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(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、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)2、單片機(jī)的看門(mén)狗（Watchdog）技術(shù)用于防止程序跑飛或陷入死循環(huán)。當(dāng)看門(mén)狗超時(shí)未被清零時(shí)，單片機(jī)通常會(huì)：（）A.自動(dòng)重新啟動(dòng)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(yùn)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(duì)于單片機(jī)的復(fù)位電路，以下關(guān)于其作用和實(shí)現(xiàn)方式的描述，哪一個(gè)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(shí)，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(dòng)和運(yùn)行。常見(jiàn)的復(fù)位方式有上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位等B.上電復(fù)位是通過(guò)電容充電實(shí)現(xiàn)的，手動(dòng)復(fù)位通常使用按鍵，看門(mén)狗復(fù)位則是通過(guò)監(jiān)測(cè)程序運(yùn)行狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)C.復(fù)位電路的設(shè)計(jì)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(jì)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(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6、單片機(jī)的指令系統(tǒng)對(duì)程序的編寫(xiě)和執(zhí)行效率有重要影響。假設(shè)我們需要執(zhí)行一個(gè)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(xiàng)是正確的？（）A.選擇簡(jiǎn)潔、執(zhí)行周期短的指令來(lái)提高效率B.指令的選擇對(duì)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(xiàng)都不正確，指令系統(tǒng)對(duì)循環(huán)操作效率沒(méi)有影響7、在8051單片機(jī)中，若要使T0工作于方式1，定時(shí)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(chǔ)器）常用于存儲(chǔ)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(xiě)入和讀取EEPROM中的數(shù)據(jù)，以下哪個(gè)因素對(duì)EEPROM的使用壽命影響較大？（）A.寫(xiě)入次數(shù)B.讀取次數(shù)C.存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量D.數(shù)據(jù)的類(lèi)型9、單片機(jī)的軟件調(diào)試是開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。在調(diào)試過(guò)程中，使用在線(xiàn)仿真器可以：（）A.實(shí)時(shí)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(dòng)優(yōu)化程序代碼D.跳過(guò)錯(cuò)誤代碼繼續(xù)執(zhí)行10、單片機(jī)的顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)低功耗的系統(tǒng)中顯示簡(jiǎn)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(méi)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(gè)單片機(jī)控制的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(xiàng)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(diǎn)和執(zhí)行周期，選擇簡(jiǎn)潔高效的指令，并合理安排指令順序，減少指令執(zhí)行時(shí)間和資源消耗C.隨意選擇指令，不考慮其執(zhí)行效率和對(duì)系統(tǒng)性能的影響D.只使用基本指令，避免使用高級(jí)指令，以降低編程難度12、單片機(jī)的電源管理模塊對(duì)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(duì)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(dòng)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?cè)O(shè)計(jì)的一個(gè)便攜式設(shè)備需要在待機(jī)狀態(tài)下最大限度地延長(zhǎng)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(yùn)行模式14、對(duì)于單片機(jī)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）應(yīng)用，以下說(shuō)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(shí)間管理等功能，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性B.在使用RTOS時(shí)，需要將應(yīng)用程序劃分為多個(gè)任務(wù)，并為每個(gè)任務(wù)分配優(yōu)先級(jí)和資源C.RTOS會(huì)增加單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)，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(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)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(dòng)時(shí)起到重要作用。假設(shè)我們?cè)O(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)在工作過(guò)程中可能會(huì)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(jì)可能是最優(yōu)的？（）A.上電復(fù)位電路B.手動(dòng)復(fù)位電路C.看門(mén)狗復(fù)位電路D.以上效果相同16、關(guān)于單片機(jī)的看門(mén)狗定時(shí)器（WatchdogTimer），以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是：（）A.看門(mén)狗定時(shí)器用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)間間隔內(nèi)對(duì)看門(mén)狗定時(shí)器進(jìn)行清零操作，否則看門(mén)狗定時(shí)器將觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位C.看門(mén)狗定時(shí)器的超時(shí)時(shí)間可以通過(guò)編程進(jìn)行設(shè)置，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景D.看門(mén)狗定時(shí)器只會(huì)在程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)起作用，正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)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(jí)可以通過(guò)編程設(shè)置。