南京師范大學(xué)中北學(xué)院《單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、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(shí)現(xiàn)方法的描述，哪一項(xiàng)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(shí)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2、單片機(jī)的定時器中斷可以用于實(shí)現(xiàn)定時任務(wù)。假設(shè)我們需要每隔10ms產(chǎn)生一次中斷。以下關(guān)于定時器初值計算和中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間的考慮，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.精確計算定時器初值，確保中斷間隔準(zhǔn)確，中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間盡量短B.初值可以估算，中斷服務(wù)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(diào)整，中斷服務(wù)程序可以執(zhí)行較長時間D.以上選項(xiàng)都不正確，無法實(shí)現(xiàn)10ms的定時中斷3、在單片機(jī)的數(shù)字濾波算法中，假設(shè)我們要對一個受到噪聲干擾的輸入信號進(jìn)行濾波處理，以獲得更準(zhǔn)確的測量值。以下哪種數(shù)字濾波算法在去除高頻噪聲方面可能表現(xiàn)更優(yōu)？（）A.算術(shù)平均濾波B.中值濾波C.滑動平均濾波D.低通濾波4、單片機(jī)的實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）在復(fù)雜應(yīng)用中可以提高系統(tǒng)的管理效率。假設(shè)我們正在開發(fā)一個多任務(wù)的智能家居控制單片機(jī)系統(tǒng)，需要同時處理多個不同的任務(wù)。在選擇和使用RTOS時，以下哪種因素是最需要關(guān)注的？（）A.只考慮RTOS的功能豐富性，不考慮其對單片機(jī)資源的占用B.綜合考慮RTOS的內(nèi)核大小、任務(wù)調(diào)度算法、內(nèi)存管理機(jī)制、中斷響應(yīng)時間等因素，選擇適合單片機(jī)性能和應(yīng)用需求的RTOS，并進(jìn)行合理的配置和優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性C.不使用RTOS，通過自己編寫任務(wù)調(diào)度代碼來實(shí)現(xiàn)多任務(wù)管理D.隨意選擇一個RTOS，不進(jìn)行任何定制和優(yōu)化5、在單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位和初始化過程中，需要確保系統(tǒng)處于正確的初始狀態(tài)。假設(shè)我們正在開發(fā)一個用于醫(yī)療設(shè)備的單片機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。以下關(guān)于系統(tǒng)復(fù)位和初始化的要點(diǎn)，哪一項(xiàng)是最為關(guān)鍵的？（）A.簡單地進(jìn)行硬件復(fù)位，不進(jìn)行軟件初始化，認(rèn)為硬件復(fù)位已經(jīng)能夠使系統(tǒng)處于正常狀態(tài)B.在硬件復(fù)位后，進(jìn)行全面的軟件初始化，包括設(shè)置寄存器、初始化變量、配置外設(shè)等，確保系統(tǒng)在各種情況下都能正確啟動和運(yùn)行，同時處理可能的異常情況，如電源波動導(dǎo)致的復(fù)位C.忽略復(fù)位和初始化過程，認(rèn)為系統(tǒng)會自動恢復(fù)到正常狀態(tài)D.進(jìn)行部分初始化，只對關(guān)鍵部分進(jìn)行設(shè)置，其他部分使用默認(rèn)值6、8051單片機(jī)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.2167、在單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)中，關(guān)于哈佛結(jié)構(gòu)與馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的區(qū)別，以下說法正確的是：（）A.哈佛結(jié)構(gòu)和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)在指令和數(shù)據(jù)的存儲與讀取方式上沒有明顯區(qū)別，只是名稱不同B.哈佛結(jié)構(gòu)將程序指令和數(shù)據(jù)分開存儲和讀取，而馮·諾依曼結(jié)構(gòu)則將指令和數(shù)據(jù)存儲在同一存儲空間。這使得哈佛結(jié)構(gòu)在處理指令和數(shù)據(jù)時能夠并行進(jìn)行，提高了運(yùn)行效率，但硬件成本相對較高；馮·諾依曼結(jié)構(gòu)則具有簡單的結(jié)構(gòu)和較低的成本，但在指令和數(shù)據(jù)的讀取上可能存在沖突C.馮·諾依曼結(jié)構(gòu)比哈佛結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，能適應(yīng)更復(fù)雜的應(yīng)用場景，哈佛結(jié)構(gòu)已逐漸被淘汰D.