華中農業(yè)大學《單片機原理與應用》2021-2022學年第一學期期末試卷

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2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、在單片機的看門狗定時器（WatchdogTimer）中，以下描述確切的是：（）A.看門狗定時器用于監(jiān)測單片機系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果系統(tǒng)在規(guī)定的時間內沒有對看門狗定時器進行清零操作，看門狗定時器將產(chǎn)生復位信號，使單片機系統(tǒng)重新啟動，以防止系統(tǒng)死機或出現(xiàn)異常B.看門狗定時器的定時時間是固定的，不能進行調整C.一旦看門狗定時器啟動，就不能被關閉D.看門狗定時器只在單片機系統(tǒng)出現(xiàn)軟件故障時起作用，對于硬件故障無效2、在單片機的指令系統(tǒng)中，假設我們要執(zhí)行一系列復雜的數(shù)學運算和邏輯操作。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完成大量的計算任務，以下哪種指令通常具有更高的執(zhí)行效率？（）A.復雜的多功能指令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3、單片機在智能家居系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。假設我們要設計一個基于單片機的智能燈光控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光強度自動調節(jié)燈光亮度。以下關于傳感器選擇和控制策略的考慮，哪一項是關鍵的？（）A.選擇高精度的環(huán)境光傳感器，并采用PID控制算法B.使用普通的光敏電阻，通過簡單的比較判斷調節(jié)亮度C.不考慮環(huán)境光變化，固定燈光亮度D.以上選項都不正確，單片機不適合用于智能燈光控制4、在單片機的實時操作系統(tǒng)（RTOS）應用中，假設我們有多個任務需要同時執(zhí)行，并且對任務的響應時間有嚴格要求。以下關于任務調度和優(yōu)先級設置的策略，哪一項是最合理的？（）A.采用基于優(yōu)先級的搶占式調度，高優(yōu)先級任務優(yōu)先執(zhí)行B.采用時間片輪轉調度，平均分配CPU時間C.隨機調度任務，不考慮優(yōu)先級D.以上策略都不合理，RTOS不適合多任務環(huán)境5、單片機在驅動數(shù)碼管顯示時，常用的顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。動態(tài)顯示相比于靜態(tài)顯示的主要優(yōu)點是：（）A.顯示亮度高B.占用I/O口少C.程序編寫簡單D.顯示穩(wěn)定，無閃爍6、單片機在控制步進電機時，需要按照特定的時序發(fā)送脈沖信號。對于四相步進電機，采用單四拍工作方式，以下哪個時序是正確的？（）A.A-B-C-DB.AB-BC-CD-DAC.A-AB-B-BC-C-CD-D-DAD.A-C-B-D7、在單片機的系統(tǒng)復位過程中，需要對一些關鍵寄存器和狀態(tài)進行初始化。假設系統(tǒng)由于電源波動導致意外復位，以下關于復位后的處理措施，哪一項是必要的？（）A.重新配置所有的寄存器和變量B.只檢查關鍵寄存器，其他保持不變C.等待一段時間后再進行操作，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定D.系統(tǒng)復位后不需要任何處理，直接繼續(xù)運行8、在單片機的定時器/計數(shù)器應用中，假設我們需要實現(xiàn)一個精確的1秒定時。已知單片機的時鐘頻率為12MHz，以下關于定時器初值計算和配置的方法，哪一項是正確的？（）A.通過計算得出定時器初值，然后設置相關控制寄存器B.直接使用默認的定時器配置，無需計算初值C.定時器無法實現(xiàn)1秒的精確定時，需要外接專用芯片D.以上方法都不正確，無法完成1秒定時9、當8051單片機響應外部中斷0時，程序應轉移到的地址是（）。A.0000HB.0003HC.0013HD.0023H10、單片機的定時器中斷可以用于實現(xiàn)定時任務。假設我們需要每隔10ms產(chǎn)生一次中斷。以下關于定時器初值計算和中斷服務程序執(zhí)行時間的考慮，哪一項是正確的？（）A.精確計算定時器初值，確保中斷間隔準確，中斷服務程序執(zhí)行時間盡量短B.初值可以估算，中斷服務程序執(zhí)行時間不受限制C.不需要計算初值，由系統(tǒng)自動調整，中斷服務程序可以執(zhí)行較長時間D.以上選項都不正確，無法實現(xiàn)10ms的定時中斷11、單片機的軟件調試是開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)。在調試過程中，使用在線仿真器可以：（）A.實時查看程序的執(zhí)行流程和變量值B.直接修改硬件電路的連接C.自動優(yōu)化程序代碼D.跳過錯誤代碼繼續(xù)執(zhí)行12、單片機的實時操作系統(tǒng)（RTOS）在復雜應用中可以提高系統(tǒng)的管理效率。假設我們正在開發(fā)一個多任務的智能家居控制單片機系統(tǒng)，需要同時處理多個不同的任務。在選擇和使用RTOS時，以下哪種因素是最需要關注的？（）A.只考慮RTOS的功能豐富性，不考慮其對單片機資源的占用B.