中國地質大學（北京）《單片機原理及嵌入式應用》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中國地質大學（北京）

《單片機原理及嵌入式應用》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在單片機的系統(tǒng)時鐘源選擇中，以下關于內部時鐘和外部時鐘的特點和適用情況的描述，哪一項是準確的？（）A.內部時鐘由單片機內部的振蕩器產生，精度較低但使用方便，適用于對時鐘精度要求不高的場合。外部時鐘源精度高、穩(wěn)定性好，適用于對時鐘要求嚴格的應用B.外部時鐘總是優(yōu)于內部時鐘，因此在設計中應盡量使用外部時鐘源C.內部時鐘和外部時鐘可以同時使用，以提高系統(tǒng)的時鐘性能D.內部時鐘的頻率可以隨意調整，而外部時鐘的頻率是固定的2、單片機的Flash存儲器編程在系統(tǒng)升級和數(shù)據存儲方面經常用到。假設我們要對一個已經投入使用的單片機設備進行軟件升級，需要更新Flash中的程序代碼。在進行Flash編程時，以下哪種方法是最為安全和可靠的？（）A.直接在運行時對Flash進行編程，不考慮數(shù)據備份和錯誤處理B.在編程前備份重要數(shù)據，設置合適的編程算法和參數(shù)，進行嚴格的錯誤檢測和處理，確保編程過程的可靠性和數(shù)據的完整性，編程完成后進行校驗和驗證C.不進行任何準備工作，直接進行Flash編程，出現(xiàn)問題時再進行處理D.避免對Flash進行編程，認為這樣會帶來風險3、在單片機的定時器/計數(shù)器功能中，以下關于其應用場景和配置方法的描述，哪一項是正確的？（）A.定時器/計數(shù)器可以用于產生精確的定時信號、測量脈沖寬度、實現(xiàn)軟件延時等。配置時需要設置計數(shù)初值、工作模式和中斷使能等參數(shù)B.定時器/計數(shù)器只能用于簡單的定時任務，如控制LED的閃爍頻率。而且其配置過程復雜，容易出錯，在實際應用中使用較少C.定時器/計數(shù)器的工作模式一旦確定就不能更改，所以在設計之初需要仔細考慮應用需求，選擇最合適的工作模式D.定時器/計數(shù)器的計數(shù)頻率是固定的，不能根據需要進行調整，因此在一些對時間精度要求較高的場合可能無法滿足要求4、在單片機的加密和安全方面，假設我們需要保護單片機中的敏感數(shù)據不被非法讀取。以下關于加密算法和實現(xiàn)方式的選擇，哪一項是有效的？（）A.使用對稱加密算法，如AES，并將密鑰存儲在單片機內部B.不進行加密，依靠單片機的物理防護C.使用簡單的異或運算進行加密D.以上選項都不正確，單片機無法實現(xiàn)數(shù)據加密5、在單片機的低功耗設計中，以下哪種方法可以有效降低系統(tǒng)的待機電流？（）A.關閉未使用的外設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6、在單片機系統(tǒng)中，中斷是一種重要的機制，用于處理突發(fā)事件和提高系統(tǒng)的響應能力。假設一個單片機系統(tǒng)正在執(zhí)行一個耗時的任務，此時外部發(fā)生了一個緊急事件并產生中斷請求。在中斷服務程序執(zhí)行完畢后，單片機通常會：（）A.繼續(xù)執(zhí)行被中斷的任務B.重新開始執(zhí)行整個程序C.隨機選擇一個任務執(zhí)行D.進入待機模式，等待新的指令7、在單片機的應用系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，通常會在電源輸入端加入穩(wěn)壓芯片。以下哪種穩(wěn)壓芯片輸出電壓精度較高？（）A.7805B.LM317C.AMS1117D.TL4318、對于單片機的驅動能力和負載匹配，以下關于其重要性和實現(xiàn)方法的描述，哪一項是錯誤的？（）A.單片機的I/O口驅動能力有限，在連接外部負載時需要考慮負載的電流、電壓要求，確保單片機能夠正常驅動負載，否則可能會導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定B.可以通過使用三極管、場效應管等器件來提高單片機的驅動能力，實現(xiàn)負載匹配C.負載匹配只需要在硬件設計中考慮，軟件編程中不需要關注D.合理的驅動能力和負載匹配可以保護單片機和外部設備，延長系統(tǒng)的使用壽命9、8051單片機的P0口在作為通用I/O口使用時，需要外接（）。A.上拉電阻B.下拉電阻C.電容D.電感10、對于一個需要實時響應多個外部中斷的單片機系統(tǒng)，為了避免中斷嵌套導致的混亂，通常會采取以下哪種措施？