湖北第二师范学院《数字设计基础双语》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字设计基础双语》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在数字逻辑中，卡诺图是一种用于简化逻辑函数的工具。假设要简化一个包含4个变量的逻辑函数，使用卡诺图进行化简时，以下哪种情况可能会导致化简结果不是最简形式？（）A.圈合并的规则使用不当B.变量的排列顺序不正确C.卡诺图中的1分布不规则D.只要使用卡诺图，就一定能得到最简形式2、在数字逻辑电路的接口设计中，假设需要将一个数字逻辑电路与外部模拟设备进行连接。为了实现数字信号与模拟信号的转换，需要使用专门的接口电路。以下哪种接口电路在这种情况下是常用的？（）A.数模转换器（DAC）B.模数转换器（ADC）C.电平转换器D.以上都是3、在数字逻辑电路的可靠性设计中，假设一个电路需要在恶劣的环境条件下长时间稳定运行，例如高温、高湿度和强电磁干扰。为了提高电路的可靠性和容错能力，以下哪种技术或方法是经常采用的？（）A.冗余设计B.电磁屏蔽C.散热优化D.以上都是4、寄存器是数字系统中用于存储数据的部件。以下关于寄存器的描述，错误的是（）A.寄存器可以由D触发器或其他存储元件构成B.寄存器能够在时钟信号的控制下存储和更新数据C.移位寄存器不仅可以存储数据，还能实现数据的移位操作D.寄存器的存储容量是固定的，不能根据需要进行扩展5、在数字电路的设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的工具。以下关于卡诺图化简的描述，错误的是（）A.卡诺图中的相邻方格可以合并，以消去变量B.卡诺图化简可以得到最简与或表达式C.卡诺图只适用于变量较少的逻辑函数化简D.卡诺图化简的结果一定是唯一的6、在数字逻辑电路中，对于一个4位的二进制加法计数器，从初始状态0000开始计数，经过15个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.1111B.1110C.0000D.00017、在数字电路中，若要将一个频率为100kHz的矩形波信号分频为10kHz的矩形波信号，应采用哪种计数器？（）A.十进制计数器B.二进制计数器C.八进制计数器D.十六进制计数器8、考虑一个数字电路，其输入和输出之间存在一定的延迟。如果要减小这种延迟，提高电路的响应速度，以下哪种方法是可行的？（）A.优化电路的布线，减少信号传输路径B.选用速度更快的逻辑门器件C.减少电路中的级数和中间环节D.以上方法都可以有效地减小延迟9、D触发器是一种常见的触发器，其特点是在时钟脉冲作用下，输出跟随输入变化。对于D触发器，以下描述错误的是（）A.D触发器可以由JK触发器转换而来B.D触发器的逻辑功能比JK触发器简单C.D触发器常用于数据的锁存和同步D.D触发器的输出状态在每个时钟脉冲到来时都一定会翻转10、在数字通信系统中，数字逻辑也发挥着重要作用。以下关于数字逻辑在数字通信中的应用，正确的是（）A.数字逻辑用于信号的编码和解码、调制和解调B.数字通信系统中的差错控制编码与数字逻辑无关C.数字逻辑在数字通信中的应用主要集中在硬件层面，软件层面的作用较小D.随着通信技术的发展，数字逻辑在数字通信中的重要性逐渐降低11、时序逻辑电路在数字系统中具有重要作用。假设我们正在研究一个时序逻辑电路。以下关于时序逻辑电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态B.触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，如D触发器、JK触发器等C.时序逻辑电路中的计数器可以用于计数脉冲信号的个数，实现定时和分频功能D.时序逻辑电路的状态转换总是稳定和可预测的，不会出现不确定的状态12、假设正在设计一个数字电路，用于将一个4位二进制数转换为对应的格雷码。格雷码是一种相邻数值只有一位变化的编码方式。要实现这个转换功能，以下哪种逻辑门的组合是最合适的？（）A.仅使用与门和或门B.仅使用非门和与非门C.使用多种逻辑门，包括与门、或门、非门等的组合D.无法通过逻辑门实现，需要使用特殊的集成电路13、在数字电路中，能够将输入的特定代码转换为相应的输出信号以控制外部设备的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据分配器D.控制器14、在数字逻辑电路中，编码器和译码器常常一起使用。一个8线-3线编码器和一个3线-8线译码器连接在一起，当编码器输入为特定值时，译码器的输出会是什么？（）A.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的高电平输出B.译码器的输出会根据编码器的输入产生相应的低电平输出C.不确定D.译码器的输出与编码器的输入无关15、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为电路设计提供了更大的灵活性。以下关于PLD的描述，错误的是（）A.PLD可以通过编程来实现不同的逻辑功能B.CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是常见的PLD类型C.PLD的编程过程复杂，需要专业的硬件知识和工具D.一旦对PLD进行编程，其逻辑功能就不能再更改16、已知一个逻辑函数F=AB+CD，若要用与非门来实现该函数，最少需要几个与非门？（）A.3B.4C.5D.617、考虑数字逻辑中的编码器，假设需要将8个输入信号编码为3位二进制输出。以下关于编码器的特点和工作原理，哪个描述是正确的（）A.编码器在任何时刻只能有一个输入有效B.编码器的输出总是固定的，与输入无关C.编码器可以同时有多个输入有效，输出为这些输入的平均值D.编码器的输入和输出之间没有明确的逻辑关系18、在数字逻辑电路中，若要实现一个能对两个4位二进制数进行相加并产生进位输出的加法器，以下哪种集成电路芯片可能是最合适的选择？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS16119、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，其输出不仅取决于当前的输入，还与电路的原有状态有关。以下关于时序逻辑电路的说法中，错误的是（）A.触发器是构成时序逻辑电路的基本单元B.计数器是一种常见的时序逻辑电路C.时序逻辑电路中一定包含存储元件D.时序逻辑电路的输出与输入的变化是同步的20、触发器是时序逻辑电路的基本存储单元。关于基本RS触发器，以下说法不正确的是（）A.基本RS触发器存在不定状态，在实际应用中应尽量避免B.基本RS触发器可以由两个与非门或者两个或非门构成C.基本RS触发器的输入信号直接控制输出状态的改变D.基本RS触发器的输出状态在时钟脉冲的上升沿或下降沿发生变化二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的异步清零和同步置数，以及它们在计数器设计中的应用。2、（本题5分）说明在数字系统中如何进行数字信号的同步采样，确保采样的准确性。3、（本题5分）详细阐述在移位寄存器的工作原理中，左移、右移和并行输入输出的操作过程和应用场景。4、（本题5分）阐述数字逻辑中编码器和译码器的噪声容限和抗干扰能力，分析其在恶劣环境下的应用。5、（本题5分）详细阐述在数字电路的封装选择中，需要考虑的因素有哪些，如散热性能、引脚数量等。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能检测输入的二十八位二进制数中是否存在连续十五个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。2、（本题5分）利用计数器74LS163设计一个模7的计数器，给出逻辑电路图和状态转换过程。3、（本题5分）用JK触发器设计一个能实现状态跳转并记忆的电路，画出状态图和逻辑图。4、（本题5分）利用加法器和译码器设计一个能实现两个六位二进制数相加并译码显示的电路，画出逻辑图和运算流程。5、（本题5分）设计一个能将BCD码转换为二进制码的组合逻辑电路，输入为8421BCD码，输出为二进制码，列出逻辑表达式和真值表。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个译码器，将4位二进制输入译码为16个输出信号。详细阐述译码原理，通过真值表和逻辑表达式进行分析，并画出逻辑电路图。分析该译码器在地址译码和显示驱动中的应用，以及