華北科技學(xué)院《數(shù)字電子技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)華北科技學(xué)院

《數(shù)字電子技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(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20個(gè)小題，每小題1分，共20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、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，其中需要一個(gè)計(jì)數(shù)器能夠從0計(jì)數(shù)到15，然后重新從0開始計(jì)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，以下哪種計(jì)數(shù)器類型可能是最合適的選擇？（）A.異步計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但速度較慢B.同步計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)速度快且穩(wěn)定性好C.環(huán)形計(jì)數(shù)器，每個(gè)狀態(tài)只有一位為1D.扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，狀態(tài)轉(zhuǎn)換具有特定規(guī)律2、考慮數(shù)字電路中的乘法運(yùn)算，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法。以下哪種方法在硬件實(shí)現(xiàn)上可能較為復(fù)雜但速度較快？（）A.移位相加法B.陣列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法復(fù)雜度相近3、在數(shù)字邏輯電路中，信號(hào)的傳輸會(huì)存在延遲，這會(huì)對(duì)電路的性能產(chǎn)生影響。以下關(guān)于信號(hào)傳輸延遲的描述，不正確的是（）A.信號(hào)傳輸延遲包括門延遲和布線延遲B.門延遲是由于邏輯門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的，通常是固定的C.布線延遲與電路的布局和連線長(zhǎng)度有關(guān)，可以通過優(yōu)化布線來(lái)減小D.信號(hào)傳輸延遲對(duì)數(shù)字電路的影響可以忽略不計(jì)，不需要在設(shè)計(jì)中考慮4、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。以下哪種實(shí)現(xiàn)方式可能是最常見的？（）A.使用乘法器和加法器構(gòu)建直接型FIR濾波器B.采用遞歸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，節(jié)省硬件資源C.利用查找表實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，提高速度D.以上方式都不常用于實(shí)現(xiàn)FIR濾波器5、考慮到一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的電源管理，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)地調(diào)整電源電壓和電流，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設(shè)通過數(shù)字邏輯電路來(lái)控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術(shù)與數(shù)字邏輯電路的結(jié)合能夠提供最佳的節(jié)能效果？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關(guān)斷D.以上都是6、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果。在設(shè)計(jì)這個(gè)加法器時(shí)，需要考慮速度、成本和復(fù)雜性等因素。以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.半加器級(jí)聯(lián)組成的加法器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但速度較慢B.全加器級(jí)聯(lián)組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時(shí)處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實(shí)現(xiàn)的加法器，算法復(fù)雜但節(jié)省硬件資源7、在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)字邏輯與模擬電路常常結(jié)合使用。以下關(guān)于數(shù)字邏輯與模擬電路結(jié)合的描述，不正確的是（）A.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換B.在一些系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯用于控制模擬電路的工作狀態(tài)C.數(shù)字邏輯和模擬電路的結(jié)合可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)性能D.數(shù)字邏輯和模擬電路的設(shè)計(jì)方法和工具完全相同，不需要分別考慮8、考慮到一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，需要對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼以提高傳輸?shù)目煽啃院托?。假設(shè)使用的編碼方式基于特定的邏輯運(yùn)算，在接收端需要對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。為了實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的解碼，需要深入理解數(shù)字邏輯中的各種運(yùn)算規(guī)則。以下哪種數(shù)字邏輯運(yùn)算在這種編碼解碼過程中起著關(guān)鍵作用？（）A.加法運(yùn)算B.乘法運(yùn)算C.取反運(yùn)算D.移位運(yùn)算9、在數(shù)字邏輯電路中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號(hào)選擇不同的輸入數(shù)據(jù)作為輸出。一個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)控制信號(hào)為特定值時(shí)，如何確定輸出是哪個(gè)輸入數(shù)據(jù)？（）A.根據(jù)控制信號(hào)的二進(jìn)制值確定輸出B.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的大小確定輸出C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷10、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的真值表，用最小項(xiàng)之和的形式表示該函數(shù)，其中最小項(xiàng)的個(gè)數(shù)取決于？（）A.輸入變量的個(gè)數(shù)B.輸出變量的個(gè)數(shù)C.函數(shù)的復(fù)雜程度D.以上都不是11、假設(shè)正在研究數(shù)字電路的可靠性問題。隨著電路的老化和環(huán)境的變化，電路可能會(huì)出現(xiàn)故障。為了提高電路的可靠性，以下哪種方法是有效的？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)，增加備份組件B.定期對(duì)電路進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)C.