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頁天津商業大學寶德學院

《數字產品交互設計》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、在數字邏輯中，PLD（可編程邏輯器件）和FPGA（現場可編程門陣列）是常用的可編程器件。如果要實現一個復雜的數字邏輯功能，并且對速度和資源利用有較高要求，以下哪種器件更適合？（）A.PLD，其邏輯資源相對較少但速度快B.FPGA，具有豐富的邏輯資源和較高的靈活性C.兩者都不適合，應使用專用集成電路D.取決于具體的功能和設計要求，無法一概而論2、對于一個由多個觸發器組成的同步時序電路，若其中一個觸發器出現故障，會對整個電路的工作產生怎樣的影響？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.輸出錯誤結果D.以上都有可能3、已知一個數字系統的時鐘周期為20ns，若要傳輸一個16位的數據，需要多長時間？（）A.320nsB.160nsC.80nsD.40ns4、在數字電路中，觸發器的狀態轉換由輸入信號和時鐘信號共同決定。假設我們正在研究觸發器的工作特性。以下關于觸發器的描述，哪一項是不準確的？（）A.D觸發器在時鐘上升沿或下降沿時，將輸入數據存儲到輸出端B.JK觸發器具有置0、置1、保持和翻轉四種功能C.T觸發器在時鐘信號作用下，每來一個脈沖，輸出狀態翻轉一次D.觸發器的輸出狀態只取決于當前的輸入信號，與之前的狀態無關5、在數字邏輯的應用場景中，以下關于計算機存儲系統的描述，錯誤的是（）A.內存和外存都使用數字邏輯來實現存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質，基于數字邏輯原理工作C.存儲系統的性能主要取決于存儲容量，與數字邏輯無關D.數字邏輯在存儲系統的地址譯碼和數據傳輸中發揮重要作用6、在數字邏輯設計中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數的工具。對于一個四變量的邏輯函數，如何使用卡諾圖進行化簡？（）A.將邏輯函數表示為卡諾圖中的方格，通過合并相鄰的方格化簡邏輯函數B.將邏輯函數表示為卡諾圖中的線條，通過連接線條化簡邏輯函數C.不確定D.卡諾圖不能用于四變量邏輯函數的化簡7、在數字系統中，異步復位和同步復位是兩種常見的復位方式。異步復位不受時鐘信號的控制，而同步復位在時鐘信號的有效沿進行復位操作。以下關于異步復位和同步復位的比較，正確的是：（）A.異步復位的可靠性高于同步復位B.同步復位更容易產生毛刺C.異步復位可能會導致亞穩態D.同步復位的設計更簡單8、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9、已知一個8選1數據選擇器，地址輸入端有3位，當輸入地址為101時，輸出的數據是哪個輸入通道的數據？（）A.第1個B.第3個C.第5個D.第7個10、在數字邏輯電路中，對于一個4位的二進制加法計數器，從初始狀態0000開始計數，經過15個時鐘脈沖后，計數器的狀態將變為：（）A.0000B.1111C.1000D.011111、在數字系統中，有限狀態機（FSM）是一種重要的設計方法。假設我們正在設計一個基于FSM的系統。以下關于有限狀態機的描述，哪一項是不準確的？（）A.有限狀態機由狀態、輸入、輸出和狀態轉移函數組成B.摩爾型有限狀態機的輸出只取決于當前狀態，米利型有限狀態機的輸出取決于當前狀態和輸入C.可以使用狀態圖和狀態表來描述有限狀態機的行為D.有限狀態機的狀態數量是固定的，不能根據實際需求動態增加或減少12、在數字邏輯電路的測試和驗證中，經常使用邏輯分析儀等工具。以下關于邏輯分析儀的描述，錯誤的是（）A.邏輯分析儀可以同時監測多個數字信號，并以圖形或數據的形式顯示B.邏輯分析儀可以幫助我們發現數字電路中的故障和錯誤C.邏輯分析儀只能用于測試簡單的數字電路，對于復雜的系統無法發揮作用D.使用邏輯分析儀時，需要正確設置觸發條件和采樣頻率等參數13、在數字系統中，存儲器是用于存儲數據和程序的重要部件。以下關于只讀存儲器（ROM）特點的描述中，錯誤的是（）A.存儲的內容在斷電后不會丟失B.只能讀取數據，不能寫入數據C.可以通過編程改變存儲的內容D.常用于存儲固定不變的程序和數據14、數字邏輯中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當前的輸入，那么在一個由多個邏輯門組成的組合邏輯電路中，如何判斷其功能是否正確？（）A.通過輸入不同的組合，觀察輸出是否符合預期B.檢查邏輯門的類型是否正確C.