哈佛結(jié)構(gòu)和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)只在大型計算機(jī)系統(tǒng)中有區(qū)別，在單片機(jī)中沒有實(shí)際意義詳細(xì)解釋兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、差異、優(yōu)缺點(diǎn)以及在單片機(jī)中的應(yīng)用和影響，從而判斷每個選項(xiàng)的正確性8、對于單片機(jī)的脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，以下關(guān)于其原理和應(yīng)用的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.PWM通過改變脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)對模擬信號的等效控制，常用于電機(jī)調(diào)速、LED亮度調(diào)節(jié)等領(lǐng)域B.PWM的頻率和占空比可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，通過調(diào)整這兩個參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同的控制效果C.PWM信號的分辨率越高，控制精度就越高，但同時也會增加系統(tǒng)的開銷D.PWM技術(shù)只能用于控制直流設(shè)備，對于交流設(shè)備無法適用9、以下哪種方式可以提高8051單片機(jī)的I/O口驅(qū)動能力？（）A.使用上拉電阻B.增加電源電壓C.使用三極管驅(qū)動D.以上都可以10、在單片機(jī)的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）功能中，假設(shè)我們需要測量一個變化范圍較大的模擬信號，并且要求有較高的測量精度。為了達(dá)到這個要求，以下哪個因素對ADC的性能影響最為關(guān)鍵？（）A.ADC的分辨率B.ADC的轉(zhuǎn)換速度C.ADC的參考電壓D.單片機(jī)的工作頻率11、在單片機(jī)的溫度傳感器接口設(shè)計中，以下關(guān)于傳感器類型和接口方式的描述，哪一個是不正確的？（）A.常見的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶和數(shù)字式溫度傳感器等，它們具有不同的測量范圍、精度和接口方式B.模擬式溫度傳感器（如熱敏電阻、熱電偶）需要經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換才能被單片機(jī)讀取，數(shù)字式溫度傳感器則可以通過串行接口（如I2C、SPI）直接與單片機(jī)通信C.溫度傳感器的接口方式越復(fù)雜，測量精度就越高，因此在設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先選擇復(fù)雜的接口方式D.選擇溫度傳感器時，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的測量范圍、精度要求和成本等因素綜合考慮12、在8051單片機(jī)中，若要禁止所有中斷，應(yīng)將IE寄存器的值設(shè)置為（）。A.0x00B.0xFFC.0x80D.0x7F13、對于單片機(jī)的ADC采樣精度提高方法，以下關(guān)于其技術(shù)和策略的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.可以通過增加ADC的位數(shù)、采用過采樣和均值濾波等技術(shù)來提高采樣精度B.提高參考電壓的穩(wěn)定性和精度可以有效提升ADC的采樣精度C.降低采樣頻率可以減少噪聲的影響，從而提高采樣精度D.對輸入信號進(jìn)行前置放大和濾波處理，能夠改善ADC的采樣精度14、在單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計中，以下關(guān)于硬件和軟件抗干擾措施的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.硬件抗干擾措施包括電源濾波、信號隔離、添加去耦電容等，可以有效減少外部干擾對單片機(jī)系統(tǒng)的影響B(tài).軟件抗干擾措施如數(shù)字濾波、軟件陷阱、指令冗余等，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性C.硬件抗干擾措施能夠完全消除干擾，因此在設(shè)計中只需要關(guān)注硬件部分，軟件抗干擾措施作用不大D.硬件和軟件抗干擾措施相結(jié)合，可以更好地應(yīng)對復(fù)雜的干擾環(huán)境，提高單片機(jī)系統(tǒng)的魯棒性15、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.0x5016、在單片機(jī)的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）模塊中，以下關(guān)于其分辨率和轉(zhuǎn)換速度的描述，哪一個是準(zhǔn)確的？（）A.ADC的分辨率決定了其能夠分辨的最小模擬輸入變化量，轉(zhuǎn)換速度則表示完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換所需的時間。分辨率越高、轉(zhuǎn)換速度越快的ADC性能越好，但成本也越高B.ADC的分辨率和轉(zhuǎn)換速度是相互獨(dú)立的，沒有直接的關(guān)系?？梢愿鶕?jù)需要單獨(dú)選擇高分辨率或高轉(zhuǎn)換速度的ADCC.ADC的分辨率只影響數(shù)字輸出的精度，對實(shí)際的測量結(jié)果沒有影響。轉(zhuǎn)換速度則主要取決于單片機(jī)的時鐘頻率D.為了獲得高精度的測量結(jié)果，應(yīng)該優(yōu)先選擇轉(zhuǎn)換速度快的ADC，而分辨率可以適當(dāng)降低17、在單片機(jī)的模擬信號采集過程中，可能會受到干擾導(dǎo)致采集結(jié)果不準(zhǔn)確。假設(shè)我們使用ADC采集一個緩慢變化的模擬信號，以下關(guān)于提高采集精度和抗干擾能力的方法，哪一項(xiàng)是有效的？（）A.增加采樣次數(shù)并取平均值B.提高ADC的轉(zhuǎn)換速度C.降低ADC的參考電壓D.以上選項(xiàng)都不正確，無法提高采集精度和抗干擾能力18、在單片機(jī)的人機(jī)交互接口設(shè)計中，以下關(guān)于按鍵和顯示設(shè)備的選擇與使用，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.按鍵可以采用獨(dú)立按鍵或矩陣按鍵的方式，根據(jù)按鍵數(shù)量和布局的需求進(jìn)行選擇。顯示設(shè)備有LED、LCD等，不同的顯示設(shè)備具有不同的特點(diǎn)和適用場合B.獨(dú)立按鍵比矩陣按鍵更可靠，所以在任何情況下都應(yīng)該優(yōu)先選擇獨(dú)立按鍵C.LCD顯示比LED顯示更清晰，但成本更高，在對顯示效果要求不高的場合，應(yīng)選擇LED顯示D.