湖南科技學院《數(shù)字信號處理》2023-2024學年第二學期期末試卷

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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25個小題，每小題1分，共25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、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的輸入為8位二進制數(shù)，若要對其進行奇偶校驗并產(chǎn)生校驗位，以下哪種方式能夠在硬件實現(xiàn)上更節(jié)省資源？（）A.使用組合邏輯電路B.使用時序邏輯電路C.使用計數(shù)器D.使用移位寄存器2、對于一個8位的串行加法器，完成一次加法運算所需的時間是并行加法器的：（）A.8倍B.1/8C.2倍D.1/23、對于一個JK觸發(fā)器，若J=1，K=0，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉4、二進制編碼是數(shù)字系統(tǒng)中表示信息的重要方式。關于二進制編碼，以下說法不正確的是（）A.8421碼是一種常見的有權碼B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位不同C.余3碼是一種無權碼D.無論采用哪種編碼方式，都能唯一表示所有的十進制數(shù)5、一個4位的并行加法器，若采用先行進位方式，其運算速度比串行進位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.無法比較6、在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進行數(shù)值的比較和判斷。比較器可以用于比較兩個數(shù)字的大小。一個4位數(shù)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7、已知一個邏輯函數(shù)的表達式為F=A⊕B⊕C⊕D，若A=1，B=0，C=1，D=0，則F的值為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對8、在數(shù)字邏輯中，數(shù)字信號的傳輸會受到噪聲的影響。以下關于數(shù)字信號抗噪聲性能的描述中，錯誤的是（）A.數(shù)字信號的幅度越大，抗噪聲性能越好B.數(shù)字信號的頻率越高，抗噪聲性能越好C.采用編碼方式可以提高數(shù)字信號的抗噪聲性能D.增加信號的冗余度可以提高抗噪聲性能9、假設在一個自動化控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)多個傳感器的輸入實時計算控制量并輸出。由于系統(tǒng)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(shù)字邏輯實現(xiàn)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(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）D.微控制器（MCU）10、數(shù)字系統(tǒng)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(shù)字系統(tǒng)。以下關于數(shù)字系統(tǒng)設計的描述，哪一項是不準確的？（）A.首先需要明確系統(tǒng)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(tǒng)的功能正確無誤D.數(shù)字系統(tǒng)的設計不需要考慮成本和可維護性，只要功能實現(xiàn)即可11、數(shù)字邏輯中的加法器可以實現(xiàn)兩個二進制數(shù)的相加。一個4位二進制加法器，當兩個輸入都為最大的4位二進制數(shù)時，輸出結果會產(chǎn)生進位嗎？（）A.會產(chǎn)生進位B.不會產(chǎn)生進位C.不確定D.根據(jù)加法器的類型判斷12、用8選1數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B+AB'，需要將函數(shù)化為？（）A.標準與或式B.標準或與式C.最小項表達式D.最大項表達式13、數(shù)字邏輯中的CPLD（復雜可編程邏輯器件）由多個可編程的邏輯塊組成。假設設計一個邏輯功能，使用CPLD實現(xiàn)，以下哪個因素對于資源利用效率影響較大？（）A.邏輯塊的數(shù)量B.邏輯塊之間的連接方式C.輸入輸出引腳的數(shù)量D.以上因素都很重要14、假設正在分析一個組合邏輯電路的功能，已知其輸入為A、B、C，輸出為Y。通過真值表得到了輸入和輸出的對應關系。以下哪種方法可以最直觀地描述該電路的邏輯功能？（）A.邏輯表達式，用與、或、非等運算表示B.邏輯電路圖，展示門電路的連接C.波形圖，顯示輸入輸出隨時間的變化D.文字描述，詳細說明輸入輸出的關系15、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路。以下關于計數(shù)器功能和特點的描述中，錯誤的是（）A.用于對脈沖信號進行計數(shù)B.可以按照二進制或其他進制進行計數(shù)C.計數(shù)器的計數(shù)長度是固定不變的D.可以通過級聯(lián)實現(xiàn)更大規(guī)模的計數(shù)16、在復雜的數(shù)字系統(tǒng)中，常常采用層次化設計方法。