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《數字技術綜合應用》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20個小題，每小題2分，共40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、二進制編碼是數字系統中表示信息的重要方式。關于二進制編碼，以下說法不正確的是（）A.8421碼是一種常見的有權碼B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位不同C.余3碼是一種無權碼D.無論采用哪種編碼方式，都能唯一表示所有的十進制數2、若一個計數器的計數狀態從0000依次遞增到1111，然后又回到0000重新開始計數，這是一個多少進制的計數器？（）A.4B.8C.10D.163、已知一個數字系統的時鐘頻率為100MHz，則其時鐘周期為：（）A.10nsB.100nsC.1μsD.10μs4、在數字邏輯電路中，同步時序電路和異步時序電路有明顯的區別。以下關于它們的描述，不正確的是（）A.同步時序電路使用統一的時鐘信號來控制狀態轉換B.異步時序電路的狀態轉換不受統一時鐘的控制C.同步時序電路的穩定性比異步時序電路好D.異步時序電路的設計比同步時序電路簡單5、當研究數字邏輯中的時序邏輯電路時，假設一個電路需要根據輸入信號的歷史狀態和當前輸入來確定輸出。以下哪種電路類型最適合實現這種功能？（）A.計數器B.寄存器C.移位寄存器D.狀態機6、對于一個采用上升沿觸發的D觸發器，若在時鐘上升沿到來之前，D輸入端的值發生變化，那么觸發器的輸出會受到影響嗎？（）A.會B.不會C.取決于變化的時間D.以上都不對7、數字邏輯中的加法器是重要的運算單元。假設要設計一個4位二進制加法器，使用全加器來實現。在考慮進位傳遞時，以下哪種方法能夠有效地減少電路的延遲和復雜度？（）A.串行進位B.并行進位C.分組進位D.不考慮進位，直接相加8、在數字邏輯中，有限狀態機（FSM）是一種用于描述系統狀態和狀態轉換的模型。Mealy型和Moore型是兩種常見的有限狀態機類型。Mealy型有限狀態機的輸出不僅取決于當前狀態，還取決于：（）A.上一個狀態B.輸入信號C.時鐘信號D.初始狀態9、對于一個4位的二進制減法計數器，初始狀態為1000，經過8個時鐘脈沖后，計數器的狀態將變為：（）A.0111B.0110C.0101D.010010、數字邏輯中的計數器可以按照不同的計數方式進行計數。一個模10計數器，需要幾個觸發器來實現？（）A.四個B.五個C.不確定D.根據計數器的類型判斷11、在數字邏輯中，若要檢測一個電路是否存在靜態冒險，可通過觀察其：（）A.真值表B.卡諾圖C.邏輯表達式D.以上均可12、在數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境條件下長時間穩定運行，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常采用的？（）A.冗余設計B.電磁屏蔽C.散熱優化D.以上都是13、假設正在設計一個數字系統的存儲單元，需要能夠存儲大量的數據并且具有較快的讀寫速度。以下哪種存儲技術可能是最合適的選擇？（）A.SRAM，靜態隨機存儲器B.DRAM，動態隨機存儲器C.ROM，只讀存儲器D.Flash存儲器，非易失性存儲14、在數字系統中，存儲器用于存儲數據和程序。以下關于存儲器的分類和特點，不正確的是（）A.隨機存儲器（RAM）在斷電后數據會丟失B.只讀存儲器（ROM）在工作時只能讀取數據，不能寫入C.閃存（Flash）是一種非易失性存儲器，讀寫速度快D.動態隨機存儲器（DRAM）需要定期刷新來保持數據15、在一個數字系統中，使用編碼器將8個輸入信號編碼為3位二進制代碼，若同時有兩個輸入信號有效，會出現什么情況？（）A.輸出錯誤代碼B.隨機輸出一個有效代碼C.輸出優先級高的輸入信號的編碼D.以上都不對16、在數字邏輯中，移位寄存器可以實現數據的移位操作。串行輸入并行輸出移位寄存器可以在一個時鐘脈沖下將串行輸入的數據并行輸出。假設一個8位串行輸入并行輸出移位寄存器，初始狀態為00000000，在經過8個時鐘脈沖后，輸入的數據為10101010，此時寄存器的輸出為：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.1111111117、D觸發器是一種常見的觸發器類型，具有簡單的邏輯功能。關于D觸發器的工作原理和特點，以下描述錯誤的是（）A.D觸發器在時鐘脈沖的上升沿或下降沿將輸入數據存儲到輸出端B.D觸發器的輸出只取決于當前的輸入數據，與之前的狀態無關C.D觸發器可以通過組合邏輯電路來實現D.D觸發器在數字電路中的應用非常廣泛，但性能不如其他類型的觸發器18、對于一個5位的格雷碼計數器，從00000開始計數，經過10個時鐘脈沖后，計數器的狀態為：（）A.10101B.11001C.10110D.1101019、邏輯門是數字電路的基本單元，常見的邏輯門有與門、或門、非門等。對于與非門和或非門，以下說法錯誤的是（）A.與非門是先進行與運算，然后對結果取非B.或非門是先進行或運算，然后對結果取非C.與非門和或非門都可以由與門、或門和非門組合而成D.與非門和或非門在邏輯功能上是完全相同的20、計數器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進行計數。有同步計數器和異步計數器之分。同步計數器的所有觸發器共用同一個時鐘信號，而異步計數器的觸發器則不是。對于一個4位異步二進制加法計數器，從初始狀態0000開始計數，經過8個時鐘脈沖后，計數器的狀態為：（）A.1000B.0111C.1001D.1100二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述數字邏輯中加法器和減法器的面積優化方法，如使用復用技術和精簡邏輯結構，舉例說明其效果。2、（本題5分）說明在數字邏輯中如何實現數據的編碼和解碼，例如漢明碼的編碼和解碼過程。3、（本題5分）闡述數字邏輯中編碼器和譯碼器的面積和速度的權衡，舉例說明在不同應用場景中的優化策略。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用邏輯門設計一個邏輯電路，用于實現特定的糾錯功能。2、（本題5分）設計一個判斷輸入的4位二進制數是否為格雷碼的邏輯電路，給出詳細的設計過程和電路原理圖。3、（本題5分）設計一個能將5421BCD碼轉換為ASCII碼的轉換電路，使用邏輯門，畫出邏輯圖和轉換步驟。4、（本題5分）設計一個能對輸入的5位二進制數進行編碼（如8421編碼、格雷碼編碼等）的邏輯電路，可通過選擇信號切換編碼方式，給出邏輯表達式和電路圖。5、（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。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）設計一個數字電路，