按鍵和顯示設(shè)備的接口電路設(shè)計非常復(fù)雜，需要專業(yè)的硬件知識，對于初學(xué)者來說難以實(shí)現(xiàn)19、單片機(jī)的存儲結(jié)構(gòu)通常包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。假設(shè)我們正在使用一款單片機(jī)開發(fā)一個復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用，需要頻繁地讀寫大量的數(shù)據(jù)。在這種情況下，對于數(shù)據(jù)的存儲和讀取，以下哪種存儲器的訪問速度通常更快？（）A.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器B.外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲器C.程序存儲器D.以上速度相同20、在單片機(jī)的程序下載方式中，假設(shè)我們需要頻繁地更新單片機(jī)中的程序，并且要求下載過程簡單快捷。以下哪種程序下載方式可能是最方便的？（）A.通過編程器下載B.通過在線調(diào)試器下載C.通過串口下載D.通過USB下載21、在單片機(jī)的看門狗（Watchdog）技術(shù)中，以下描述不準(zhǔn)確的是：（）A.看門狗是一種用于監(jiān)測單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)制，防止系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛的情況B.單片機(jī)在正常運(yùn)行時需要定期對看門狗進(jìn)行“喂狗”操作，否則看門狗會觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位C.看門狗的超時時間可以通過編程進(jìn)行設(shè)置，一般根據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時性要求來確定D.一旦看門狗觸發(fā)了系統(tǒng)復(fù)位，單片機(jī)就無法恢復(fù)正常工作，需要重新上電啟動22、單片機(jī)的程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)在物理上可以分開，也可以統(tǒng)一。對于哈佛結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，其特點(diǎn)是：（）A.程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)統(tǒng)一編址B.程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)相互獨(dú)立C.程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)可以相互訪問D.程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)容量相同23、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(shí)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(xiàng)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(shí)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24、在單片機(jī)的看門狗（Watchdog）定時器應(yīng)用中，以下關(guān)于其功能和設(shè)置的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.看門狗定時器用于監(jiān)測單片機(jī)程序的運(yùn)行狀態(tài)，如果程序出現(xiàn)異常或跑飛，看門狗定時器超時會觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.看門狗定時器的超時時間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行設(shè)置，一般設(shè)置為略大于正常程序執(zhí)行周期的時間C.在程序正常運(yùn)行時，需要定期對看門狗定時器進(jìn)行清零操作，以防止其超時復(fù)位D.看門狗定時器只在單片機(jī)系統(tǒng)啟動時進(jìn)行初始化，后續(xù)運(yùn)行過程中不需要再進(jìn)行任何操作25、單片機(jī)的Flash存儲器常用于存儲程序和常量數(shù)據(jù)。假設(shè)我們需要頻繁更新程序代碼，以下哪種Flash存儲器的擦寫特性更適合這種需求？（）A.具有較高擦寫次數(shù)的Flash存儲器B.擦寫速度較快的Flash存儲器C.存儲容量較大的Flash存儲器D.價格較低的Flash存儲器二、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)與傳感器的接口設(shè)計。2、（本題5分）解釋單片機(jī)在智能電力相對論計算系統(tǒng)中的工作。3、（本題5分）解釋單片機(jī)在智能電力非交換幾何計算系統(tǒng)中的工作。4、（本題5分）闡述單片機(jī)在智能電力投資評估系統(tǒng)中的作用。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計單片機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)對外部EEPROM芯片的擦除和寫入操作。2、（本題5分）編寫程序，讓單片機(jī)控制一個直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。3、（本題5分）利用單片機(jī)和紅外接收模塊，實(shí)現(xiàn)對紅外遙控器按鍵的解碼和響應(yīng)。4、（本題5分）通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一個智能烤箱，能自動預(yù)熱和多段溫度控制。5、（本題5分）用單片機(jī)控制一個智能車庫管理系統(tǒng)，記錄車輛進(jìn)出和車位狀態(tài)。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(jī)在智能電子秤中的稱重傳感