中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）《單片機(jī)原理及嵌入式應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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(yè)，共3頁(yè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）

《單片機(jī)原理及嵌入式應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(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15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘源選擇中，以下關(guān)于內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘的特點(diǎn)和適用情況的描述，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.內(nèi)部時(shí)鐘由單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生，精度較低但使用方便，適用于對(duì)時(shí)鐘精度要求不高的場(chǎng)合。外部時(shí)鐘源精度高、穩(wěn)定性好，適用于對(duì)時(shí)鐘要求嚴(yán)格的應(yīng)用B.外部時(shí)鐘總是優(yōu)于內(nèi)部時(shí)鐘，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使用外部時(shí)鐘源C.內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘可以同時(shí)使用，以提高系統(tǒng)的時(shí)鐘性能D.內(nèi)部時(shí)鐘的頻率可以隨意調(diào)整，而外部時(shí)鐘的頻率是固定的2、單片機(jī)的Flash存儲(chǔ)器編程在系統(tǒng)升級(jí)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面經(jīng)常用到。假設(shè)我們要對(duì)一個(gè)已經(jīng)投入使用的單片機(jī)設(shè)備進(jìn)行軟件升級(jí)，需要更新Flash中的程序代碼。在進(jìn)行Flash編程時(shí)，以下哪種方法是最為安全和可靠的？（）A.直接在運(yùn)行時(shí)對(duì)Flash進(jìn)行編程，不考慮數(shù)據(jù)備份和錯(cuò)誤處理B.在編程前備份重要數(shù)據(jù)，設(shè)置合適的編程算法和參數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格的錯(cuò)誤檢測(cè)和處理，確保編程過(guò)程的可靠性和數(shù)據(jù)的完整性，編程完成后進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證C.不進(jìn)行任何準(zhǔn)備工作，直接進(jìn)行Flash編程，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)再進(jìn)行處理D.避免對(duì)Flash進(jìn)行編程，認(rèn)為這樣會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)3、在單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能中，以下關(guān)于其應(yīng)用場(chǎng)景和配置方法的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以用于產(chǎn)生精確的定時(shí)信號(hào)、測(cè)量脈沖寬度、實(shí)現(xiàn)軟件延時(shí)等。配置時(shí)需要設(shè)置計(jì)數(shù)初值、工作模式和中斷使能等參數(shù)B.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器只能用于簡(jiǎn)單的定時(shí)任務(wù)，如控制LED的閃爍頻率。而且其配置過(guò)程復(fù)雜，容易出錯(cuò)，在實(shí)際應(yīng)用中使用較少C.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式一旦確定就不能更改，所以在設(shè)計(jì)之初需要仔細(xì)考慮應(yīng)用需求，選擇最合適的工作模式D.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率是固定的，不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，因此在一些對(duì)時(shí)間精度要求較高的場(chǎng)合可能無(wú)法滿足要求4、在單片機(jī)的加密和安全方面，假設(shè)我們需要保護(hù)單片機(jī)中的敏感數(shù)據(jù)不被非法讀取。以下關(guān)于加密算法和實(shí)現(xiàn)方式的選擇，哪一項(xiàng)是有效的？（）A.使用對(duì)稱加密算法，如AES，并將密鑰存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)部B.不進(jìn)行加密，依靠單片機(jī)的物理防護(hù)C.使用簡(jiǎn)單的異或運(yùn)算進(jìn)行加密D.以上選項(xiàng)都不正確，單片機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密5、在單片機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)中，以下哪種方法可以有效降低系統(tǒng)的待機(jī)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(yùn)行時(shí)間D.減少電源的濾波電容6、在單片機(jī)系統(tǒng)中，中斷是一種重要的機(jī)制，用于處理突發(fā)事件和提高系統(tǒng)的響應(yīng)能力。假設(shè)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)正在執(zhí)行一個(gè)耗時(shí)的任務(wù)，此時(shí)外部發(fā)生了一個(gè)緊急事件并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。在中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，單片機(jī)通常會(huì)：（）A.繼續(xù)執(zhí)行被中斷的任務(wù)B.重新開(kāi)始執(zhí)行整個(gè)程序C.隨機(jī)選擇一個(gè)任務(wù)執(zhí)行D.進(jìn)入待機(jī)模式，等待新的指令7、在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，通常會(huì)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(duì)于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力和負(fù)載匹配，以下關(guān)于其重要性和實(shí)現(xiàn)方法的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.單片機(jī)的I/O口驅(qū)動(dòng)能力有限，在連接外部負(fù)載時(shí)需要考慮負(fù)載的電流、電壓要求，確保單片機(jī)能夠正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載，否則可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定B.可以通過(guò)使用三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件來(lái)提高單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配C.