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，共3頁河北工程大學(xué)

《數(shù)字邏輯與設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，數(shù)字邏輯可以用于圖像的采集、存儲(chǔ)和處理。以下關(guān)于數(shù)字邏輯在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用，錯(cuò)誤的是（）A.圖像傳感器輸出的模擬信號(hào)可以通過數(shù)字邏輯電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)B.數(shù)字邏輯可以用于圖像的壓縮和加密，提高圖像的傳輸和存儲(chǔ)效率C.圖像的濾波、邊緣檢測(cè)等處理算法可以完全由數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)D.數(shù)字邏輯在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用主要是輔助性的，不是核心部分2、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3、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種重要的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.有限狀態(tài)機(jī)可以分為摩爾型和米利型B.摩爾型有限狀態(tài)機(jī)的輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)C.米利型有限狀態(tài)機(jī)的輸出只取決于輸入D.有限狀態(tài)機(jī)可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來描述4、對(duì)于一個(gè)異步清零的計(jì)數(shù)器，清零信號(hào)的有效時(shí)間應(yīng)該滿足什么條件？（）A.小于時(shí)鐘周期B.大于時(shí)鐘周期C.與時(shí)鐘周期無關(guān)D.以上都不對(duì)5、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)前輸入，還與之前的狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的描述，不正確的是（）A.觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元B.計(jì)數(shù)器和寄存器都是常見的時(shí)序邏輯電路C.時(shí)序邏輯電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換D.時(shí)序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的6、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2557、編碼器的功能是將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。以下關(guān)于編碼器的描述，不正確的是（）A.普通編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出B.優(yōu)先編碼器會(huì)對(duì)優(yōu)先級(jí)高的輸入進(jìn)行編碼輸出C.編碼器可以將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.編碼器的輸入數(shù)量和輸出編碼的位數(shù)是固定的8、考慮一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，其時(shí)鐘頻率為100MHz，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期為10μs的信號(hào)，需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？（）A.1000B.100C.10D.19、譯碼器是編碼器的逆過程，它將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。以下關(guān)于譯碼器的說法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為多個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼值B.二進(jìn)制譯碼器的輸入編碼位數(shù)和輸出信號(hào)數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器在數(shù)字電路中常用于地址譯碼和數(shù)據(jù)選擇D.譯碼器的輸出信號(hào)總是相互獨(dú)立，不會(huì)存在相互影響的情況10、在組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)四選一的數(shù)據(jù)選擇器，最少需要使用幾個(gè)二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.511、在數(shù)字電路中，使用ROM（只讀存儲(chǔ)器）存儲(chǔ)一個(gè)8位的乘法表，需要多大容量的ROM？（）A.8×8位B.8×16位C.16×8位D.16×16位12、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）在數(shù)字系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用。以下關(guān)于RAM特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.讀寫速度比ROM快B.存儲(chǔ)的內(nèi)容在斷電后不會(huì)丟失C.可以隨機(jī)地進(jìn)行讀寫操作D.容量通常比ROM大13、當(dāng)研究數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器時(shí)，假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠從0計(jì)數(shù)到15的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。以下哪種計(jì)數(shù)器類型可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，并且在計(jì)數(shù)過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計(jì)數(shù)器B.同步計(jì)數(shù)器C.加法計(jì)數(shù)器D.減法計(jì)數(shù)器14、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生101010序列的數(shù)字電路，最簡(jiǎn)的方法是使用：（）A.計(jì)數(shù)器B.移位寄存器C.數(shù)據(jù)選擇器D.編碼器15、對(duì)于一個(gè)異步復(fù)位的觸發(fā)器，復(fù)位信號(hào)的撤銷時(shí)間與時(shí)鐘脈沖的關(guān)系會(huì)影響觸發(fā)器的狀態(tài)嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.有時(shí)會(huì)D.以上都不對(duì)16、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若輸入信號(hào)在時(shí)鐘脈沖有效沿之后發(fā)生變化，對(duì)輸出有影響嗎？（）A.有B.沒有C.不確定D.以上都有可能17、在數(shù)字電路中，若要對(duì)一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作，以下哪種方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通過邏輯運(yùn)算D.以上都不是18、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼壓縮，以減少存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬。以下哪種編碼壓縮方法在數(shù)據(jù)重復(fù)性較高的情況下效果較好？（）A.哈夫曼編碼B.算術(shù)編碼C.行程編碼D.以上編碼方法的效果相同，與數(shù)據(jù)特點(diǎn)無關(guān)19、對(duì)于一個(gè)由D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器，若要實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)，至少需要幾個(gè)D觸發(fā)器？（）A.2B.3C.4D.520、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實(shí)現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡(jiǎn)B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)行任何化簡(jiǎn)C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言描述一個(gè)同步FIFO的實(shí)現(xiàn)過程。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)加法器的進(jìn)位選擇結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)算速度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式切換功能。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)乘法器的陣列乘法結(jié)構(gòu)。5、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象，并通過修改邏輯表達(dá)式消除。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為余3循環(huán)碼的組合邏輯電路，輸入為8位二進(jìn)制碼，給出邏輯表達(dá)式和電路實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制電路，根據(jù)投入的貨幣和選擇的商品輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)4個(gè)控制信號(hào)從16個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。4、（本題5分）使用門電路設(shè)計(jì)一個(gè)一位全加器，要求畫出邏輯電路圖，并列出其真值表，分析其功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，將16個(gè)輸入信號(hào)編碼為4位二進(jìn)制輸出信號(hào)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）使用編碼器和解碼器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮。分析數(shù)據(jù)壓縮的算法和編解碼的邏輯，以及如何在有限的資源下實(shí)現(xiàn)高效的壓縮比和還原精度。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