铜陵职业技术学院《数字电路与系统》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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铜陵职业技术学院
《数字电路与系统》2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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、考虑一个数字系统，其中的时序逻辑电路出现了不稳定的输出。经过检查，发现是由于时钟信号的抖动导致的。为了减少时钟抖动的影响，以下哪种方法是可行的？（ ）
A. 使用更稳定的时钟源
B. 增加时钟的缓冲级数
C. 对时钟信号进行滤波处理
D. 以上方法都可以有效地减少时钟抖动的影响

2、对于一个 JK 触发器，当 J = 0，K = 1 时，在时钟脉冲作用下，其输出状态为？（ ）
A. 置 0 B. 置 1 C. 保持不变 D. 翻转

3、在数字电路中，需要存储一位二进制信息。以下哪种存储元件可以实现这个功能，并且具有简单可靠的特点？（ ）
A. 触发器，能够保持状态
B. 寄存器，多位存储单元
C. 计数器，用于计数操作
D. 译码器，将输入编码转换为输出

4、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. 0000
B. 1111
C. 1000
D. 0111

5、在数字电路的测试中，故障诊断是一项重要的任务。以下关于数字电路故障诊断的方法，不正确的是（ ）
A. 可以通过观察电路的输出信号来判断是否存在故障
B. 可以使用逻辑分析仪来检测电路中的信号
C. 对电路进行仿真可以预测可能出现的故障
D. 故障诊断只能在电路制作完成后进行，无法在设计阶段进行

6、考虑数字电路中的比较器，假设需要比较两个 8 位二进制数的大小。以下哪种比较器结构在速度和复杂度上能够取得较好的平衡？（ ）
A. 串行比较器
B. 并行比较器
C. 分级比较器
D. 以上比较器均可

7、数字逻辑中的格雷码具有相邻编码值只有一位变化的特点。假设从二进制编码 000 转换为格雷码，转换后的结果是什么？（ ）
A. 000
B. 001
C. 100
D. 010

8、在数字逻辑中，竞争冒险现象是需要关注的问题。以下关于竞争冒险的产生原因，描述不正确的是（ ）
A. 由于信号传输延迟导致输入信号到达逻辑门的时间不同
B. 逻辑门的传输延迟是竞争冒险产生的主要原因
C. 当多个输入信号同时变化时容易产生竞争冒险
D. 只要逻辑电路设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象

9、在数字逻辑的设计过程中，化简逻辑函数是一个重要的步骤。以下关于逻辑函数化简的方法，错误的是（ ）
A. 可以使用卡诺图来化简逻辑函数，直观且方便
B. 公式法化简逻辑函数需要熟练掌握逻辑代数的基本公式和定理
C. 化简后的逻辑函数一定是最简形式，不能再进行进一步的优化
D. 不同的化简方法可能得到相同的最简逻辑函数表达式

10、组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路的描述，错误的是（ ）
A. 加法器、编码器和译码器都属于组合逻辑电路
B. 组合逻辑电路不存在反馈回路
C. 组合逻辑电路的输出会随着输入的变化立即改变
D. 组合逻辑电路的设计不需要考虑时序问题

11、对于一个由多个触发器组成的同步时序电路，若其中一个触发器出现故障，会对整个电路的工作产生怎样的影响？（ ）
A. 部分功能失效 B. 完全停止工作 C. 输出错误结果 D. 以上都有可能

12、在数字电路中，使用加法器实现两个 8 位有符号数的加法运算，若最高位产生进位，那么这个进位表示什么？（ ）
A. 溢出 B. 正常进位 C. 错误 D. 以上都不对

13、在数字逻辑电路中，竞争和冒险现象可能会导致输出出现不稳定的情况。假设一个组合逻辑电路中存在竞争冒险，为了消除这种现象，可以采取以下哪种措施？（ ）
A. 增加冗余项
B. 改变电路的逻辑结构
C. 引入滤波电容
D. 以上方法都可以有效地消除竞争冒险

14、在数字逻辑中，计数器是常见的时序逻辑电路。如果要设计一个模 10 的计数器，也就是从 0 计数到 9 后重新回到 0 ，以下哪种方法是可行的？（ ）
A. 使用 4 个触发器，通过反馈逻辑实现
B. 使用 5 个触发器，按照特定顺序连接
C. 使用 10 个触发器，每个对应一个计数状态
D. 无法用常见的数字逻辑器件实现模 10 计数器

15、在数字逻辑中，组合逻辑电路的冒险现象可以通过多种方法进行消除。假设我们正在尝试消除冒险。以下关于冒险消除的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. 增加冗余项可以消除逻辑函数中的冒险，但可能会增加电路的复杂性
B. 引入选通脉冲可以在关键信号稳定时进行输出，避免冒险
C. 更改逻辑设计，使其在输入变化时不会产生过渡状态，可以消除冒险
D. 冒险现象是组合逻辑电路固有的，无法完全消除，只能尽量减少其影响

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）阐述数字逻辑中编码器和译码器的面积和速度的权衡，举例说明在不同应用场景中的优化策略。

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）详细阐述在数字电路的时序约束中，如何设置时钟周期、建立时间和保持时间等参数。

三、分析题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，将一个 8 位的二进制数进行奇偶校验位的添加。详细阐述奇偶校验的原理和算法，通过逻辑表达式和真值表进行分析，并画出逻辑电路图。分析奇偶校验在数据传输和存储中的作用和局限性。

2、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的 8 位二进制数进行逻辑取反操作，并输出结果。仔细说明逻辑取反的规则和电路实现方式，考虑如何处理输入数据的位宽变化和扩展。

3、（本题5分）有一个数字电路，使用 JK 触发器和与非门实现有限状态机（FSM），用于控制一个简单的自动售货机系统。分析 FSM 的状态转换和输出逻辑，给出状态图和逻辑表达式。通过具体的购买操作，验证 FSM 的功能和正确性。

4、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于将 BCD 码转换为二进制码。仔细分析转换过程中的算法和逻辑操作，解释电路中各个模块的功能和相互关系，研究不同 BCD 编码方式对转换电路的影响。

5、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对卫星通信信号的解调和解码。全面分析卫星通信的特点和协议要求，讨论如何通过数字逻辑实现信号的捕获、跟踪和数据恢复。

四、设计题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）设计一个全加器，实现三个一位二进制数的相加，并输出和与进位。

2、（本题10分）设计一个能将二进制码转换为格雷码的电路，使用逻辑门实现，画出逻辑图和转换过程。

3、（本题10分）使用 JK 触发器和逻辑门设计一个能实现数据锁存功能的电路，画出逻辑图和说明其工作过程。

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