以下關于層次化設計的描述，正確的是（）A.層次化設計將系統(tǒng)劃分為多個層次，每個層次完成特定的功能B.層次化設計可以提高系統(tǒng)的設計效率和可維護性C.不同層次之間通過明確的接口進行通信和交互D.層次化設計是一種自頂向下的設計方法，不支持自底向上的設計過程17、在數(shù)字電路中，使用硬件描述語言（HDL）可以描述數(shù)字邏輯電路。假設使用VerilogHDL描述一個2選1多路復用器，以下哪種描述方式是正確的？（）A.always語句B.assign語句C.case語句D.以上都可以18、用3線-8線譯碼器和與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B'C+ABC'，需要幾片譯碼器？（）A.1B.2C.3D.419、數(shù)字邏輯中的譯碼器可以將輸入的二進制代碼轉換為特定的輸出信號。一個3線-8線譯碼器，當輸入為特定的二進制代碼時，有幾個輸出為高電平？（）A.一個B.兩個C.不確定D.根據(jù)具體情況判斷20、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)進行處理。如果要將十進制數(shù)25轉換為二進制，以下哪種方法是正確的？（）A.11001B.10100C.11010D.1001121、在一個數(shù)字電路中，需要對多個輸入信號進行優(yōu)先級編碼。以下哪種編碼器可能是最適合的？（）A.普通二進制編碼器，對輸入信號進行直接編碼B.優(yōu)先編碼器，能夠根據(jù)輸入信號的優(yōu)先級進行編碼C.格雷碼編碼器，輸出具有良好容錯性的編碼D.以上編碼器都不適合進行優(yōu)先級編碼22、譯碼器則是編碼器的逆過程，它將輸入的二進制編碼轉換為對應的輸出信號。一個3線-8線譯碼器，當輸入編碼為101時，其輸出的有效信號為：（）A.第5個輸出端B.第6個輸出端C.第7個輸出端D.第8個輸出端23、考慮一個具有異步清零和同步置數(shù)功能的計數(shù)器，當清零信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)將：（）A.立即變?yōu)?B.在時鐘上升沿變?yōu)?C.保持不變D.不確定24、已知一個數(shù)字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗組成，當電路的工作頻率增加時，哪種功耗會顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動態(tài)功耗C.靜態(tài)和動態(tài)功耗都會增加D.靜態(tài)和動態(tài)功耗都不變25、假設要設計一個數(shù)字電路來檢測一個8位二進制數(shù)中1的個數(shù)是否大于4。以下哪種方法可能是最有效的？（）A.使用逐位判斷和計數(shù)器來統(tǒng)計1的個數(shù)，然后進行比較B.將二進制數(shù)轉換為十進制，然后與4比較C.通過復雜的邏輯運算直接得出結果，不進行計數(shù)D.無法通過簡單的數(shù)字電路實現(xiàn)此功能二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的時鐘同步和異步操作的特點和應用場景，舉例說明其選擇依據(jù)。2、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的電磁兼容性整改中，針對超標問題的解決措施。3、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個狀態(tài)機的狀態(tài)跳轉的條件判斷優(yōu)化。4、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的比較器的高速設計挑戰(zhàn)和解決方案。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用JK觸發(fā)器設計一個異步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個14位雙向移位寄存器，畫出狀態(tài)轉換圖和電路。2、（本題5分）使用JK觸發(fā)器設計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模19的計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉換圖和電路連接。3、（本題5分）使用T觸發(fā)器設計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模8的環(huán)形計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉換圖和電路原理圖。4、（本題5分）設計一個譯碼器，將6位二進制輸入信號譯碼為64個輸出信號。5、（本題5分）設計一個組合邏輯電路，實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的減法運算，輸出結果為5位二進制數(shù)，同時給出真值表和邏輯表達式。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(shù)字電路，能夠對輸入的兩個16位二進制數(shù)進行大小比較，并按照從大到小的順序輸出。深入分析比較和排序的邏輯過程，說明電路中如何實現(xiàn)比較和交換操作?？紤]如何優(yōu)化電路以減少比較次數(shù)和提高排