東北大學(xué)《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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(jī)的Flash存儲器編程在系統(tǒng)升級和數(shù)據(jù)存儲方面經(jīng)常用到。假設(shè)我們要對一個已經(jīng)投入使用的單片機(jī)設(shè)備進(jìn)行軟件升級，需要更新Flash中的程序代碼。在進(jìn)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(jìn)行編程，不考慮數(shù)據(jù)備份和錯誤處理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)格的錯誤檢測和處理，確保編程過程的可靠性和數(shù)據(jù)的完整性，編程完成后進(jìn)行校驗和驗證C.不進(jìn)行任何準(zhǔn)備工作，直接進(jìn)行Flash編程，出現(xiàn)問題時再進(jìn)行處理D.避免對Flash進(jìn)行編程，認(rèn)為這樣會帶來風(fēng)險2、單片機(jī)的看門狗（Watchdog）技術(shù)用于防止程序跑飛或陷入死循環(huán)。當(dāng)看門狗超時未被清零時，單片機(jī)通常會：（）A.自動重新啟動B.繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前程序C.進(jìn)入待機(jī)模式D.停止運行3、單片機(jī)的指令MOVA,#30H中，源操作數(shù)的尋址方式是（）A.立即尋址B.直接尋址C.寄存器尋址D.寄存器間接尋址4、對于單片機(jī)的復(fù)位電路，以下關(guān)于其作用和實現(xiàn)方式的描述，哪一個是不準(zhǔn)確的？（）A.復(fù)位電路用于在單片機(jī)上電或系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，將單片機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)恢復(fù)到初始值，確保系統(tǒng)能夠正常啟動和運行。常見的復(fù)位方式有上電復(fù)位、手動復(fù)位和看門狗復(fù)位等B.上電復(fù)位是通過電容充電實現(xiàn)的，手動復(fù)位通常使用按鍵，看門狗復(fù)位則是通過監(jiān)測程序運行狀態(tài)來實現(xiàn)C.復(fù)位電路的設(shè)計越復(fù)雜越好，以確保復(fù)位的可靠性，即使在極端情況下也能正常工作D.合理設(shè)計復(fù)位電路可以避免單片機(jī)出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛的情況，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性5、對于單片機(jī)的驅(qū)動能力和負(fù)載匹配，以下關(guān)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(jī)的I/O口驅(qū)動能力有限，在連接外部負(fù)載時需要考慮負(fù)載的電流、電壓要求，確保單片機(jī)能夠正常驅(qū)動負(fù)載，否則可能會導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定B.可以通過使用三極管、場效應(yīng)管等器件來提高單片機(jī)的驅(qū)動能力，實現(xiàn)負(fù)載匹配C.負(fù)載匹配只需要在硬件設(shè)計中考慮，軟件編程中不需要關(guān)注D.合理的驅(qū)動能力和負(fù)載匹配可以保護(hù)單片機(jī)和外部設(shè)備，延長系統(tǒng)的使用壽命6、單片機(jī)的指令系統(tǒng)對程序的編寫和執(zhí)行效率有重要影響。假設(shè)我們需要執(zhí)行一個頻繁的循環(huán)操作，以下關(guān)于指令選擇和優(yōu)化的考慮，哪一項是正確的？（）A.選擇簡潔、執(zhí)行周期短的指令來提高效率B.指令的選擇對執(zhí)行效率影響不大，隨意選擇即可C.復(fù)雜的指令總是能提高程序的執(zhí)行速度D.以上選項都不正確，指令系統(tǒng)對循環(huán)操作效率沒有影響7、在8051單片機(jī)中，若要使T0工作于方式1，定時模式，則TMOD的值應(yīng)設(shè)置為（）。A.0x01B.0x05C.0x10D.0x508、單片機(jī)的EEPROM（電可擦可編程只讀存儲器）常用于存儲需要掉電保存且經(jīng)常修改的數(shù)據(jù)。假設(shè)我們需要頻繁地寫入和讀取EEPROM中的數(shù)據(jù)，以下哪個因素對EEPROM的使用壽命影響較大？（）A.寫入次數(shù)B.讀取次數(shù)C.存儲的數(shù)據(jù)量D.數(shù)據(jù)的類型9、單片機(jī)的軟件調(diào)試是開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)。在調(diào)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10、單片機(jī)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(jī)的指令系統(tǒng)中，不同的指令具有不同的執(zhí)行效率和功能。