（）A.關閉所有中斷，處理完當前中斷后再打開B.設置中斷優(yōu)先級，高優(yōu)先級中斷可以打斷低優(yōu)先級中斷C.限制中斷響應時間，超時則忽略中斷請求D.只允許一個中斷源產生中斷請求11、對于單片機的串行通信接口（如UART、SPI、I2C等），以下關于它們的特點和適用范圍的描述，哪一個是錯誤的？（）A.UART是一種異步串行通信接口，通信線路簡單，適用于短距離、低速的數(shù)據傳輸B.SPI是一種同步串行通信接口，傳輸速度快，支持多從機通信，但需要較多的引腳C.I2C是一種雙線式串行通信接口，具有節(jié)省引腳、支持多設備通信等優(yōu)點，但數(shù)據傳輸速率較低D.這三種串行通信接口在功能和性能上沒有差異，可以根據個人喜好隨意選擇使用12、對于單片機的ADC（模數(shù)轉換器）采樣定理，以下說法不正確的是：（）A.采樣定理指出，為了能夠準確地還原模擬信號，采樣頻率必須至少是模擬信號最高頻率的兩倍B.如果采樣頻率低于模擬信號最高頻率的兩倍，會導致采樣后的數(shù)字信號發(fā)生混疊，無法正確還原原始模擬信號C.在單片機的ADC采樣中，必須嚴格遵循采樣定理，否則會得到錯誤的轉換結果D.采樣定理只適用于理論分析，在實際的單片機ADC應用中，可以忽略采樣定理，根據經驗選擇合適的采樣頻率13、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.JNC14、在單片機的看門狗（Watchdog）機制應用中，它可以有效地防止系統(tǒng)死機和異常。假設我們正在開發(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，但設置不合理的超時時間，無法有效檢測系統(tǒng)故障C.合理設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)異常時能夠及時復位，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性D.隨意設置看門狗參數(shù)，不考慮其對系統(tǒng)的影響15、在單片機的晶振選擇中，假設我們的系統(tǒng)對時鐘精度和穩(wěn)定性有較高要求。以下哪種晶振類型可能是最合適的？（）A.陶瓷諧振器B.石英晶體振蕩器C.RC振蕩器D.內部振蕩器二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述單片機的無人機飛行控制。2、（本題5分）闡述單片機在智能電力超導計算系統(tǒng)中的功能。3、（本題5分）闡述單片機在智能電力霧計算系統(tǒng)中的功能。4、（本題5分）簡述單片機在智能電力調度系統(tǒng)中的功能。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述單片機在智能水表遠程抄表系統(tǒng)中的應用，例如水表數(shù)據采集、遠程傳輸和數(shù)據分析等。探討在大規(guī)模水表網絡中，單片機如何保證數(shù)據的可靠性和及時性，以及如何實現(xiàn)與供水管理系統(tǒng)的無縫對接。分析隨著智慧城市建設的推進，智能水表遠程抄表系統(tǒng)對單片機的低功耗和通信穩(wěn)定性的需求。字數(shù)不少于2350字。2、（本題5分）詳細論述單片機在智能工廠能源管理系統(tǒng)中的關鍵作用和能源優(yōu)化策略。分析單片機如何采集工廠內各類設備的能耗數(shù)據，進行分析處理并制定節(jié)能方案，探討在工業(yè)節(jié)能降耗和可持續(xù)發(fā)展的目標下，單片機對能源管理系統(tǒng)的實時性、準確性和智能化決策的技術挑戰(zhàn)和解決方案。3、（本題5分）全面探討單片機在工業(yè)機器人手臂控制系統(tǒng)中的算法優(yōu)化，包括運動軌跡規(guī)劃、力控制算法、速度控制算法等。分析算法優(yōu)化對機器人手臂精度和效率的提升作用，以及在單片機有限資源下如何實現(xiàn)高效的算法運算。4、（本題5分）全面論述單片機在航空航天領域的應用，如衛(wèi)星姿態(tài)控制、飛行器導航、航空電子設備等。闡述單片機在這些應用中的高性能要求（如高速運算、低功耗、高可靠性），以及應對惡劣環(huán)境的設計策略。以衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)為例，分析單片機如何實現(xiàn)對衛(wèi)星姿態(tài)的精確調整和穩(wěn)定控制。5、（本題5分）論述單片機在智能垃圾桶中的應用，涵蓋自動感應開蓋、垃圾滿溢檢測、壓縮控