站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁山東化工職業學院《數字模型設計與制作》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、用卡諾圖化簡邏輯函數F(A,B,C,D)=∑m(0,2,4,6,8,10,12,14)，最簡與或表達式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'2、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.11003、考慮數字電路中的比較器，假設需要比較兩個8位二進制數的大小。以下哪種比較器結構在速度和復雜度上能夠取得較好的平衡？（）A.串行比較器B.并行比較器C.分級比較器D.以上比較器均可4、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5、在數字邏輯電路的競爭冒險現象中，當輸入信號發生變化時，可能會導致輸出出現短暫的錯誤脈沖。假設一個邏輯電路存在競爭冒險，以下哪種方法可以有效地消除這種現象（）A.增加冗余項B.減少邏輯門的數量C.改變輸入信號的頻率D.以上方法都不能消除競爭冒險6、加法器是數字電路中用于實現加法運算的重要部件。在半加器和全加器中，以下關于半加器的描述中，錯誤的是（）A.半加器不考慮來自低位的進位B.半加器的輸出包括本位和以及向高位的進位C.半加器可以由異或門和與門組成D.半加器的功能比全加器簡單7、在一個數字電路中，需要判斷兩個4位二進制數是否相等。以下哪種邏輯電路的設計可能是最簡的？（）A.使用異或門對兩個數的每一位進行比較，然后將結果進行與運算B.對兩個數逐位進行減法運算，判斷結果是否為0C.將兩個數轉換為十進制，然后進行比較，需要復雜的轉換電路D.對兩個數進行按位與和按位或運算，根據結果判斷8、在數字系統的設計中，需要考慮功耗、速度和面積等性能指標之間的平衡。以下關于這些性能指標的描述，錯誤的是（）A.降低功耗通常會導致電路速度變慢或者面積增加B.提高電路速度可能需要增加功耗和面積C.減小電路面積往往會犧牲功耗和速度性能D.可以在不影響其他性能指標的情況下，單獨優化某一個性能指標9、假設在一個自動化控制系統中，需要根據多個傳感器的輸入實時計算控制量并輸出。由于系統對響應時間要求極高，需要采用并行處理和流水線技術來提高計算速度。以下哪種數字邏輯實現方式能夠滿足這種高速實時計算的需求？（）A.專用集成電路（ASIC）B.復雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現場可編程門陣列（FPGA）D.微控制器（MCU）10、在數字邏輯中，已知一個邏輯函數F=A+BC，若A=1，B=0，C=1，那么函數F的值是多少？（）A.0B.1C.無法確定D.以上都不對11、在一個多位數字比較器中，如果要比較兩個8位的二進制數，需要多少個基本比較單元？（）A.8B.16C.64D.25612、考慮到一個數字信號處理系統，需要對輸入的數字信號進行濾波和變換操作。這些操作通常基于特定的數字邏輯算法和電路實現。為了實現高性能的數字信號濾波，以下哪種數字邏輯電路類型是首選？（）A.加法器B.乘法器C.計數器D.寄存器13、非門是數字邏輯中最簡單的邏輯門之一。關于非門的功能和特點，以下敘述錯誤的是（）A.非門的作用是將輸入的邏輯電平取反B.非門可以用三極管來實現C.非門的邏輯表達式為Y=?AD.非門的輸入和輸出之間不存在延遲14、在數字系統中，經常需要進行數值的比較和判斷。比較器可以用于比較兩個數字的大小。一個4位數值比較器，當輸入A=1010，B=1100時，輸出的結果為：（）A.A>BB.A<BC.A=BD.無法確定15、在數字電路中，觸發器的觸發方式有多種。以下關于觸發器觸發方式的描述中，不正確的是（）A.電平觸發方式在觸發信號為高電平時有效B.邊沿觸發方式在上升沿或下降沿時有效C.主從觸發方式可以避免空翻現象D.所有的觸發器都可以采用以上三種觸發方式16、已知一個數字電路的輸入信號頻率為10kHz，經過一個2分頻電路后，輸出信號的頻率是多少？（）A.5kHzB.10kHzC.20kHzD.40kHz17、若要實現一個將8421BCD碼轉換為余3碼的電路，應采用？（）A.編碼器B.譯碼器C.加法器D.數值比較器18、數字系統的設計需要遵循一定的步驟和方法。假設我們正在設計一個簡單的數字系統。以下關于數字系統設計的描述，哪一項是不準確的？（）A.首先需要明確系統的功能和性能要求，制定詳細的設計方案B.然后進行模塊劃分和邏輯設計，使用硬件描述語言（HDL）進行描述C.設計完成后需要進行仿真驗證，確保系統的功能正確無誤D.數字系統的設計不需要考慮成本和可維護性，只要功能實現即可19、在數字電路中，異步時序電路與同步時序電路相比，具有一些不同的特點。假設一個異步計數器，其計數速度可能會受到以下哪個因素的影響？（）A.時鐘信號的頻率B.觸發器的類型C.各觸發器之間的延遲差異D.計數器的初始值20、在數字系統中，總線是用于傳輸數據和控制信號的公共通道。關于總線的特點和類型，以下說法不正確的是（）A.總線可以分為數據總線、地址總線和控制總線B.總線的帶寬決定了數據傳輸的速度C.并行總線比串行總線的數據傳輸速度快D.總線上的設備可以同時發送和接收數據二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述在加法器的減法實現中，如何通過補碼將減法運算轉換為加法運算。2、（本題5分）詳細說明在譯碼器的譯碼錯誤檢測與糾正機制中，常見的方法和實現原理。3、（本題5分）詳細說明數字邏輯中異步時序電路和同步時序電路的區別，舉例說明它們在不同應用場景中的優缺點。4、（本題5分）深入分析在數字邏輯中的奇偶校驗電路的設計原理和在數據傳輸中的作用。5、（本題5分）說明在數字邏輯設計中如何考慮功耗優化，有哪些常見的方法可以降低電路的功耗。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（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。2、（本題5分）使用JK觸發器設計一個異步時序邏輯電路，實現一個14位雙向移位寄存器，畫出狀態轉換圖和電路。3、（本題5分）設計一個能對輸入的12位二進制數進行位擴展（擴展為24位）并進行奇偶校驗的邏輯電路，給出邏輯表達式和電路圖。4、（本題5分）設計一個組合邏輯電路，對輸入的14位二進制數進行按位取反操作，輸出結果為14位二進制數，給出邏輯表達式和電路圖。5、（本題5分）設計一個能對輸入的5位二進制數進行奇偶校驗的邏輯電路，輸出校驗結果，給出邏輯表達式和電路圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個數字邏輯電路，實現一個3位的可逆計數器，能夠進行加計數和減計數，并具有異步清零和同步加載功能。詳細描述各功能的實現方式，通過邏輯表達式和時序圖進行分析，并畫出邏輯電路圖。思考該計數器在計數控制和數據處