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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