云南大學(xué)滇池學(xué)院《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁云南大學(xué)滇池學(xué)院

《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》2023-2024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20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、單片機在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，需要具備較高的可靠性和穩(wěn)定性。假設(shè)我們設(shè)計的單片機控制系統(tǒng)工作在惡劣的電磁環(huán)境中，以下關(guān)于提高系統(tǒng)抗干擾能力的措施，哪一項是關(guān)鍵的？（）A.增加電源濾波電路，提高電源穩(wěn)定性B.優(yōu)化軟件算法，減少計算錯誤C.提高單片機的工作頻率D.以上選項都不是，惡劣環(huán)境下無法保證系統(tǒng)正常工作2、單片機的I/O端口配置是實現(xiàn)與外部設(shè)備通信的關(guān)鍵。假設(shè)我們要將一個I/O端口設(shè)置為輸入模式，并且具有上拉電阻功能。以下關(guān)于端口配置寄存器的設(shè)置，哪一項是正確的？（）A.將相應(yīng)的位設(shè)置為0，同時使能上拉電阻B.將相應(yīng)的位設(shè)置為1，同時使能上拉電阻C.只需要將相應(yīng)的位設(shè)置為0，上拉電阻會自動啟用D.只需要將相應(yīng)的位設(shè)置為1，上拉電阻會自動啟用3、在單片機的看門狗（Watchdog）機制應(yīng)用中，它可以有效地防止系統(tǒng)死機和異常。假設(shè)我們正在開發(fā)一個對可靠性要求極高的工業(yè)控制單片機系統(tǒng)。關(guān)于看門狗的配置和使用，以下哪種方式是最為合適的？（）A.不啟用看門狗功能，認為系統(tǒng)不會出現(xiàn)異常情況B.啟用看門狗功能，但設(shè)置不合理的超時時間，無法有效檢測系統(tǒng)故障C.合理設(shè)置看門狗的超時時間，并在程序正常運行時及時喂狗，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常時能夠及時復(fù)位，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性D.隨意設(shè)置看門狗參數(shù)，不考慮其對系統(tǒng)的影響4、在單片機的ADC（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換）模塊使用中，假設(shè)我們要測量一個0-5V的模擬電壓信號，并要求轉(zhuǎn)換精度達到10位。以下關(guān)于ADC配置和轉(zhuǎn)換結(jié)果處理的描述，哪一項是準確的？（）A.配置ADC的參考電壓為5V，通過讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器得到數(shù)字值并進行計算B.參考電壓可以任意設(shè)置，不影響轉(zhuǎn)換精度C.ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果無需處理，直接使用D.10位精度無法滿足要求，需要使用更高精度的ADC芯片5、在單片機的開發(fā)過程中，代碼的可移植性是一個重要的考慮因素。為了提高代碼在不同型號單片機之間的可移植性，以下哪種做法是不合適的？（）A.使用標準的C語言語法和庫函數(shù)B.直接使用單片機特定的寄存器和指令C.將硬件相關(guān)的部分封裝成獨立的模塊D.定義統(tǒng)一的接口和配置文件6、在單片機的低功耗設(shè)計中，需要從多個方面入手降低系統(tǒng)能耗。假設(shè)我們正在設(shè)計一款使用電池供電的便攜式單片機設(shè)備，如智能手表。以下關(guān)于低功耗設(shè)計的措施，哪一項是最為關(guān)鍵的？（）A.不采取任何低功耗措施，讓設(shè)備正常運行B.關(guān)閉不必要的外設(shè)和功能模塊，降低工作頻率，采用睡眠模式和電源管理芯片等多種手段，根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)動態(tài)調(diào)整功耗，最大限度延長電池續(xù)航時間C.只降低單片機的工作電壓，不考慮其他因素對功耗的影響D.