站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁和君職業學院《數字電路與系統》

2023-2024學年第二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25個小題，每小題1分，共25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、在數字邏輯電路的面積優化中，假設給定一個功能需求，需要在滿足性能要求的前提下盡量減小芯片面積?？梢酝ㄟ^邏輯化簡、資源共享和架構優化等方法來實現。以下哪種方法在面積優化中通常能夠帶來最大的節??？（）A.邏輯門級的優化B.功能模塊的復用C.算法層面的改進D.選擇更小尺寸的晶體管2、在數字系統中，需要將并行數據轉換為串行數據進行傳輸。以下哪種電路可以實現這個功能？（）A.并行-串行轉換器，逐位輸出數據B.串行-并行轉換器，與需求相反C.計數器，通過計數控制數據輸出D.編碼器，對輸入進行編碼3、在數字邏輯的競爭冒險現象分析中，假設一個邏輯表達式在某些輸入條件下可能產生競爭冒險。以下哪個工具或方法可以幫助準確地分析和預測這種現象（）A.邏輯分析儀B.示波器C.手工計算D.以上方法都不準確4、當研究數字邏輯中的計數器的編碼方式時，格雷碼在某些情況下具有獨特的優勢。假設在一個對計數順序準確性要求較高的系統中，使用格雷碼的主要原因是（）A.編碼簡單B.相鄰計數狀態只有一位變化C.可以表示更多的狀態D.便于進行數值運算5、在數字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為數字電路的設計提供了很大的靈活性。以下關于PLD的描述中，不正確的是（）A.可以通過編程實現不同的邏輯功能B.包括可編程陣列邏輯（PAL）和通用陣列邏輯（GAL）等C.編程后不能再修改D.適用于小批量、快速開發的數字電路設計6、在數字邏輯中，復雜可編程邏輯器件（CPLD）和現場可編程門陣列（FPGA）是兩種常見的可編程器件。以下關于CPLD和FPGA區別的描述中，不正確的是（）A.CPLD基于乘積項結構，FPGA基于查找表結構B.FPGA的邏輯資源比CPLD豐富C.CPLD的編程速度比FPGA快D.CPLD適合實現復雜的組合邏輯，FPGA適合實現時序邏輯7、已知一個編碼器有8個輸入信號，需要對其進行編碼，則輸出的二進制代碼至少需要幾位？（）A.2位B.3位C.4位D.8位8、JK觸發器是一種功能較為強大的觸發器，具有置0、置1、保持和翻轉的功能。以下關于JK觸發器的描述，錯誤的是（）A.JK觸發器的邏輯功能可以通過輸入J和K的不同組合來實現B.JK觸發器在時鐘脈沖的作用下，根據J和K的輸入進行狀態轉換C.JK觸發器可以由D觸發器和其他邏輯門組合而成D.JK觸發器的功能相對復雜，在實際應用中不如D觸發器方便9、對于一個異步復位的觸發器，復位信號的撤銷時間與時鐘脈沖的關系會影響觸發器的狀態嗎？（）A.會B.不會C.有時會D.以上都不對10、對于數字電路中的移位寄存器，假設需要實現串行數據到并行數據的轉換。以下哪種類型的移位寄存器最適合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.雙向移位寄存器D.以上寄存器均可11、在數字系統的設計中，需要考慮功耗、速度和面積等性能指標之間的平衡。以下關于這些性能指標的描述，錯誤的是（）A.降低功耗通常會導致電路速度變慢或者面積增加B.提高電路速度可能需要增加功耗和面積C.減小電路面積往往會犧牲功耗和速度性能D.可以在不影響其他性能指標的情況下，單獨優化某一個性能指標12、在邏輯函數化簡中，使用卡諾圖化簡法時，若相鄰的最小項可以合并，那么合并后消去的變量是：（）A.相同的變量B.不同的變量C.任意變量D.取決于具體情況13、在數字邏輯電路中，移位寄存器可以實現數據的左移和右移操作。一個4位雙向移位寄存器，當控制信號為左移時，輸入為特定的二進制數，經過多次時鐘脈沖后，輸出會發生什么變化？（）A.輸出的數據依次向左移動B.輸出的數據依次向右移動C.不確定D.輸出的數據保持不變14、數字邏輯中的乘法器可以通過不同的方式實現。假設要實現一個4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪個步驟是關鍵？（）A.確定移位的次數B.控制加法的順序C.處理乘法的符號D.以上步驟都很關鍵15、在數字邏輯中，利用中規模集成電路（MSI）可以構建更復雜的邏輯電路。例如，使用計數器和譯碼器可以構建順序脈沖發生器。以下關于順序脈沖發生器的描述，正確的是：（）A.可以產生固定頻率的脈沖序列B.輸出脈沖的寬度是固定的C.輸出脈沖的順序是隨機的D.