優(yōu)化電路的工作環(huán)境，減少外界干擾D.以上方法都可以提高數(shù)字電路的可靠性12、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)重要的考慮因素。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法描述中，不正確的是（）A.使用冗余技術(shù)B.優(yōu)化電路設(shè)計(jì)C.降低工作頻率D.減少邏輯門的數(shù)量13、在數(shù)字邏輯的發(fā)展過程中，不斷有新的技術(shù)和方法出現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯發(fā)展趨勢(shì)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.集成度越來(lái)越高，芯片的功能越來(lái)越強(qiáng)大B.工作速度不斷提高，能夠處理更高速的信號(hào)C.功耗越來(lái)越低，符合節(jié)能環(huán)保的要求D.發(fā)展逐漸停滯，已經(jīng)沒有太多的創(chuàng)新空間14、一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，若其滿量程輸出電壓為5V，當(dāng)輸入數(shù)字量為10000000時(shí)，輸出電壓為：（）A.0.5VB.1.25VC.2.5VD.5V15、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與電路的原有狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的說法中，錯(cuò)誤的是（）A.觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元B.計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路C.時(shí)序邏輯電路中一定包含存儲(chǔ)元件D.時(shí)序邏輯電路的輸出與輸入的變化是同步的16、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的乘法器，需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。以下哪種乘法器的實(shí)現(xiàn)方式在速度和面積上可能取得較好的平衡？（）A.基于加法器和移位操作的乘法器B.陣列乘法器，通過硬件陣列實(shí)現(xiàn)C.利用軟件算法在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)乘法D.以上方式在速度和面積上無(wú)法平衡17、在數(shù)字邏輯中，乘法器是實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算的重要電路。以下關(guān)于乘法器實(shí)現(xiàn)方法的描述中，不正確的是（）A.可以使用移位相加的方法B.可以通過硬件電路直接實(shí)現(xiàn)C.乘法器的速度與位數(shù)成正比D.可以使用陣列乘法器提高速度18、數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程的重要基礎(chǔ)，它主要研究數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與分析。在數(shù)字邏輯中，二進(jìn)制數(shù)是最基本的數(shù)值表示形式。以下關(guān)于二進(jìn)制數(shù)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)字B.二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)是2的冪次方C.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)可以通過位權(quán)展開相加的方法D.二進(jìn)制數(shù)在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，規(guī)則比十進(jìn)制數(shù)簡(jiǎn)單，所以在所有情況下都更適合進(jìn)行計(jì)算19、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠根據(jù)地址選擇信號(hào)將輸入數(shù)據(jù)分配到不同輸出端的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)分配器D.數(shù)據(jù)選擇器20、在數(shù)字電路中，對(duì)于一個(gè)8位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù)，其能表示的數(shù)值范圍是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到255二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的信號(hào)調(diào)理中，如放大、濾波等操作的目的和實(shí)現(xiàn)方法。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的比較器的多電源域設(shè)計(jì)中的電源管理策略。3、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，說明如何利用有限狀態(tài)機(jī)（FSM）實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，舉例說明其在通信協(xié)議和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中移位寄存器的存儲(chǔ)容量擴(kuò)展和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的選擇，舉例說明在大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用。5、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的熱仿真中，使用的軟件和仿真流程以及結(jié)果分析。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用T觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模12的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路原理圖。2、（本題5分）使用T觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模18的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路原理圖。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)全加器，能夠進(jìn)行兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位。4、（本題5分）用VerilogHDL描述一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和解密功能的模塊，采用簡(jiǎn)單的加密算法。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算的電路，使用加法器和補(bǔ)碼運(yùn)算，畫出邏輯圖和運(yùn)算過程。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電子系統(tǒng)中的故障診斷和報(bào)警。仔細(xì)分析汽車電子系統(tǒng)的故障模式和診斷算法，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和報(bào)警邏輯，探討如何提高診斷的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。2、（本題10分）設(shè)計(jì)