選擇低功耗的單片機型號，但不進行其他方面的優(yōu)化7、若要判斷8051單片機的P1口的某一位是否為高電平，可以使用（）指令。A.JBB.JNBC.JCD.JNC8、單片機在控制直流電機時，通常需要使用PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。假設(shè)單片機的定時器產(chǎn)生的PWM信號周期為20ms，要使電機轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速的50%，則高電平持續(xù)時間應(yīng)為：（）A.10msB.5msC.15msD.8ms9、單片機的實時時鐘（RTC）模塊用于提供準確的時間信息。假設(shè)我們的系統(tǒng)需要在掉電情況下仍然保持時間的準確，以下關(guān)于RTC電源和備份的措施，哪一項是必要的？（）A.使用備用電池為RTC供電B.將RTC數(shù)據(jù)存儲在Flash中C.依靠系統(tǒng)電源為RTC供電D.以上選項都不正確，掉電后無法保持時間準確10、單片機的顯示驅(qū)動接口有多種，比如液晶顯示（LCD）和發(fā)光二極管顯示（LED）。假設(shè)我們需要在一個低功耗的系統(tǒng)中顯示簡單的文本和圖形信息，以下哪種顯示接口可能更適合？（）A.LCD接口B.LED接口C.兩者均可，沒有區(qū)別D.以上都不適合11、在單片機的低功耗設(shè)計中，以下哪種方法可以有效降低系統(tǒng)的待機電流？（）A.關(guān)閉未使用的外設(shè)B.提高系統(tǒng)的工作頻率C.增加程序的運行時間D.減少電源的濾波電容12、在單片機的系統(tǒng)開發(fā)中，硬件和軟件的協(xié)同設(shè)計至關(guān)重要。假設(shè)我們在設(shè)計初期發(fā)現(xiàn)硬件資源無法滿足軟件功能的需求，以下關(guān)于解決方法的選擇，哪一項是合理的？（）A.優(yōu)化軟件算法，減少對硬件資源的需求B.立即更換更強大的單片機型號C.放棄部分軟件功能D.以上選項都不正確，硬件和軟件的不匹配無法解決13、考慮單片機的無線通信模塊（如藍牙、Wi-Fi等）集成，以下關(guān)于其挑戰(zhàn)和解決方案的描述，哪一項是正確的？（）A.集成無線通信模塊會增加系統(tǒng)的功耗、成本和設(shè)計復(fù)雜度，同時還需要解決信號干擾、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性等問題。可以通過優(yōu)化電源管理、選擇合適的天線和通信協(xié)議來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)B.無線通信模塊與單片機的接口通常是標準的，不需要進行特殊的驅(qū)動和配置，直接連接即可使用C.單片機的性能對無線通信模塊的工作效果沒有影響，只要選擇高性能的無線通信模塊，就能保證良好的通信質(zhì)量D.無線通信模塊的集成只需要考慮硬件設(shè)計，軟件方面不需要進行任何修改和優(yōu)化14、單片機的Bootloader（引導(dǎo)加載程序）用于系統(tǒng)的升級和更新。假設(shè)我們要通過串口實現(xiàn)單片機程序的遠程更新，以下關(guān)于Bootloader的設(shè)計和實現(xiàn)，哪一項是關(guān)鍵的？（）A.確保串口通信的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的正確性B.盡量減少Bootloader占用的存儲空間C.忽略程序更新過程中的錯誤，繼續(xù)更新D.以上選項都不是，通過串口無法實現(xiàn)程序更新15、單片機與外部存儲器進行數(shù)據(jù)交互時，可能會受到數(shù)據(jù)總線寬度的限制。假設(shè)單片機的數(shù)據(jù)總線為8位，而外部存儲器的數(shù)據(jù)寬度為16位。以下關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚矸绞剑囊豁検钦_的？（）A.分兩次讀取16位數(shù)據(jù)B.直接讀取，忽略數(shù)據(jù)寬度差異C.使用特殊的接口芯片進行轉(zhuǎn)換D.以上選項都不正確，無法進行數(shù)據(jù)交互16、單片機與外部設(shè)備進行通信時，可能會遇到數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐絾栴}。假設(shè)我們使用SPI（串行外設(shè)接口）與一個傳感器進行通信，以下關(guān)于SPI時鐘和數(shù)據(jù)同步的理解，哪一項是正確的？