可以根據需要產生特定順序的脈沖16、非門是數字邏輯中最簡單的邏輯門之一。關于非門的功能和特點，以下敘述錯誤的是（）A.非門的作用是將輸入的邏輯電平取反B.非門可以用三極管來實現C.非門的邏輯表達式為Y=?AD.非門的輸入和輸出之間不存在延遲17、在數字系統中，信號完整性是影響系統性能的重要因素。以下關于信號完整性的描述，錯誤的是（）A.信號反射、串擾和電磁干擾會影響信號完整性B.增加信號的上升時間可以減少信號反射C.合理的布線和端接可以改善信號完整性D.信號完整性問題只在高速數字系統中存在，低速系統中可以忽略18、在數字邏輯中，競爭冒險現象可能會導致電路輸出出現不應有的尖峰脈沖。產生競爭冒險的原因通常是由于信號在電路中的傳輸延遲。為了消除競爭冒險，可以采用增加冗余項、接入濾波電容等方法。以下關于競爭冒險的描述，錯誤的是：（）A.只會出現在組合邏輯電路中B.可以通過修改邏輯表達式來避免C.對電路的功能沒有實質性影響D.可能會導致電路的誤動作19、在數字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當前的輸入。假設設計一個用于判斷一個三位二進制數是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實現該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進行任何化簡C.采用中規模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行20、在數字電路的邏輯門延遲分析中，假設一個組合邏輯電路由多個邏輯門組成，輸入信號經過這些門的傳播延遲會影響電路的性能。以下哪種因素對邏輯門延遲的影響最大？（）A.邏輯門的類型B.輸入信號的變化頻率C.電路的復雜度D.電源電壓的穩定性21、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當前的輸入，還與電路的原有狀態有關。以下關于時序邏輯電路的說法中，錯誤的是（）A.觸發器是構成時序邏輯電路的基本單元B.計數器是一種常見的時序邏輯電路C.時序邏輯電路中一定包含存儲元件D.時序邏輯電路的輸出與輸入的變化是同步的22、假設要設計一個數字電路，用于實現一個高速的加法器，并且對面積和功耗有一定的限制。在這種情況下，以下哪種加法器結構是最合適的選擇？（）A.ripplecarryadder（行波進位加法器）B.carrylookaheadadder（超前進位加法器）C.carryselectadder（進位選擇加法器）D.以上加法器結構都不滿足要求，需要新的設計方法23、在數字邏輯中，要用VHDL語言描述一個4位的計數器，以下哪種結構是合適的？（）A.進程結構B.函數結構C.結構體D.以上都可以24、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25、邏輯函數的化簡方法有多種。假設我們正在嘗試化簡一個復雜的邏輯函數。以下關于邏輯函數化簡的描述，哪一項是不準確的？（）A.公式法化簡邏輯函數需要熟練掌握布爾代數的定律和規則B.卡諾圖化簡法直觀形象，適用于變量較少的邏輯函數化簡C.無論使用哪種化簡方法，得到的最簡邏輯表達式都是唯一的D.邏輯函數的化簡可以降低電路成本，提高電路的可靠性和穩定性二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明在數字邏輯設計中如何考慮功耗優化，有哪些常見的方法可以降低電路的功耗。2、（本題5分）說明在數字邏輯中如何進行邏輯表達式的等價變換，以實現不同的邏輯功能。3、（本題5分）在數字系統中，解釋如何利用數字邏輯實現傳感器數據的采集和預處理，舉例說明常見傳感器接口的數字邏輯設計。4、（本題5分）深入分析在數字邏輯中的計數器的計數方向控制，如何實現可逆計數功能。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個譯碼器，將4位二進制輸入信號譯碼為16個輸出信號。2、（本題5分）利用邏輯門設計一個與非門。3、（本題5分）設計一個數字電路，能夠對輸入的15位二進制數進行奇偶校驗，若1的個數為奇數輸出1，否則輸出0，并能顯示校驗結果，畫出邏輯電路圖。4、（本題5分）設計一個數據選擇器，根據10個控制信號從1024個輸入數據中選擇一個輸出。5、（本題5分）設計一個能檢測輸入的三十位二進制數中是否存在連續十六個1的電路，用邏輯門實現，畫出邏輯圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個數字電路，能夠對輸入的音頻信號進行濾波和降噪處理。分析音頻濾波和降噪的算法和實現方法，如低通濾波、高通濾波和自適應