自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢民政職業學院

《數字邏輯設計》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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，異步復位和同步復位是兩種常見的復位方式。異步復位不受時鐘信號的控制，而同步復位在時鐘信號的有效沿進行復位操作。以下關于異步復位和同步復位的比較，正確的是：（）A.異步復位的可靠性高于同步復位B.同步復位更容易產生毛刺C.異步復位可能會導致亞穩態D.同步復位的設計更簡單2、在數字邏輯中，移位寄存器可以實現數據的移位操作。以下關于移位寄存器工作方式的描述中，不正確的是（）A.可以實現左移和右移B.移位操作通常在時鐘脈沖的控制下進行C.移位寄存器可以存儲多位數據D.移位寄存器的移位方向是固定不變的3、數字邏輯中的數據選擇器可以根據控制信號從多個輸入數據中選擇一個輸出。假設一個4選1數據選擇器，控制信號為S1S0，輸入為D0、D1、D2、D3。當S1S0=10時，輸出應該是哪個輸入數據？（）A.D0B.D1C.D2D.D34、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5、在數字電路中，能夠將輸入的特定代碼轉換為相應的輸出信號以控制外部設備的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數據分配器D.控制器6、對于一個采用正邏輯的數字系統，高電平表示邏輯1，低電平表示邏輯0。當輸入信號為0110時，經過一個非門后的輸出信號是？（）A.1001B.1100C.0011D.10107、在一個由多個邏輯門組成的數字電路中，已知每個邏輯門的延遲時間相同，若整個電路的總延遲時間為20ns，其中包含5個邏輯門，那么每個邏輯門的延遲時間大約是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns8、想象一個數字系統中，需要對輸入的8位二進制數進行編碼，將其轉換為3位的二進制編碼。在選擇編碼方式時，需要考慮編碼的唯一性和容錯性等因素。以下哪種編碼方式可能是最合適的？（）A.格雷碼，相鄰數值的編碼只有一位不同，具有良好的容錯性B.8421碼，是常見的二進制編碼方式，但相鄰數值變化可能多位不同C.余3碼，在8421碼基礎上加上3得到，計算復雜D.隨機編碼，編碼方式不固定，難以保證唯一性和規律9、已知一個邏輯函數F=A⊕B⊕C，若A=1，B=0，C=1，則F的值為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對10、在組合邏輯電路設計中，若要實現兩個兩位二進制數相加，并產生進位輸出，以下哪種邏輯門組合是最合適的？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.或門和非門D.同或門和或門11、假設要設計一個數字電路來實現一個有限狀態機，描述一個按特定順序執行的操作流程。在設計過程中，需要確定狀態的數量和轉換條件。以下哪種方法可能有助于清晰地設計狀態機？（）A.畫出狀態轉換圖，直觀表示狀態之間的轉換關系和條件B.直接編寫邏輯表達式，通過計算確定狀態轉換C.先構建硬件電路，然后根據實際運行情況調整狀態D.隨機設定狀態和轉換條件，通過試驗找到合適的設計12、在數字電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當前的輸入。以下關于組合邏輯電路的描述中，不正確的是（）A.加法器是一種常見的組合邏輯電路B.組合邏輯電路不存在反饋回路C.編碼器和譯碼器都屬于組合邏輯電路D.組合邏輯電路在工作過程中，輸出狀態會隨輸入的變化而不斷改變13、在數字電路的邏輯門延遲分析中，假設一個組合邏輯電路由多個邏輯門組成，輸入信號經過這些門的傳播延遲會影響電路的性能。以下哪種因素對邏輯門延遲的影響最大？（）A.邏輯門的類型B.輸入信號的變化頻率C.電路的復雜度D.電源電壓的穩定性14、除法運算在數字邏輯中也有相應的實現方法。以下關于除法運算的描述，錯誤的是（）A.恢復余數法和不恢復余數法是常見的除法運算算法B.除法運算可以通過減法和移位操作來實現C.除法運算的速度通常比乘法運算快D.除法運算在數字電路中的實現相對復雜，需要考慮更多的細節15、若要設計一個能產生101010序列的數字電路，最簡的方法是使用：（）A.計數器B.移位寄存器C.數據選擇器D.編碼器16、考慮一個8選1數據選擇器，當地址輸入為101時，以下哪種數據輸入將被輸出？（）A.第1路輸入B.第3路輸入C.第5路輸入D.第7路輸入17、已知一個數字系統的工作頻率為200MHz，其時鐘周期是多少納秒？（）A.5B.2C.0.5D.0.218、在數字系統中，能夠根據地址選擇信號將輸入數據分配到不同輸出端的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數據分配器D.數據選擇器19、已知一個數字系統的時鐘頻率為100MHz，若要產生一個周期為10μs的脈沖信號，需要幾級分頻電路？（）A.5B.6C.7D.820、在數字電路設計中，需要對一個復雜的邏輯函數進行化簡，以減少門電路的數量和降低成本。假設給定的邏輯函數為F=AB'C+A'BC+ABC'+A'B'C'，以下哪種方法可能是最有效的化簡途徑？（）A.運用卡諾圖進行化簡B.通過邏輯代數的基本定律和公式進行化簡C.采用真值表分析化簡D.隨機嘗試不同的運算組合進行化簡二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入分析在數字邏輯中的鎖存器的透明特性和鎖存條件，以及在電路中的應用注意事項。2、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現一個狀態機的狀態跳轉的優先級設置。3、（本題5分）解釋在數字系統中什么是數字信號的采樣定理，以及如何確定合適的采樣頻率。4、（本題5分）詳細說明數字邏輯中隨機存取存儲器（RAM）的讀寫操作過程和控制信號，舉例說明其在數據緩存中的應用。5、（本題5分）解釋什么是數字邏輯中的異步電路的metastabilitywindow（亞穩態窗口），以及如何減小其影響。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用比較器和移位寄存器設計一個能對輸入數據進行排序的電路，畫出邏輯圖和排序過程。2、（本題5分）設計一個編碼器，將131072個輸入信號編碼為17位二進制輸出信號。3、（本題5分）設計一個數據選擇器，根據4個控制信號從16個輸入數據中選擇一個輸出。4、（本題5分）設計一個全加器，能夠進行三個64位二進制數的加法運算，并輸出結果和進位的擴展表示。5、（本題5分）設計一個全加器，能夠進行兩個16位二進制數的加法運算，并輸出結果和進位。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，用于實現對汽車電子系統中的故障診斷和報警。仔細分析汽車電子系統的故障模式和診斷算法，解釋電路中各個模塊的功能和報警邏輯，探討如何提高診斷的準確性和及時性。2、（本題10分）給定一個由多個移