站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共2頁南充電影工業(yè)職業(yè)學(xué)院《數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、考慮數(shù)字邏輯中的可編程邏輯器件（PLD），假設(shè)需要快速實(shí)現(xiàn)一個特定的數(shù)字邏輯功能。以下關(guān)于PLD的特點(diǎn)和使用，哪個說法是正確的（）A.編程復(fù)雜，不適合快速開發(fā)B.靈活性高，可以重復(fù)編程C.成本高昂，不適合小規(guī)模應(yīng)用D.以上說法都不正確2、在數(shù)字電路的測試中，故障診斷是一項(xiàng)重要的任務(wù)。以下關(guān)于數(shù)字電路故障診斷的方法，不正確的是（）A.可以通過觀察電路的輸出信號來判斷是否存在故障B.可以使用邏輯分析儀來檢測電路中的信號C.對電路進(jìn)行仿真可以預(yù)測可能出現(xiàn)的故障D.故障診斷只能在電路制作完成后進(jìn)行，無法在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行3、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，寄存器可以存儲數(shù)據(jù)。一個8位寄存器，能夠存儲的最大二進(jìn)制數(shù)是多少？（）A.255B.256C.不確定D.根據(jù)寄存器的類型判斷4、在數(shù)字邏輯中，若要判斷一個二進(jìn)制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，可以通過檢查其最低位的值。若最低位為1，則該數(shù)為：（）A.奇數(shù)B.偶數(shù)C.無法確定D.取決于其他位的值5、假設(shè)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(shí)時(shí)計(jì)算控制量并輸出。由于系統(tǒng)對響應(yīng)時(shí)間要求極高，需要采用并行處理和流水線技術(shù)來提高計(jì)算速度。以下哪種數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式能夠滿足這種高速實(shí)時(shí)計(jì)算的需求？（）A.專用集成電路（ASIC）B.復(fù)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）6、考慮一個復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，其中包含多個子模塊。為了確保各個子模塊之間能夠正確地通信和協(xié)調(diào)工作，通常會使用一些控制信號。如果要產(chǎn)生一個同步的控制信號，使得多個子模塊在特定的時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行特定的操作，以下哪種方法是最可靠的？（）A.使用一個單獨(dú)的時(shí)鐘源，通過分頻產(chǎn)生控制信號B.利用組合邏輯電路根據(jù)輸入條件生成控制信號C.隨機(jī)生成控制信號，依靠系統(tǒng)的容錯能力來保證正確運(yùn)行D.以上方法都不可靠，無法實(shí)現(xiàn)同步控制7、數(shù)字邏輯中的移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和移位操作。假設(shè)一個8位的串行輸入并行輸出移位寄存器，在時(shí)鐘脈沖的作用下，依次輸入數(shù)據(jù)10110101。當(dāng)完成輸入后，并行輸出的數(shù)據(jù)是什么？（）A.10110101B.01011010C.10101101D.011010118、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別在于時(shí)序邏輯電路包含存儲元件，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)，不正確的是（）A.時(shí)序邏輯電路需要時(shí)鐘信號來同步操作B.時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)比組合邏輯電路更復(fù)雜C.由于存在存儲元件，時(shí)序邏輯電路的功耗通常比組合邏輯電路低D.時(shí)序邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)具有記憶功能的邏輯操作9、若一個計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)從0000依次遞增到1111，然后又回到0000重新開始計(jì)數(shù)，這是一個多少進(jìn)制的計(jì)數(shù)器？（）A.4B.8C.10D.1610、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)是一個重要的方面。以下關(guān)于數(shù)字邏輯在計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)中的應(yīng)用，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯用于實(shí)現(xiàn)存儲單元的讀寫控制和地址譯碼B.存儲芯片內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)大量運(yùn)用了數(shù)字邏輯技術(shù)C.數(shù)字邏輯在提高存儲系統(tǒng)的速度和容量方面沒有作用D.不同類型的存儲器，如RAM和ROM，其內(nèi)部的數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式有所不同11、編碼器的功能是將輸入的信號轉(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.普通編碼器在多個輸入同時(shí)有效時(shí)可能會產(chǎn)生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對優(yōu)先級高的輸入進(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12、對于一個由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D觸發(fā)器？（）A.2B.3C.4D.513、數(shù)字邏輯中的乘法器可以通過不同的方式實(shí)現(xiàn)。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪個步驟是關(guān)鍵？（）A.確定移位的次數(shù)B.控制加法的順序C.處理乘法的符號D.以上步驟都很關(guān)鍵14、在數(shù)字邏輯的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對于學(xué)生理解和掌握知識非常重要。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的描述，錯誤的是（）A.實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生驗(yàn)證理論知識，提高動手能力B.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)通常包括硬件實(shí)驗(yàn)和軟件仿真實(shí)驗(yàn)C.在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自由修改實(shí)驗(yàn)設(shè)備和參數(shù)，無需遵循任何規(guī)則D.