假設(shè)我們正在優(yōu)化一個單片機(jī)控制的機(jī)器人運動程序，以提高其響應(yīng)速度和執(zhí)行效率。以下關(guān)于指令選擇和使用的策略，哪一項是最為有效的？（）A.優(yōu)先使用復(fù)雜的指令，認(rèn)為它們能夠完成更多的功能，提高編程效率B.深入了解單片機(jī)的指令特點和執(zhí)行周期，選擇簡潔高效的指令，并合理安排指令順序，減少指令執(zhí)行時間和資源消耗C.隨意選擇指令，不考慮其執(zhí)行效率和對系統(tǒng)性能的影響D.只使用基本指令，避免使用高級指令，以降低編程難度12、單片機(jī)的電源管理模塊對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功耗控制至關(guān)重要。假設(shè)我們的系統(tǒng)在不同工作模式下對電源電壓的要求有所變化。為了確保系統(tǒng)在各種情況下都能正常工作，以下哪種電源管理策略可能是最有效的？（）A.使用固定的電源芯片B.采用動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)C.增加電源濾波電容D.不進(jìn)行電源管理13、單片機(jī)的低功耗模式在電池供電的應(yīng)用中非常重要。假設(shè)我們設(shè)計的一個便攜式設(shè)備需要在待機(jī)狀態(tài)下最大限度地延長電池壽命。在這種情況下，以下哪種低功耗模式的選擇可能是最合適的？（）A.睡眠模式B.停機(jī)模式C.空閑模式D.正常運行模式14、對于單片機(jī)的實時操作系統(tǒng)（RTOS）應(yīng)用，以下說法不正確的是：（）A.RTOS可以為單片機(jī)系統(tǒng)提供任務(wù)調(diào)度、資源管理、時間管理等功能，提高系統(tǒng)的實時性和可靠性B.在使用RTOS時，需要將應(yīng)用程序劃分為多個任務(wù)，并為每個任務(wù)分配優(yōu)先級和資源C.RTOS會增加單片機(jī)系統(tǒng)的開銷，因此只適用于資源豐富、性能較高的單片機(jī)D.選擇合適的RTOS并進(jìn)行合理的配置，可以大大簡化單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)工作15、單片機(jī)的復(fù)位電路在系統(tǒng)啟動時起到重要作用。假設(shè)我們設(shè)計的單片機(jī)系統(tǒng)在工作過程中可能會受到強(qiáng)烈的電磁干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)意外死機(jī)。為了確保系統(tǒng)能夠在這種情況下可靠地復(fù)位，以下哪種復(fù)位電路的設(shè)計可能是最優(yōu)的？（）A.上電復(fù)位電路B.手動復(fù)位電路C.看門狗復(fù)位電路D.以上效果相同16、關(guān)于單片機(jī)的看門狗定時器（WatchdogTimer），以下說法錯誤的是：（）A.看門狗定時器用于監(jiān)測單片機(jī)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，防止程序跑飛或陷入死循環(huán)B.程序需要在規(guī)定的時間間隔內(nèi)對看門狗定時器進(jìn)行清零操作，否則看門狗定時器將觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位C.看門狗定時器的超時時間可以通過編程進(jìn)行設(shè)置，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景D.看門狗定時器只會在程序出現(xiàn)錯誤時起作用，正常運行時不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生任何影響17、在單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中，中斷優(yōu)先級可以通過編程設(shè)置。當(dāng)多個中斷同時發(fā)生時，以下哪種情況會優(yōu)先響應(yīng)？（）A.優(yōu)先級高的中斷B.先發(fā)生的中斷C.占用資源少的中斷D.隨機(jī)選擇一個中斷響應(yīng)18、在單片機(jī)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）應(yīng)用中，常用于控制電機(jī)速度、燈光亮度等。假設(shè)我們要設(shè)計一個基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。對于PWM信號的參數(shù)設(shè)置，以下哪種方法是最為有效的？（）A.隨意設(shè)置PWM的占空比和頻率，不考慮電機(jī)的特性和調(diào)速要求B.根據(jù)電機(jī)的參數(shù)和調(diào)速范圍，精確計算和調(diào)整PWM的占空比和頻率，實現(xiàn)平滑、精確的電機(jī)調(diào)速，同時考慮電磁兼容性和噪聲抑制C.只使用固定的PWM參數(shù)，不進(jìn)行任何調(diào)整D.不使用PWM調(diào)速，采用其他復(fù)雜的控制方法19、在8051單片機(jī)中，若要使定時器1產(chǎn)生中斷，需要將（）位置1。A.ET1B.ESC.EX1D.EA20、單片機(jī)的系統(tǒng)時鐘對于整個系統(tǒng)的運行至關(guān)重要。