2013 数字电路设计试卷答案.doc

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1、北京航空航天大学2012 2013 学年第 二 学期电子电路设计训练期末考试试卷（ 2013 年 6 月 22 日）班级：_；学号：_；姓名：_；成绩：_（宋体五号字）注意事项：1、本试卷为闭卷考试；2、解答问题时，请给出必要的步骤，并注意结构完整；3、请直接在试卷上作答；4、模拟部分和数字部分分别计分。总计分栏：模拟部分（50分）数字部分（50分）合计A 模拟部分 （共50分）计分栏1(2分)2(2分)3(3分)4(3分)5(3分)6(2分)7(12分)8(5分)9(18分)合计正题：（宋体五号字）（题单形式）一、 （ 分）二、 （ 分）B 数字部分 （共50分）计分栏一(5分)二(5分)三

2、(18分)四(22分)合计一、选择题（共5分，每空1分）1 综合是EDA设计流程的关键步骤，在下面对综合的描述中，_D_是错误的。A.综合就是把抽象设计层次中的一种表示转化成另一种表示的过程；B.综合就是将电路的高级语言转化成低级的，可与FPGA/CPLD的基本结构相映射的网表文件；C.综合就是将行为描述逻辑转换成门级结构表示的一个映射过程；D.综合可理解为，用电路网表文件表示软件描述与给定硬件结构的映射过程，并且这种映射关系是唯一的。2 不完整的IF语句，其综合结果可实现_A_。A.时序逻辑电路B.组合逻辑电路C.双向电路D.三态控制电路3 P、Q、R都是同样大小的存储器类型变量，下面_C_

3、表达式是正确的。A.regn-1:0 Pm:1, Q, RB.regn-1:0 m:1 P, Q, RC.regn-1:0 Pm:1, Qm:1, Rm:1D.regn-1:0 m:1P, m:1Q, m:1R4 下列程序中，always状态将描述一个带异步Nreset和Nset输入端的上升沿触发器，则下面_D_表述是正确的。always( )if(!Nreset)Q=0;else if(Nset)Q=1;elseQ=D;A.posedge Nreset or posedge Clock or negedge NsetB.negedge Nreset or posedge Clock or n

4、egedge NsetC.negedge Nreset or negedge Clock or posedge NsetD.negedge Nreset or posedge Clock or posedge Nset5 下列表达式中正确的是_C_。A.4b1010 & 4b1101 = 1b1;B.4b1100 = 1b1;C.!4b1011 | !4b0000 = 1b1;D.&4b1101 = 1b1;二、填空题（共5分，每空1分）1 相对于VHDL，Verilog HDL在语法结构方面更加灵活，同时对于不同的行为抽象级别（系统级、算法级等），Verilog HDL在_开关电路级_层面比

5、VHDL的描述能力更强。2 状态机按照输出逻辑可以分为两种，一种称为_Mealy_状态机，其时序逻辑的输出不仅取决于当前状态，还取决于输入；另一种称为_Moore_状态机，其时序逻辑的输出只取决于当前状态。3 下面程序中，语句_4、5、6、11_是并行执行，语句_8、9_是顺序执行。 module M(); 1 input . ; 2 output ； 3 reg a,b； 4 always(.) 5 assign f=c&d; 6 always(.) 7 begin 8 a=.； 9 b=.； 10 end 11 mux mux1(out,in0,in1); endmodule三、电路及时序

6、分析题（共18分）1 请利用行为描述的方式设计一个1位D触发器，包括一个异步清零端clr，一个时钟接入端clk，一个数据输入端d，一个数据输出端q，一个数据输出反向端qb；基于此，利用模块实例化的方法设计一个4位的移位寄存器，clrb是全局清零信号，clk是全局时钟，IN为串行输入信号，Q为输出信号。（8分）module D_FF (d, clr, clk, q, qb ); module shifter(IN, clrb, clk, Q); input d, clk, clr; input IN, clk, clrb;output q, qb;output 3:0 Q;reg q;D_FF

7、D1(IN, clrb, clk, Q0,),assign qb = q;D2(Q0, clrb, clk, Q1,),always ( posedge clk or negedge clr)D3(Q1, clrb, clk, Q2,),beginD3(Q2, clrb, clk, Q3,);if(!clr)endmoduleQ = 0; elseQ = D;endendmodule 2 设计如下码型变换器，并将图中输出信号的波形补充完整。输入信号RST（复位信号），CLK（时钟信号，与数据X同步），X（输入待处理信号），Y（输出）。（异或运算：两个输入相同则输出0，不同则输出1，Z-1运算：

8、信号延迟一个时钟输出）。注：复位之前输出信号的状态即波形图中黑色区域为未知状态）。（10分）module CodeTrans(RST, CLK, X, Y );input RST, CLK, X;output Y;reg Y;always ( posedge CLK)beginif(RST)Y = 0; elseY = YX;endendmodule 四、电路设计题（共22分）1 设计一个5分频电路（输出信号的频率为输入信号频率的1/5倍），使输出信号相邻的两个时钟周期，占空比分别为3:2和2:3，即如果当前输出信号周期的高电平比低电平长一个时钟周期，则下一个输出信号的周期高电平时间应该比低电

9、平短一个周期。（输入信号为rst（异步重置，低电平有效），clk，输出为out）。（6分）module FenPin(rst, clk, out );input rst, clk;output out;reg out;reg3:0 count;always ( posedge clk or negedge clr)beginif(!clr)count = 4d0; else if(count=4d9)count = 4d0;elsecount=count+1;if(!clr)out = 0;else if(count=4d0 | count=4d3 | count=4d5 | count=4d

10、7)out = out;endendmodule 2 设计一个密码锁，密码控制电路由一个密码校验模块和时序控制模块组成。打开密码锁时，需先按“#”号（送往时序控制模块），时序控制模块开始30s计时，如果输入时间超过30s，则自动清零，需重新按“#”号开启下一个开锁过程；如果在30s以内，密码输入完毕，则按“OK”按钮（送往密码校验模块和时序控制模块），当密码校验模块返回密码正确，则密码锁被打开，直到密码箱关闭并送给时序控制模块close信号；如果密码校验错误，则密码清零，需重新输入密码，并且计时初值恢复到30s。（共16分）1） 根据题干信息，设计该密码锁时序控制模块的状态转移图。（8分）a)

11、 输入端口：n clk时钟信号（假设时钟频率100Hz）n p1“#”电平（电平信号，高电平有效，手离开按钮信号消失）n p2“OK”电平（电平信号，高电平有效，手离开按钮信号消失）n CRC交验结果（电平信号，高电平有效，并假定校验稳态输出时间在一个时钟周期以内）n close密码锁关闭信号（电平信号，高电平有效）b) 输出端口：n open开锁信号（电平信号，高电平有效）c) 中间变量：n count计数器值2） 为了实现密码管理功能增强，约定密码校验时，最多只能连续输入3次错误密码，否则密码锁将被锁定1小时后才能恢复正常，请根据题干信息，对1）问中的状态转移图进行修正，可以增加中间变量flag用于错误密码校验计数。（8分）