不確定D.根據電路的復雜程度判斷15、假設正在研究數字邏輯電路中的時序違規問題，即信號的建立時間和保持時間不滿足要求。這可能導致電路的功能錯誤或不穩定。為了檢測和解決時序違規，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.靜態時序分析B.動態時序仿真C.邏輯綜合優化D.以上都是16、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它具有記憶功能，能夠存儲過去的輸入信息。以下關于時序邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.觸發器是時序邏輯電路的基本存儲單元，常見的有D觸發器、JK觸發器等B.時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入，還與電路的過去狀態有關C.時序邏輯電路可以用狀態轉換圖、狀態表等方式進行描述D.時序邏輯電路的設計比組合邏輯電路簡單，不需要考慮復雜的時序關系17、在數字電路設計中，若要實現一個能夠判斷兩個4位二進制數是否相等的比較器，需要使用以下哪種邏輯門組合？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.同或門和或門D.以上都可以18、數據選擇器和數據分配器是常用的組合邏輯電路。以下關于它們的描述，錯誤的是（）A.數據選擇器根據選擇控制信號從多個輸入數據中選擇一個輸出B.數據分配器將輸入數據按照指定的方式分配到多個輸出端C.數據選擇器和數據分配器的功能可以相互轉換，通過改變輸入和輸出的連接方式D.數據選擇器和數據分配器在實際應用中很少使用，對數字電路的設計影響不大19、考慮一個數字系統，需要對輸入的串行數據進行并行轉換。如果輸入數據的速率較高，為了能夠準確地完成轉換，以下哪種方法是最合適的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存儲數據B.使用計數器結合邏輯門來實現轉換C.先將串行數據緩存，然后一次性進行轉換D.以上方法都無法滿足高速轉換的要求20、在數字邏輯的計數器應用中，假設一個計數器被用于產生定時信號。以下哪種計數器的工作方式最適合實現精確的定時功能？（）A.自由運行計數器B.可預置計數器C.可逆計數器D.環形計數器21、在數字邏輯中，若要將一個8位的二進制數進行編碼，使其編碼后的位數最少，可采用：（）A.8421BCD碼B.格雷碼C.余3碼D.原碼22、已知一個邏輯函數的真值表，用最小項之和的形式表示該函數，其中最小項的個數取決于？（）A.輸入變量的個數B.輸出變量的個數C.函數的復雜程度D.以上都不是23、若要將一個8位的二進制數擴展為16位，同時保持數值不變，應該進行什么操作？（）A.在高位補0B.在高位補1C.在低位補0D.在低位補124、對于一個由多個計數器級聯組成的大計數器，其計數范圍是各個計數器計數范圍的什么？（）A.乘積B.和C.差D.以上都不對25、在數字邏輯設計中，若要將一個8位的二進制數轉換為格雷碼，可通過依次：（）A.與相鄰位異或B.與相鄰位或C.與相鄰位與D.與相鄰位同或二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在數字系統中，解釋如何利用數字邏輯實現數字信號的調制和解調，舉例說明常見的調制解調方式。2、（本題5分）說明在數字電路中如何實現數據的串行傳輸和并行傳輸，它們各自的優缺點是什么。3、（本題5分）詳細闡述在加法器的面積效率提升中，如何通過邏輯優化減少芯片面積。4、（本題5分）闡述數字邏輯中格雷碼的特點和優勢，以及在哪些情況下格雷碼比二進制碼更適合使用。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用移位寄存器和邏輯門設計一個能實現串行數據向左或向右移位的電路，給出邏輯圖和控制方式。2、（本題5分）利用加法器和譯碼器設計一個能實現兩個六位二進制數相加并譯碼顯示的電路，畫出邏輯圖和運算流程。3、（本題5分）設計一個數據選擇器，根據4個控制信號從16個輸入數據中選擇一個輸出。4、（本題5分）利用數據選擇器和移位寄存器設計一個能實現數據循環左移或右移的電路，給出邏輯圖和控制信號。5、（本題5分）設計一個全加器，能夠進行兩個32位二進制數的加法運算，并輸出結果和進位。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）有一個使用D觸發器和邏輯門構建的串行數據接收電路，分析數據接收的同步機制和錯誤檢測方法，給出觸發器和邏輯門的配置和邏輯連接，畫出時序