負(fù)載匹配只需要在硬件設(shè)計(jì)中考慮，軟件編程中不需要關(guān)注D.合理的驅(qū)動(dòng)能力和負(fù)載匹配可以保護(hù)單片機(jī)和外部設(shè)備，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命9、8051單片機(jī)的P0口在作為通用I/O口使用時(shí)，需要外接（）。A.上拉電阻B.下拉電阻C.電容D.電感10、對(duì)于一個(gè)需要實(shí)時(shí)響應(yīng)多個(gè)外部中斷的單片機(jī)系統(tǒng)，為了避免中斷嵌套導(dǎo)致的混亂，通常會(huì)采取以下哪種措施？（）A.關(guān)閉所有中斷，處理完當(dāng)前中斷后再打開(kāi)B.設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)中斷可以打斷低優(yōu)先級(jí)中斷C.限制中斷響應(yīng)時(shí)間，超時(shí)則忽略中斷請(qǐng)求D.只允許一個(gè)中斷源產(chǎn)生中斷請(qǐng)求11、對(duì)于單片機(jī)的串行通信接口（如UART、SPI、I2C等），以下關(guān)于它們的特點(diǎn)和適用范圍的描述，哪一個(gè)是錯(cuò)誤的？（）A.UART是一種異步串行通信接口，通信線路簡(jiǎn)單，適用于短距離、低速的數(shù)據(jù)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(jī)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(shè)備通信等優(yōu)點(diǎn)，但數(shù)據(jù)傳輸速率較低D.這三種串行通信接口在功能和性能上沒(méi)有差異，可以根據(jù)個(gè)人喜好隨意選擇使用12、對(duì)于單片機(jī)的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）采樣定理，以下說(shuō)法不正確的是：（）A.采樣定理指出，為了能夠準(zhǔn)確地還原模擬信號(hào)，采樣頻率必須至少是模擬信號(hào)最高頻率的兩倍B.如果采樣頻率低于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍，會(huì)導(dǎo)致采樣后的數(shù)字信號(hào)發(fā)生混疊，無(wú)法正確還原原始模擬信號(hào)C.在單片機(jī)的ADC采樣中，必須嚴(yán)格遵循采樣定理，否則會(huì)得到錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)換結(jié)果D.采樣定理只適用于理論分析，在實(shí)際的單片機(jī)ADC應(yīng)用中，可以忽略采樣定理，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇合適的采樣頻率13、若要判斷8051單片機(jī)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(jī)的看門狗（Watchdog）機(jī)制應(yīng)用中，它可以有效地防止系統(tǒng)死機(jī)和異常。假設(shè)我們正在開(kāi)發(fā)一個(gè)對(duì)可靠性要求極高的工業(yè)控制單片機(jī)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(rèn)為系統(tǒng)不會(huì)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(shí)時(shí)間，無(wú)法有效檢測(cè)系統(tǒng)故障C.合理設(shè)置看門狗的超時(shí)時(shí)間，并在程序正常運(yùn)行時(shí)及時(shí)喂狗，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)能夠及時(shí)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(duì)系統(tǒng)的影響15、在單片機(jī)的晶振選擇中，假設(shè)我們的系統(tǒng)對(duì)時(shí)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(nèi)部振蕩器二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述單片機(jī)的無(wú)人機(jī)飛行控制。2、（本題5分）闡述單片機(jī)在智能電力超導(dǎo)計(jì)算系統(tǒng)中的功能。3、（本題5分）闡述單片機(jī)在智能電力霧計(jì)算系統(tǒng)中的功能。4、（本題5分）簡(jiǎn)述單片機(jī)在智能電力調(diào)度系統(tǒng)中的功能。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）闡述單片機(jī)在智能水表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用，例如水表數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程傳輸和數(shù)據(jù)分析等。探討在大規(guī)模水表網(wǎng)絡(luò)中，單片機(jī)如何保證數(shù)據(jù)的可靠性和及時(shí)性，以及如何實(shí)現(xiàn)與供水管理系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。分析隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn)，智能水表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)的低功耗和通信穩(wěn)定性的需求。字?jǐn)?shù)不少于2350字。2、（本題5分）詳細(xì)論述單片機(jī)在智能工廠能源管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用和能源優(yōu)化策略。分析單片機(jī)如何采集工廠內(nèi)各類設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，進(jìn)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(biāo)下，單片機(jī)對(duì)能源管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和智能化決策的技術(shù)挑戰(zhàn)和解決方案。3、（本題5分）全面探討單片機(jī)在工業(yè)機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)中的算法優(yōu)化，包括運(yùn)動(dòng)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(duì)機(jī)器人手臂精度和效率的提升作用，以及在單片機(jī)有限資源下如何實(shí)現(xiàn)高效的算法運(yùn)算。4、（本題5分）全面論述單片機(jī)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，如衛(wèi)星姿態(tài)控制、飛行器導(dǎo)航、航空電子設(shè)備等。闡述單片機(jī)在這些應(yīng)用中的高性能要求（如高速運(yùn)算、低功耗、高可靠性），以及應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境的設(shè)計(jì)策略。以衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)為例，分析單片機(jī)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)的精確調(diào)整和穩(wěn)定控制。5、（本題5分）論述單片機(jī)在智能垃圾桶中的應(yīng)用，涵蓋自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)蓋、垃圾滿溢檢測(cè)、壓縮控