當(dāng)多個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，以下哪種情況會(huì)優(yōu)先響應(yīng)？（）A.優(yōu)先級(jí)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(gè)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(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)于PWM信號(hào)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(jì)算和調(diào)整PWM的占空比和頻率，實(shí)現(xiàn)平滑、精確的電機(jī)調(diào)速，同時(shí)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(shí)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(shí)鐘對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。假設(shè)我們正在優(yōu)化一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的性能，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在處理某些高實(shí)時(shí)性任務(wù)時(shí)存在延遲。在這種情況下，調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘可能會(huì)帶來(lái)以下哪種效果？（）A.提高系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)行速度C.對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有影響D.導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定21、在單片機(jī)的指令時(shí)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(shí)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(shí)間特性？（）A.查閱單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解指令周期B.通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量指令執(zhí)行時(shí)間C.參考其他類(lèi)似系統(tǒng)的時(shí)序設(shè)置D.以上方法結(jié)合使用22、在單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用中，假設(shè)我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)精確的1秒定時(shí)。已知單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12MHz，以下關(guān)于定時(shí)器初值計(jì)算和配置的方法，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.通過(guò)計(jì)算得出定時(shí)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(shí)器配置，無(wú)需計(jì)算初值C.定時(shí)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)1秒的精確定時(shí)，需要外接專(zhuān)用芯片D.以上方法都不正確，無(wú)法完成1秒定時(shí)23、在單片機(jī)的通信接口中，I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線(xiàn)是一種常用的兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)。I2C總線(xiàn)上的主設(shè)備通過(guò)發(fā)送以下哪種信號(hào)來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸？（）A.起始信號(hào)B.停止信號(hào)C.應(yīng)答信號(hào)D.非應(yīng)答信號(hào)24、在單片機(jī)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）應(yīng)用中，假設(shè)我們有多個(gè)任務(wù)需要同時(shí)執(zhí)行，并且對(duì)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度和優(yōu)先級(jí)設(shè)置的策略，哪一項(xiàng)是最合理的？（）A.采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行B.采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，平均分配CPU時(shí)間C.隨機(jī)調(diào)度任務(wù)，不考慮優(yōu)先級(jí)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(shí)，需要考慮電機(jī)的啟動(dòng)、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(dòng)和停止。以下關(guān)于PWM占空比設(shè)置的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.啟動(dòng)時(shí)占空比逐漸增大，停止時(shí)占空比逐漸減小B.啟動(dòng)和停止時(shí)占空比都保持不變C.啟動(dòng)時(shí)占空比為0，停止時(shí)占空比為100%D.以上描述都不正確，PWM無(wú)法控制電機(jī)啟動(dòng)和停止二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）說(shuō)明單片機(jī)的I2C通信協(xié)議及其特點(diǎn)。2、（本題5分）簡(jiǎn)述單片機(jī)的中央處理器（CPU）的功能。3、（本題5分）簡(jiǎn)述單片機(jī)在智能穿戴設(shè)備中的應(yīng)用。4、（本題5分）簡(jiǎn)述單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。三、編程題（本大題共5個(gè)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(gè)語(yǔ)音模塊，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能。3、（本題5分）編寫(xiě)程序，讓單片機(jī)控制一個(gè)電子指南針，指示方向。4、（本題5分）在單片機(jī)中讀取一個(gè)光照傳感器的值，控制室內(nèi)燈光亮度。5、（本題5分）通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(gè)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(hào)燈控制、車(chē)輛監(jiān)測(cè)與識(shí)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(shí)時(shí)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(yùn)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(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與分析。智能空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(píng)估。請(qǐng)分析單片機(jī)如何連接各類(lèi)空氣質(zhì)量傳感器，如PM2.5、二氧化