（）A.由單片機提供時鐘，確保數(shù)據(jù)在時鐘上升沿或下降沿被采樣B.傳感器提供時鐘，單片機根據(jù)傳感器的時鐘進行數(shù)據(jù)傳輸C.時鐘和數(shù)據(jù)的同步由外部控制器負責(zé)，單片機無需關(guān)心D.SPI通信不需要考慮時鐘和數(shù)據(jù)的同步17、在單片機的代碼優(yōu)化技巧中，以下關(guān)于減少代碼體積和提高執(zhí)行效率的方法，哪一項是不準確的？（）A.合理使用數(shù)據(jù)類型、優(yōu)化算法、避免不必要的函數(shù)調(diào)用和變量定義等，可以減少代碼體積和提高執(zhí)行效率B.采用匯編語言編寫關(guān)鍵代碼部分，可以獲得比高級語言更高的執(zhí)行效率，但會增加開發(fā)難度和維護成本C.為了提高代碼的可讀性和可維護性，可以適當犧牲一些執(zhí)行效率和代碼體積D.代碼優(yōu)化只在資源受限的單片機系統(tǒng)中重要，對于性能較高的單片機則可以忽略18、在單片機的系統(tǒng)開發(fā)過程中，假設(shè)我們已經(jīng)完成了硬件設(shè)計和軟件編寫，需要進行系統(tǒng)測試。以下哪種測試方法可以全面地檢驗系統(tǒng)的功能和性能？（）A.單元測試B.集成測試C.系統(tǒng)測試D.以上測試方法結(jié)合使用19、在單片機的指令系統(tǒng)中，假設(shè)我們要執(zhí)行一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算和邏輯操作。不同的指令具有不同的執(zhí)行周期和功能。如果要在有限的時間內(nèi)完成大量的計算任務(wù)，以下哪種指令通常具有更高的執(zhí)行效率？（）A.復(fù)雜的多功能指令B.簡單的基本指令C.特定的專用指令D.所有指令執(zhí)行效率相同20、在單片機的輸入輸出接口（I/O口）配置中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求來設(shè)置工作模式。假設(shè)有一個單片機控制的智能交通信號燈系統(tǒng)，其中的I/O口需要連接各種傳感器和信號燈。對于I/O口的工作模式選擇，以下哪種考慮是最為重要的？（）A.統(tǒng)一將所有I/O口設(shè)置為輸入模式，以接收外部信號B.全部設(shè)置為輸出模式，直接控制信號燈的狀態(tài)C.根據(jù)每個I/O口所連接的設(shè)備類型（輸入設(shè)備或輸出設(shè)備）和電氣特性，靈活配置為輸入、輸出或者雙向模式，并設(shè)置合適的上拉、下拉電阻，以確保信號的穩(wěn)定和準確傳輸D.隨意設(shè)置I/O口的工作模式，不考慮與外部設(shè)備的匹配二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋單片機在智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)中的實現(xiàn)。2、（本題5分）闡述單片機的低功耗設(shè)計方法。3、（本題5分）單片機如何實現(xiàn)指紋識別功能？4、（本題5分）說明單片機的RTC模塊的掉電保護和備份。5、（本題5分）闡述單片機在能源管理中的應(yīng)用。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用單片機控制一個智能浴霸，根據(jù)室溫自動調(diào)節(jié)功能。2、（本題5分）利用單片機和風(fēng)速風(fēng)向傳感器，測量并顯示風(fēng)速和風(fēng)向信息。3、（本題5分）用單片機控制一個智能加濕器，根據(jù)室內(nèi)外濕度差工作。4、（本題5分）在單片機中控制一個字符型液晶顯示屏，顯示指定的字符。5、（本題5分）編寫程序，使單片機通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)進行通信。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討單片機在電梯控制系統(tǒng)中的核心作用和安全保障機制。電梯的運行控制和安全監(jiān)測離不開單片機的精確計算和實時響應(yīng)。分析單片機如何實現(xiàn)電梯的樓層定位、速度控制、門機控制等功能，如何處理緊急情況如故障停機、困人救援。探討為確保電梯運行的安全可靠，單片機在硬件冗余設(shè)計、軟件可靠性測試、故障診斷與預(yù)警等方面的安全保障機制，以及對人們?nèi)粘３鲂械闹匾?/p>