壓和波形C.替換可疑的元器件D.以上方法都經常使用9、在數字系統中，數字信號具有離散的數值和特定的時間間隔。以下關于數字信號特點的描述中，正確的是（）A.抗干擾能力強B.便于存儲和處理C.精度高D.以上都是10、在數字電路的觸發器設計中，假設需要一個能夠在時鐘上升沿觸發并且具有異步置位和復位功能的觸發器。以下哪種觸發器符合這些要求？（）A.D觸發器B.JK觸發器C.T觸發器D.SR觸發器11、對于一個JK觸發器，若J=K=1，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉12、加法器是數字電路中用于實現加法運算的重要部件。在半加器和全加器中，以下關于半加器的描述中，錯誤的是（）A.半加器不考慮來自低位的進位B.半加器的輸出包括本位和以及向高位的進位C.半加器可以由異或門和與門組成D.半加器的功能比全加器簡單13、JK觸發器是一種功能較為完善的觸發器。以下關于JK觸發器的特性，錯誤的是（）A.當J=K=0時，觸發器保持原狀態B.當J=K=1時，觸發器實現翻轉功能C.JK觸發器的觸發方式可以是上升沿觸發，也可以是下降沿觸發D.JK觸發器在時鐘脈沖作用下，輸出狀態一定會改變14、在數字邏輯中，同步時序電路和異步時序電路有不同的特點。假設我們正在比較這兩種電路。以下關于同步時序電路和異步時序電路的描述，哪一項是不準確的？（）A.同步時序電路使用統一的時鐘信號來控制狀態的轉換B.異步時序電路的狀態轉換不依賴于統一的時鐘，而是由輸入信號的變化直接觸發C.同步時序電路的速度比異步時序電路快，因為不需要等待輸入信號的穩定D.異步時序電路的設計比同步時序電路簡單，但容易出現競爭冒險和不穩定的情況15、考慮一個8選1數據選擇器，當地址輸入為101時，以下哪種數據輸入將被輸出？（）A.第1路輸入B.第3路輸入C.第5路輸入D.第7路輸入二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的功耗分析中，影響功耗的因素和降低功耗的方法。2、（本題5分）詳細闡述如何用邏輯門實現一個加法器的進位鏈，提高加法運算的速度。3、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的低電壓工作設計中，需要解決的問題和方法。4、（本題5分）詳細說明在數字電路的性能優化中，從電路結構和邏輯化簡等方面可以采取哪些措施來提高速度和降低功耗。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個簡單的數字電路，能夠對兩個4位二進制數進行相加，并輸出結果。要求使用基本的邏輯門（與門、或門、非門等）實現，分析其工作原理，計算電路的延遲和功耗，并探討如何優化電路以提高性能。2、（本題5分）構建一個數字邏輯電路，用于實現對光纖通信信號的編碼和解碼。全面分析光纖通信的特點和編碼方式，討論如何通過數字邏輯實現高速、可靠的數據傳輸。3、（本題5分）設計一個數字邏輯電路，用于將BCD碼轉換為二進制碼。詳細闡述轉換的算法和邏輯過程，通過真值表和邏輯表達式進行驗證，并畫出邏輯電路圖。分析該電路在數字顯示和數字計算中的重要性。4、（本題5分）設計一個編碼器，將8個輸入信號編碼為3位二進制輸出。詳細描述編碼規則，分析其邏輯功能，并畫出邏輯電路圖。探討這種編碼器在數據壓縮和通信系統中的應用，以及如何提高編碼效率和減少編碼誤差。5、（本題5分）設計一個數字電路，能夠實現對輸入的音頻信號進行頻譜分析。分析頻譜分析的基本原理和方法，如快速傅里葉變換（FFT），以及如何在數字電路中實現頻譜計算和顯示，為音頻處理提供依據。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個計數器，能夠實現從0到262143的計數，并在特定狀態下進行計數范圍的擴展。2