湖州师范学院《DSP原理及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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《DSP原理及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
总分
得分

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、在数字逻辑设计中，寄存器可以存储数据。一个 8 位寄存器，能够存储的最大二进制数是多少？（ ）
A.255
B.256
C.不确定
D.根据寄存器的类型判断

2、在数字逻辑中，锁存器和触发器都可以存储数据，但它们在工作方式上有一定的区别。锁存器在使能信号有效时，数据可以随时写入；而触发器只有在时钟沿到来时，数据才会被写入。以下关于锁存器和触发器的描述，错误的是：（ ）
A. 锁存器的抗干扰能力比触发器强
B. 触发器比锁存器更适合用于同步系统
C. 锁存器和触发器都可以用于存储一位数据
D. 锁存器的功耗一般比触发器低

3、在数字电路中，同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路各有特点。以下关于它们的比较，不正确的是（ ）
A. 同步时序逻辑电路的工作速度通常比异步时序逻辑电路快
B. 异步时序逻辑电路的设计比同步时序逻辑电路简单
C. 同步时序逻辑电路的抗干扰能力比异步时序逻辑电路强
D. 异步时序逻辑电路不存在时钟偏移问题，而同步时序逻辑电路存在

4、数字逻辑中的 CPLD （复杂可编程逻辑器件）由多个可编程的逻辑块组成。假设设计一个逻辑功能，使用 CPLD 实现，以下哪个因素对于资源利用效率影响较大？（ ）
A. 逻辑块的数量
B. 逻辑块之间的连接方式
C. 输入输出引脚的数量
D. 以上因素都很重要

5、假设要设计一个数字电路来实现一个乘法器，能够将两个 4 位二进制数相乘。以下哪种乘法算法的实现可能是最有效的？（ ）
A. 移位相加乘法算法，通过多次移位和加法实现乘法
B. 阵列乘法器，使用大量的与门和加法器实现并行乘法
C. 查找表乘法器，预先计算并存储乘法结果，通过查找表获取
D. 以上乘法算法的效率相同，可以任意选择

6、考虑一个同步时序逻辑电路，其时钟频率为 100 MHz，若要实现一个周期为 10 μs 的信号，需要多少个时钟周期？（ ）
A. 1000 B. 100 C. 10 D. 1

7、在数字系统中，数字信号具有离散的数值和特定的时间间隔。以下关于数字信号特点的描述中，正确的是（ ）
A. 抗干扰能力强 B. 便于存储和处理 C. 精度高 D. 以上都是

8、在数字电路中，若要对一个 8 位的二进制数进行取模运算，以下哪种方法较为可行？（ ）
A. 使用除法器 B. 通过逻辑运算 C. 利用计数器 D. 以上都不是

9、用卡诺图化简逻辑函数 F(A,B,C,D) = ∑m(0,2,8,10,12,14) ，最简与或表达式为？（ ）
A. B + D B. A + C C. A' + C' D. B' + D'

10、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的可测试性。如果要设计一个易于测试的电路，以下哪种原则是应该遵循的？（ ）
A. 尽量减少内部节点的数量
B. 增加测试点，便于观测内部信号
C. 使电路的功能尽可能简单
D. 以上原则都对提高电路的可测试性有帮助

11、在组合逻辑电路设计中，若要实现两个两位二进制数相加，并产生进位输出，以下哪种逻辑门组合是最合适的？（ ）
A. 与门和或门 B. 异或门和与门 C. 或门和非门 D. 同或门和或门

12、对于一个由 JK 触发器构成的计数器，若要实现计数范围为 0 - 7 的循环计数，J 和 K 的输入应该如何设置？（ ）
A. 特定的逻辑组合 B. 随机设置 C. 保持不变 D. 以上都不对

13、数字逻辑中的计数器可以按照不同的计数方式进行计数。一个模 10 计数器，需要几个触发器来实现？（ ）
A.四个
B.五个
C.不确定
D.根据计数器的类型判断