實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫有助于學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題并提出改進(jìn)方案15、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的有效工具。卡諾圖通過相鄰最小項(xiàng)的合并來實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡。對于一個具有4個變量的邏輯函數(shù)，其卡諾圖中相鄰的兩個最小項(xiàng)可以合并消去：（）A.0個變量B.1個變量C.2個變量D.3個變量16、對于一個T觸發(fā)器，當(dāng)T=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的功能是：（）A.保持B.置0C.置1D.翻轉(zhuǎn)17、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要對電路的性能進(jìn)行評估和優(yōu)化。性能指標(biāo)包括延遲、功耗、面積等。為了降低延遲，可以采用流水線技術(shù)。以下關(guān)于流水線技術(shù)的描述，錯誤的是：（）A.可以提高系統(tǒng)的吞吐量B.會增加系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度C.每個階段的處理時(shí)間必須相同D.可以減少每個指令的執(zhí)行時(shí)間18、數(shù)字邏輯中的寄存器可以用于存儲數(shù)據(jù)和移位操作。一個雙向移位寄存器，在時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，可以進(jìn)行左移和右移操作。如果當(dāng)前寄存器的值為1010，控制信號為左移，輸入為1，時(shí)鐘上升沿到來后，寄存器的值會變成什么？（）A.0101B.1101C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷19、在一個數(shù)字電路中，出現(xiàn)了信號的延遲問題，影響了電路的性能。以下哪種方法可能有助于減少信號延遲？（）A.優(yōu)化電路布局，減少連線長度B.選擇速度更快的邏輯器件C.采用流水線技術(shù)，將復(fù)雜操作分解為多個階段D.以上方法都可以嘗試20、在數(shù)字邏輯中，對于一個時(shí)序邏輯電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是分析和設(shè)計(jì)的重要工具。假設(shè)給定一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，以下哪種方法可以最準(zhǔn)確地判斷該電路的功能是否正確？（）A.對照輸入輸出關(guān)系表進(jìn)行檢查B.進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算C.通過硬件實(shí)現(xiàn)并實(shí)際測試D.憑借經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷21、對于一個由JK觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序電路，若要實(shí)現(xiàn)一個模5的計(jì)數(shù)器，J和K的輸入應(yīng)該如何設(shè)置？（）A.特定的邏輯組合B.隨機(jī)設(shè)置C.保持不變D.以上都不對22、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)大4倍，可采用的方法是：（）A.左移2位B.右移2位C.乘以4D.除以423、對于一個JK觸發(fā)器，當(dāng)J=1，K=1，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)將：（）A.翻轉(zhuǎn)B.置0C.置1D.保持不變24、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它具有記憶功能，能夠存儲過去的輸入信息。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本存儲單元，常見的有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等B.時(shí)序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關(guān)C.時(shí)序邏輯電路可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)表等方式進(jìn)行描述D.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)比組合邏輯電路簡單，不需要考慮復(fù)雜的時(shí)序關(guān)系25、考慮一個數(shù)字電路中的比較器，用于比較兩個二進(jìn)制數(shù)的大小。如果要比較兩個8位的二進(jìn)制數(shù)，以下哪種比較器的設(shè)計(jì)方案可能是最直接有效的？（）A.使用多個1位比較器級聯(lián)B.構(gòu)建一個專用的8位比較器電路C.通過邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)比較功能D.利用計(jì)數(shù)器判斷兩個數(shù)的大小二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析邏輯電路的功耗分布，找出主要的功耗來源。2、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋加法器和減法器的實(shí)現(xiàn)原理，分析它們在計(jì)算機(jī)算術(shù)運(yùn)算中的重要性。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)條件的復(fù)雜邏輯。4、（本題5分）詳細(xì)說明在多路選擇器的并行數(shù)據(jù)選擇應(yīng)用中，如何根據(jù)多個控制信號選擇不同的并行數(shù)據(jù)輸入。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個能產(chǎn)生多種不同頻率脈沖信號的電路，畫出邏輯圖和說明工作原理。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個能對5位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作的組合邏輯電路，給出邏輯表達(dá)式和電路連接。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到59的計(jì)數(shù)，并在特定狀態(tài)下暫停計(jì)數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?位二進(jìn)制數(shù)拆分為兩個4位二進(jìn)制數(shù)，并分別進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出結(jié)果為8位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個譯碼器，將11位二進(jìn)制輸入信號譯碼為2048個輸出信號。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個簡單的數(shù)字信號去噪電路，例如基于小波變換的去噪。深入分析去噪算法的邏輯實(shí)現(xiàn)和效果，解釋如何選擇合適的小波基和閾值，研究在不同信號類型