綜合考慮RTOS的內核大小、任務調度算法、內存管理機制、中斷響應時間等因素，選擇適合單片機性能和應用需求的RTOS，并進行合理的配置和優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的實時性和可靠性C.不使用RTOS，通過自己編寫任務調度代碼來實現(xiàn)多任務管理D.隨意選擇一個RTOS，不進行任何定制和優(yōu)化13、8051單片機的指令“DJNZRn,rel”中，若Rn的內容減1后不為0，則程序跳轉（）個字節(jié)。A.0B.1C.2D.314、在單片機的模擬信號采集過程中，可能會受到干擾導致采集結果不準確。假設我們使用ADC采集一個緩慢變化的模擬信號，以下關于提高采集精度和抗干擾能力的方法，哪一項是有效的？（）A.增加采樣次數(shù)并取平均值B.提高ADC的轉換速度C.降低ADC的參考電壓D.以上選項都不正確，無法提高采集精度和抗干擾能力15、在單片機的ADC（模數(shù)轉換器）和DAC（數(shù)模轉換器）中，以下描述不準確的是（）A.ADC用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號，DAC用于將數(shù)字信號轉換為模擬信號B.ADC的分辨率和轉換速度是其重要的性能指標，分辨率越高，轉換速度越快，性能越好C.在使用ADC進行模擬信號采樣時，需要考慮采樣定理，以保證采樣后的數(shù)字信號能夠準確還原原始模擬信號D.DAC的輸出精度和線性度是其關鍵性能參數(shù)，輸出精度越高，線性度越好，輸出的模擬信號質量越高16、單片機的看門狗定時器（WatchdogTimer）用于監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行。假設系統(tǒng)在運行過程中由于軟件故障陷入死循環(huán)，以下關于看門狗定時器的作用，哪一項是準確的？（）A.看門狗定時器超時會觸發(fā)系統(tǒng)復位，重新啟動B.看門狗定時器會自動修復軟件故障C.看門狗定時器對死循環(huán)沒有任何作用D.以上選項都不正確，看門狗定時器與系統(tǒng)故障無關17、在單片機的代碼移植過程中，由于不同型號的單片機可能具有不同的寄存器和硬件特性。假設我們要將一個基于某型號單片機的程序移植到另一型號上，以下關于移植過程中的注意事項，哪一項是最重要的？（）A.仔細對比兩個型號單片機的手冊，修改相關寄存器配置B.直接編譯原代碼，期望能在新單片機上正常運行C.只關注功能實現(xiàn)，不考慮硬件差異D.以上選項都不正確，單片機代碼無法移植18、8051單片機的定時器/計數(shù)器T1工作在方式2時，其最大計數(shù)值是（）A.256B.65536C.8192D.21619、在單片機的系統(tǒng)擴展方面，需要考慮多種外設和接口的連接。假設我們要為一個單片機系統(tǒng)添加更多的存儲設備、通信接口和傳感器。對于系統(tǒng)擴展的規(guī)劃和實現(xiàn)，以下哪種策略是最為重要的？（）A.盲目地添加各種外設和接口，不考慮系統(tǒng)的兼容性和資源分配B.充分評估系統(tǒng)的需求和資源，選擇合適的擴展芯片和接口標準，合理規(guī)劃地址空間和中斷資源，確保擴展后的系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)化C.只選擇最便宜的擴展方案，不考慮其性能和質量D.不進行系統(tǒng)擴展，認為原有的資源已經(jīng)足夠滿足需求20、對于單片機的EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器），以下說法恰當?shù)氖牵海ǎ〢.EEPROM可以多次擦寫，用于存儲需要在掉電后仍能保存的數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)參數(shù)、校準數(shù)據(jù)等。讀寫EEPROM需要特定的時序和指令B.EEPROM的讀寫速度與Flash存儲器相同C.EEPROM的容量通常比Flash存儲器大D.EEPROM不需要進行數(shù)據(jù)備份，其數(shù)據(jù)不會丟失二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在單片機系統(tǒng)中，如何進行系統(tǒng)的可靠性測試？2、（本題5分）闡述單片機在智能公交站牌中的功能。3、（本題5分）在單片機系統(tǒng)中，如何進行系統(tǒng)的負載測試？4、（本題5分）說明單片機在智能電力審計系統(tǒng)中的應用。5、（本題5分）說明單片機的時鐘電路的工作原理。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用單片機和水位傳感器，檢測水位高度并控制水泵工作。2、（本題5分）通過單片機實現(xiàn)一個智能烤箱，能自動預熱和多段溫度控制。3、（本題5分）設計單片機程序，通過SPI接口驅動一個指紋識別模塊，進行身份驗證。4、（本題5分）設計單片機程序，實現(xiàn)對外部ADC芯片的程控增益控制。5、（本題5分）設計單片機程序，通過SPI總線與外部設備進行通信。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10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。2、（本題10分）深入分析單片機在水質監(jiān)測系統(tǒng)中的應用，涵蓋對水溫、酸堿度、溶解氧等參數(shù)的檢測和數(shù)據(jù)處