齊魯醫(yī)藥學(xué)院《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷VIP

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《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，以下哪種方法是正確的？（）A.直接轉(zhuǎn)換B.通過(guò)中間編碼轉(zhuǎn)換C.無(wú)法直接轉(zhuǎn)換D.以上都不對(duì)2、譯碼器是編碼器的逆過(guò)程，它將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。以下關(guān)于譯碼器的說(shuō)法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為多個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼值B.二進(jìn)制譯碼器的輸入編碼位數(shù)和輸出信號(hào)數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器在數(shù)字電路中常用于地址譯碼和數(shù)據(jù)選擇D.譯碼器的輸出信號(hào)總是相互獨(dú)立，不會(huì)存在相互影響的情況3、已知一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為20MHz，要計(jì)滿1000個(gè)數(shù)，大約需要多長(zhǎng)時(shí)間？（）A.50μsB.50msC.500μsD.500ms4、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器，能夠從0計(jì)數(shù)到15并循環(huán)。以下哪種計(jì)數(shù)器類型可能是最合適的？（）A.異步計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但速度較慢，可能存在計(jì)數(shù)誤差B.同步計(jì)數(shù)器，速度快，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜C.可逆計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)正反向計(jì)數(shù)，但控制邏輯復(fù)雜D.以上計(jì)數(shù)器類型都可以，效果相同5、在數(shù)字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。假設(shè)我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲(chǔ)器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲(chǔ)器件B.鎖存器在輸入信號(hào)有效期間，輸出會(huì)隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時(shí)鐘邊沿時(shí)才會(huì)改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強(qiáng)，更適合在噪聲環(huán)境中使用6、在數(shù)字電路中，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤。假設(shè)我們正在分析一個(gè)存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的電路。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)產(chǎn)生的原因是由于信號(hào)在邏輯門電路中的傳輸延遲不同B.可以通過(guò)增加冗余項(xiàng)、接入濾波電容等方法消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)C.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)只會(huì)在組合邏輯電路中出現(xiàn)，時(shí)序邏輯電路中不會(huì)出現(xiàn)D.只要邏輯電路的設(shè)計(jì)合理，就一定不會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象7、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.并行-串行轉(zhuǎn)換器，逐位輸出數(shù)據(jù)B.串行-并行轉(zhuǎn)換器，與需求相反C.計(jì)數(shù)器，通過(guò)計(jì)數(shù)控制數(shù)據(jù)輸出D.編碼器，對(duì)輸入進(jìn)行編碼8、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序電路，如果時(shí)鐘脈沖的占空比發(fā)生變化，對(duì)電路的工作會(huì)產(chǎn)生什么影響？（）A.可能導(dǎo)致誤動(dòng)作B.不會(huì)有任何影響C.影響輸出的穩(wěn)定性D.以上都不對(duì)9、在數(shù)字電路中，若一個(gè)編碼器有8個(gè)輸入信號(hào)，需要用幾位二進(jìn)制代碼進(jìn)行編碼輸出？（）A.2位B.3位C.4位D.8位10、對(duì)于一個(gè)12位的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)大約為：（）A.12個(gè)B.24個(gè)C.48個(gè)D.不確定11、在數(shù)字系統(tǒng)中，時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。以下關(guān)于時(shí)鐘信號(hào)的描述，不正確的是（）A.時(shí)鐘信號(hào)的頻率決定了系統(tǒng)的工作速度B.時(shí)鐘信號(hào)的占空比會(huì)影響數(shù)字電路的功耗和性能C.時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)和偏移會(huì)導(dǎo)致數(shù)字電路的誤操作D.時(shí)鐘信號(hào)可以由任何一個(gè)邏輯門的輸出提供，不需要專門的時(shí)鐘源12、假設(shè)正在研究數(shù)字電路中的信號(hào)完整性問(wèn)題，即信號(hào)在傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的失真、延遲和噪聲等。以下哪種措施可以有效地改善信號(hào)完整性？（）A.優(yōu)化布線，減少信號(hào)反射B.增加信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力C.使用屏蔽線減少干擾D.以上措施都可以改善信號(hào)完整性13、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲母?、低電平編碼為二進(jìn)制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.七段顯示譯碼器D.以上都不是14、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)D觸發(fā)器組成的移位寄存器，若要實(shí)現(xiàn)循環(huán)左移功能，需要如何修改電路？（）A.改變時(shí)鐘信號(hào)B.改變輸入信號(hào)C.增加反饋回路D.以上都不對(duì)15、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門常用于總線結(jié)構(gòu)中。如果要實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備共享一條總線，并且避免總線沖突，以下哪種方式是正確的使用三態(tài)門的方法？（）A.只有一個(gè)設(shè)備的三態(tài)門處于使能狀態(tài)，其他設(shè)備的三態(tài)門關(guān)閉B.所有設(shè)備的三態(tài)門同時(shí)處于使能狀態(tài)C.隨機(jī)控制設(shè)備的三態(tài)門使能，不考慮沖突D.以上方法都無(wú)法避免總線沖突二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用Verilog或VHDL語(yǔ)言描述一個(gè)狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)編碼方式。2、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號(hào)的碼間干擾，以及如何減少碼間干擾。3、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換和串并轉(zhuǎn)換，以及其應(yīng)用場(chǎng)景。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)4位的減法器，能夠?qū)⒁粋€(gè)4位二進(jìn)制數(shù)減去一個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)。詳細(xì)描述減法運(yùn)算的步驟和邏輯實(shí)現(xiàn)，通過(guò)示例計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證，并畫出邏輯電路圖。思考該減法器在數(shù)字計(jì)算和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用和改進(jìn)。2、（本題5分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)加密和解密電路，基于混沌理論。深入分析混沌加密的原理和算法，解釋如何通過(guò)數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)混沌映射和密鑰生成，研究加密強(qiáng)度和安全性評(píng)估。3、（本題5分）給定一個(gè)由多個(gè)編碼器、譯碼器和寄存器組成的數(shù)字通信協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換過(guò)程和數(shù)據(jù)格式變換，評(píng)估系統(tǒng)的兼容性和效率。討論在不同通信協(xié)議之間轉(zhuǎn)換時(shí)的關(guān)鍵問(wèn)題和解決方案。4、（本題5分）有一個(gè)使用JK觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建的時(shí)序邏輯電路，分析電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出特性，給出狀態(tài)方程和輸出方程。通過(guò)具體的輸入序列，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖進(jìn)行解釋。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測(cè)輸入的二進(jìn)制數(shù)是否為素?cái)?shù)。分析素?cái)?shù)檢測(cè)的算法和邏輯實(shí)現(xiàn)，考慮效率和準(zhǔn)確性，并討論如何處理較大的輸入數(shù)值。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)能將5421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3