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頁江南大學《數字媒體技術學科前沿》

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、在數字系統中，一個能夠存儲8位二進制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個觸發器B.4個觸發器C.16個觸發器D.2個觸發器2、在數字電路中，使用二進制補碼進行減法運算時，若最高位產生了進位，則：（）A.結果為正B.結果為負C.結果溢出D.無法確定3、對于一個用卡諾圖化簡邏輯函數的問題，若函數包含4個變量，那么卡諾圖中最小項的個數是多少？（）A.8B.16C.32D.644、對于一個4位的二進制加法計數器，從0000開始計數，經過10個時鐘脈沖后，計數器的狀態為？（）A.1010B.1001C.1011D.11005、當研究數字電路中的計數器時，假設需要設計一個能夠從0計數到15的4位二進制計數器。以下哪種計數器類型可以實現這個功能，并且在計數過程中具有較好的穩定性？（）A.異步計數器B.同步計數器C.加法計數器D.減法計數器6、對于一個同步時序電路，如果時鐘脈沖的占空比發生變化，對電路的工作會產生什么影響？（）A.可能導致誤動作B.不會有任何影響C.影響輸出的穩定性D.以上都不對7、在數字電路中，使用加法器實現兩個8位有符號數的加法運算，若最高位產生進位，那么這個進位表示什么？（）A.溢出B.正常進位C.錯誤D.以上都不對8、對于一個用FPGA實現的數字邏輯電路，以下哪種描述方式通常被使用？（）A.原理圖B.硬件描述語言C.真值表D.以上都可以9、在數字電路中，若要將一個頻率為100kHz的方波信號分頻為10kHz的方波信號，需要幾級分頻電路？（）A.3B.4C.5D.1010、對于一個同步置數的計數器，在置數信號有效時，計數器的狀態會立即變為預置的數值嗎？（）A.會B.不會C.取決于時鐘信號D.以上都不對11、在數字邏輯的邏輯函數化簡中，假設給定一個復雜的邏輯函數，需要使用卡諾圖進行化簡。以下哪種情況可能會導致卡諾圖化簡的難度增加？（）A.變量數量較多B.無關項較多C.邏輯函數的表達式復雜D.以上情況都可能12、在數字電路中，施密特觸發器具有回差特性。關于施密特觸發器的應用，以下說法不正確的是（）A.施密特觸發器可以用于波形整形B.施密特觸發器可以用于脈沖鑒幅C.施密特觸發器可以用于消除干擾信號D.施密特觸發器只能用于數字電路，不能用于模擬電路13、在數字邏輯中，計數器是一種用于計數的時序邏輯電路。以下關于計數器的描述，不準確的是（）A.計數器可以按照遞增或遞減的方式進行計數B.同步計數器的所有觸發器在同一時鐘脈沖作用下同時翻轉C.異步計數器的各觸發器的時鐘脈沖不同，導致計數速度較慢D.計數器的計數容量只取決于觸發器的數量，與電路結構無關14、想象一個數字系統中，需要對輸入的數字信號進行編碼，以提高數據傳輸的效率和可靠性。以下哪種編碼方式可能是最優的考慮？（）A.曼徹斯特編碼，每個時鐘周期都有跳變，便于同步但效率較低B.差分曼徹斯特編碼，解決了曼徹斯特編碼的部分缺點，但實現復雜C.NRZ編碼，簡單直接但同步困難D.以上編碼方式各有優缺點，需要根據具體應用選擇15、假設正在設計一個用于衛星通信的數字邏輯電路，需要滿足高可靠性、低功耗和抗輻射等特殊要求。由于衛星環境的復雜性和特殊性，對電路的設計和驗證提出了極高的挑戰。以下哪種設計和驗證方法在這種情況下是最為關鍵的？（）A.仿真驗證B.硬件在環測試C.形式化驗證D.實地測試16、對于一個同步時序邏輯電路的狀態表，若存在兩個狀態在同一輸入下轉換到同一后繼狀態，則這兩個狀態是？（）A.等價狀態B.不等價狀態C.不確定D.以上都不對17、在數字邏輯中，對于一個復雜的時序邏輯電路，需要判斷其是否能夠正常工作并且滿足設計要求。以下哪種方法是最有效的驗證手段？（）A.功能仿真，通過軟件模擬電路行為B.硬件測試，實際搭建電路進行測試C.理論分析，根據邏輯關系推斷D.依靠經驗判斷，不進行具體測試18、加法器是數字邏輯中進行加法運算的重要部件。半加器只能處理兩個一位二進制數的加法，不考慮低位的進位。全加器則能夠處理包括低位進位的加法。在構建一個4位加法器時，如果使用全加器，至少需要：（）A.4個B.8個C.16個D.32個19、在數字邏輯中，計數器的設計可以采用不同的方法。假設我們正在設計一個計數器。以下關于計數器設計方法的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用觸發器和邏輯門直接搭建計數器電路B.可以利用現成的計數器芯片進行級聯擴展C.可以使用可編程邏輯器件（PLD）或現場可編程門陣列（FPGA）來實現計數器D.無論采用哪種設計方法，計數器的性能和功能都是完全相同的20、在數字邏輯電路中，三態門可以實現數據的雙向傳輸。當三態門的控制端為高電平時，輸出處于高阻態。以下關于三態門的應用，錯誤的是：（）A.用于構建總線結構B.可以實現多個數據源的數據共享C.三態門的高阻態會導致數據丟失D.用于提高數據傳輸的效率二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明數字邏輯中乘法器和除法器的實現方式，分析它們在數字信號處理和計算機運算中的重要性。2、（本題5分）詳細解釋數字邏輯中計數器的分類（如同步計數器和異步計數器），分析它們的工作特點和在實際應用中的選擇依據。3、（本題5分）詳細說明數字邏輯中移位寄存器的移位速度和數據傳輸率的計算方法，舉例說明在高速數據處理中的應用。4、（本題5分）詳細闡述在數字電路的可靠性管理體系中，包含的要素和作用。5、（本題5分）在數字電路設計中，解釋如何進行數字邏輯電路的靜電防護設計，包括器件選型和電路布局的考慮。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個將2位十進制數轉換為二進制數的組合邏輯電路，列出真值表，寫出邏輯表達式。2、（本題5分）設計一個組合邏輯電路，判斷一個11位二進制數是否滿足特定的數學條件。3、（本題5分）設計一個數據選擇器，根據9個控制信號從512個輸入數據中選擇一個輸出。4、（本題5分）設計一個全加器，能夠進行兩個1024位二進制數的加法運算，并輸出結果和進位。5、（本題5分）用D觸發器設計一個能實現數據延遲一定時鐘周期輸出的電路，畫出邏輯圖和時序圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）用數字邏輯實現一個簡單的加密和解密電路。深入剖析加密算法的選擇和邏輯實現，解釋加密和解密過程中的數據變換和密鑰作用，研究如何提高加密電路的安全性和加密強度。2、（本題10分）設計一個簡單的數字時鐘電路，包括時、分、秒的顯示