東華大學(xué)《數(shù)字邏輯與微處理器》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字邏輯與微處理器》2023-2024學(xué)年第二學(xué)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1分，共20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(shù)字邏輯設(shè)計中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的工具。對于一個四變量的邏輯函數(shù)，如何使用卡諾圖進(jìn)行化簡？（）A.將邏輯函數(shù)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(shù)B.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的線條，通過連接線條化簡邏輯函數(shù)C.不確定D.卡諾圖不能用于四變量邏輯函數(shù)的化簡2、用4位二進(jìn)制加法器實現(xiàn)兩個8位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，需要采用？（）A.串行進(jìn)位B.并行進(jìn)位C.分組進(jìn)位D.以上都可以3、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為電路設(shè)計提供了更大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯誤的是（）A.PLD可以通過編程來實現(xiàn)不同的邏輯功能B.CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是常見的PLD類型C.PLD的編程過程復(fù)雜，需要專業(yè)的硬件知識和工具D.一旦對PLD進(jìn)行編程，其邏輯功能就不能再更改4、在數(shù)字邏輯中，競爭冒險現(xiàn)象是需要關(guān)注的問題。以下關(guān)于競爭冒險的產(chǎn)生原因，描述不正確的是（）A.由于信號傳輸延遲導(dǎo)致輸入信號到達(dá)邏輯門的時間不同B.邏輯門的傳輸延遲是競爭冒險產(chǎn)生的主要原因C.當(dāng)多個輸入信號同時變化時容易產(chǎn)生競爭冒險D.只要邏輯電路設(shè)計合理，就一定不會出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象5、在數(shù)字電路的競爭冒險現(xiàn)象中，假設(shè)一個組合邏輯電路的輸入發(fā)生變化時，輸出出現(xiàn)了短暫的不正確脈沖。以下哪種方法最常用于消除這種競爭冒險？（）A.接入濾波電容B.修改邏輯設(shè)計C.增加冗余項D.降低電源電壓6、考慮一個數(shù)字電路中的鎖存器，它能夠在特定條件下存儲數(shù)據(jù)。以下哪種情況下鎖存器可能會丟失存儲的數(shù)據(jù)？（）A.電源故障B.控制信號異常C.長時間未刷新D.以上情況都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失7、在數(shù)字電路中，異步時序電路與同步時序電路有明顯的區(qū)別。以下關(guān)于異步時序電路特點的描述中，錯誤的是（）A.沒有統(tǒng)一的時鐘信號B.速度通常比同步時序電路快C.容易產(chǎn)生競爭冒險現(xiàn)象D.設(shè)計和分析比同步時序電路簡單8、在數(shù)字電路中，下列哪種邏輯門的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于之前的輸出狀態(tài)？（）A.與門B.或門C.非門D.觸發(fā)器9、在數(shù)字邏輯電路的測試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時監(jiān)測多個信號，并以圖形的方式顯示信號的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點包括：（）A.只能處理低速信號B.不能存儲大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準(zhǔn)確地捕捉和分析信號D.價格昂貴，不適合一般應(yīng)用10、在數(shù)字邏輯中，乘法運算可以通過移位和加法來實現(xiàn)。以下關(guān)于乘法運算的描述，錯誤的是（）A.可以使用移位寄存器和加法器來構(gòu)建乘法器B.乘法運算的速度取決于移位和加法的操作次數(shù)C.并行乘法器比串行乘法器的運算速度快，但硬件復(fù)雜度高D.數(shù)字邏輯中的乘法運算與數(shù)學(xué)中的乘法運算完全相同，沒有任何區(qū)別11、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種用于描述時序邏輯行為的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機的描述中，正確的是（）A.由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯D.以上都是12、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)。以下關(guān)于計數(shù)器的敘述中，錯誤的是（）A.同步計數(shù)器的所有觸發(fā)器同時翻轉(zhuǎn)，速度較快B.異步計數(shù)器的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)不同步，可能存在延遲C.可以通過級聯(lián)多個計數(shù)器來增加計數(shù)范圍D.計數(shù)器的計數(shù)容量只取決于觸發(fā)器的數(shù)量13、在數(shù)字邏輯中，要用FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）實現(xiàn)一個復(fù)雜的邏輯功能，首先需要進(jìn)行什么操作？（）A.編寫代碼B.