14、用 8 选 1 数据选择器实现逻辑函数 F = A'B + AB'，需要将函数化为？（ ）
A. 标准与或式 B. 标准或与式 C. 最小项表达式 D. 最大项表达式

15、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

16、在数字电路中，触发器的类型多种多样。以下关于触发器的描述，不正确的是（ ）
A. D 触发器在时钟脉冲的上升沿将输入数据存储到输出端
B. JK 触发器具有置 0 、置 1 、保持和翻转的功能
C. T 触发器在时钟脉冲作用下，输出状态总是翻转
D. 不同类型的触发器可以相互转换

17、考虑一个数字系统，需要对输入的串行数据进行并行转换。如果输入数据的速率较高，为了能够准确地完成转换，以下哪种方法是最合适的？（ ）
A. 使用移位寄存器，逐步移位并存储数据
B. 使用计数器结合逻辑门来实现转换
C. 先将串行数据缓存，然后一次性进行转换
D. 以上方法都无法满足高速转换的要求

18、若一个 D/A 转换器的分辨率为 0.01V，满量程输出为 10V，则其输入数字量的位数至少为：（ ）
A. 8 位 B. 10 位 C. 12 位 D. 16 位

19、考虑一个数字电路中的移位寄存器，它可以实现数据的左移、右移和并行输入输出。如果需要在每个时钟脉冲将数据左移一位，并在最右边补 0 ，以下哪种移位寄存器能够满足这个要求？（ ）
A. 单向移位寄存器，只能左移
B. 双向移位寄存器，可选择左移或右移
C. 环形移位寄存器，数据循环移动
D. 以上移位寄存器都可以实现

20、对于一个由 D 触发器构成的移位寄存器，如果要实现串行输入并行输出，最少需要几个 D 触发器？（ ）
A. 2 B. 4 C. 8 D. 16

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在数字逻辑电路中，说明如何利用触发器实现存储功能，比较不同类型触发器（如 D 触发器、JK 触发器等）的特性和应用场合。

2、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的异步电路的 metastability window（亚稳态窗口），以及如何减小其影响。

3、（本题5分）阐述数字逻辑中计数器的自启动特性和设计方法，通过具体例子说明如何确保计数器能够从任意初始状态进入有效计数状态。

4、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的比较器的精度和分辨率对比较结果的影响。

5、（本题5分）在数字电路设计中，解释如何进行数字逻辑电路的静电防护设计，包括器件选型和电路布局的考虑。

三、设计题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个 19 位二进制数是否为特定类型的合数。

2、（本题5分）设计一个能将 8421 BCD 码转换为 5421 BCD 码的组合逻辑电路，给出逻辑表达式和电路连接。

3、（本题5分）使用 T 触发器设计一个异步时序逻辑电路，实现一个 16 位双向移位寄存器，画出状态转换图和电路。

4、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从 0 到 262143 的计数，并在特定状态下进行计数范围的扩展。

5、（本题5分）使用计数器和译码器设计一个能显示 0 - 99 数字的电路，画出逻辑图和说明工作原理。

四、分析题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）使用比较器和计数器设计一个数字电路，能够实现对输入信号的频率测量和范围判断。分析频率测量的原理和计数器的应用，以及如何通过比较器设置频率范围的阈值，输出相应的判断结果。

2、（本题10分）使用比较器和锁存器设计一个数字电路，能够实现对输入信号的边沿检测和数据锁存。分析边沿检测的原理和锁存器的工作方式，以及如何在电路中准确地捕捉信号的上升沿或下降沿，并可靠地锁存数据。

3、（本题10分）使用移位寄存器和计数器设计一个数字电路，能够实现对输入数据的循环移位和计数功能。分析循环移位和计数的逻辑实现，以及如何通过控制信号灵活地调整移位方向和计数范围。

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