假設(shè)我們正在優(yōu)化一個單片機(jī)系統(tǒng)的性能，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在處理某些高實時性任務(wù)時存在延遲。在這種情況下，調(diào)整系統(tǒng)時鐘可能會帶來以下哪種效果？（）A.提高系統(tǒng)的運行速度，但可能增加功耗B.降低系統(tǒng)的功耗，但可能降低運行速度C.對系統(tǒng)性能沒有影響D.導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定21、在單片機(jī)的指令時序中，假設(shè)我們需要精確控制單片機(jī)與外部設(shè)備之間的通信時序。以下哪種方式可以幫助我們更好地理解和掌握指令執(zhí)行的時間特性？（）A.查閱單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊，了解指令周期B.通過實驗測量指令執(zhí)行時間C.參考其他類似系統(tǒng)的時序設(shè)置D.以上方法結(jié)合使用22、在單片機(jī)的定時器/計數(shù)器應(yīng)用中，假設(shè)我們需要實現(xiàn)一個精確的1秒定時。已知單片機(jī)的時鐘頻率為12MHz，以下關(guān)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(shè)置相關(guān)控制寄存器B.直接使用默認(rèn)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23、在單片機(jī)的通信接口中，I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是一種常用的兩線式串行總線。I2C總線上的主設(shè)備通過發(fā)送以下哪種信號來啟動數(shù)據(jù)傳輸？（）A.起始信號B.停止信號C.應(yīng)答信號D.非應(yīng)答信號24、在單片機(jī)的實時操作系統(tǒng)（RTOS）應(yīng)用中，假設(shè)我們有多個任務(wù)需要同時執(zhí)行，并且對任務(wù)的響應(yīng)時間有嚴(yán)格要求。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度和優(yōu)先級設(shè)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(diào)度，高優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行B.采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，平均分配CPU時間C.隨機(jī)調(diào)度任務(wù)，不考慮優(yōu)先級D.以上策略都不合理，RTOS不適合多任務(wù)環(huán)境25、單片機(jī)在控制電機(jī)時，需要考慮電機(jī)的啟動、停止和調(diào)速等操作。假設(shè)我們使用PWM控制直流電機(jī)的啟動和停止。以下關(guān)于PWM占空比設(shè)置的描述，哪一項是正確的？（）A.啟動時占空比逐漸增大，停止時占空比逐漸減小B.啟動和停止時占空比都保持不變C.啟動時占空比為0，停止時占空比為100%D.以上描述都不正確，PWM無法控制電機(jī)啟動和停止二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明單片機(jī)的I2C通信協(xié)議及其特點。2、（本題5分）簡述單片機(jī)的中央處理器（CPU）的功能。3、（本題5分）簡述單片機(jī)在智能穿戴設(shè)備中的應(yīng)用。4、（本題5分）簡述單片機(jī)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計。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(jī)和溫度傳感器，讀取當(dāng)前環(huán)境溫度并在數(shù)碼管上顯示。2、（本題5分）在單片機(jī)中控制一個語音模塊，實現(xiàn)語音播報功能。3、（本題5分）編寫程序，讓單片機(jī)控制一個電子指南針，指示方向。4、（本題5分）在單片機(jī)中讀取一個光照傳感器的值，控制室內(nèi)燈光亮度。5、（本題5分）通過單片機(jī)實現(xiàn)一個智能烤箱，具備童鎖和安全保護(hù)功能。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）論述單片機(jī)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，比如交通信號燈控制、車輛監(jiān)測與識別以及路況信息采集等。分析在交通領(lǐng)域中，單片機(jī)需要處理的大量實時數(shù)據(jù)和復(fù)雜的算法，以及如何保證系統(tǒng)在各種惡劣天氣和電磁干擾條件下的穩(wěn)定運行。字?jǐn)?shù)不少于300字。2、（本題10分）全面論述單片機(jī)在智能空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與分析。智能空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)利用單片機(jī)采集多種污染物濃度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析和評估。請分析單片機(jī)如何連接各類空氣質(zhì)量傳感器，如PM2.5、二氧化