設(shè)計電路原理圖C.配置引腳D.以上都不是14、在數(shù)字邏輯電路中，需要對時鐘信號進(jìn)行分頻。假設(shè)一個時鐘信號的頻率為100MHz，要得到一個頻率為10MHz的分頻信號，以下哪種方法可以實現(xiàn)？（）A.計數(shù)器B.移位寄存器C.編碼器D.譯碼器15、已知一個JK觸發(fā)器的J和K輸入端都為1，在時鐘脈沖的下降沿，觸發(fā)器的狀態(tài)會怎樣變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變16、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個計數(shù)器，能夠從0計數(shù)到15并循環(huán)。以下哪種計數(shù)器類型可能是最合適的？（）A.異步計數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢，可能存在計數(shù)誤差B.同步計數(shù)器，速度快，計數(shù)準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜C.可逆計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)正反向計數(shù)，但控制邏輯復(fù)雜D.以上計數(shù)器類型都可以，效果相同17、對于一個同步置數(shù)的計數(shù)器，在置數(shù)信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)會立即變?yōu)轭A(yù)置的數(shù)值嗎？（）A.會B.不會C.取決于時鐘信號D.以上都不對18、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種用于描述系統(tǒng)狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的模型。Mealy型和Moore型是兩種常見的有限狀態(tài)機類型。Mealy型有限狀態(tài)機的輸出不僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，還取決于：（）A.上一個狀態(tài)B.輸入信號C.時鐘信號D.初始狀態(tài)19、已知一個JK觸發(fā)器的J=0，K=1，在時鐘脈沖的下降沿到來時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)20、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在記憶功能。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.加法器、編碼器、譯碼器等都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路可以用邏輯表達(dá)式、真值表、邏輯電路圖等多種方式來描述C.由于沒有記憶功能，組合邏輯電路的輸出在輸入不變的情況下不會發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設(shè)計過程中，不需要考慮電路的時序問題二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的布線規(guī)劃中，如何減少信號延遲和串?dāng)_，提高電路的穩(wěn)定性。2、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中計數(shù)器的同步復(fù)位和異步復(fù)位的區(qū)別和應(yīng)用場景，舉例說明其在時序控制中的作用。3、（本題5分）說明如何用硬件描述語言（如Verilog或VHDL）描述一個簡單的邏輯電路，例如與門。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中只讀存儲器（ROM）的存儲單元結(jié)構(gòu)和尋址方式，分析其容量擴展方法。5、（本題5分）詳細(xì)說明在譯碼器的擴展應(yīng)用中，如何通過多個譯碼器組合實現(xiàn)更復(fù)雜的譯碼功能。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠判斷輸入的8位二進(jìn)制數(shù)是否為對稱數(shù)（如10101010），輸出結(jié)果為1表示是，0表示否，畫出邏輯電路圖。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字時鐘的秒計數(shù)器模塊，采用十進(jìn)制計數(shù)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)位功能，畫出邏輯電路圖。3、（本題5分）使用T觸發(fā)器設(shè)計一個異步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個7位環(huán)形計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路。4、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，對輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取絕對值操作，輸出結(jié)果為8位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯圖。5、（本題5分）使用計數(shù)器和編碼器設(shè)計一個能對輸入脈沖進(jìn)行編碼和計數(shù)的電路，畫出邏輯圖和工作流程。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的傳感器數(shù)據(jù)融合。仔細(xì)分析多種傳感器數(shù)據(jù)的特點和融合算法，解釋電路中各個模塊的功能和數(shù)據(jù)處理邏輯，探討如何提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。2、（本題10分）設(shè)計一個同步時序電