學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁云南大學滇池學院

《單片機應用系統設計》2023-2024學年第一學期期末試卷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、單片機在工業控制領域有廣泛應用，需要具備較高的可靠性和穩定性。假設我們設計的單片機控制系統工作在惡劣的電磁環境中，以下關于提高系統抗干擾能力的措施，哪一項是關鍵的？（）A.增加電源濾波電路，提高電源穩定性B.優化軟件算法，減少計算錯誤C.提高單片機的工作頻率D.以上選項都不是，惡劣環境下無法保證系統正常工作2、單片機的I/O端口配置是實現與外部設備通信的關鍵。假設我們要將一個I/O端口設置為輸入模式，并且具有上拉電阻功能。以下關于端口配置寄存器的設置，哪一項是正確的？（）A.將相應的位設置為0，同時使能上拉電阻B.將相應的位設置為1，同時使能上拉電阻C.只需要將相應的位設置為0，上拉電阻會自動啟用D.只需要將相應的位設置為1，上拉電阻會自動啟用3、在單片機的看門狗（Watchdog）機制應用中，它可以有效地防止系統死機和異常。假設我們正在開發一個對可靠性要求極高的工業控制單片機系統。關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，認為系統不會出現異常情況B.啟用看門狗功能，但設置不合理的超時時間，無法有效檢測系統故障C.合理設置看門狗的超時時間，并在程序正常運行時及時喂狗，當系統出現異常時能夠及時復位，提高系統的可靠性和穩定性D.隨意設置看門狗參數，不考慮其對系統的影響4、在單片機的ADC（模擬數字轉換）模塊使用中，假設我們要測量一個0-5V的模擬電壓信號，并要求轉換精度達到10位。以下關于ADC配置和轉換結果處理的描述，哪一項是準確的？（）A.配置ADC的參考電壓為5V，通過讀取轉換結果寄存器得到數字值并進行計算B.參考電壓可以任意設置，不影響轉換精度C.ADC轉換結果無需處理，直接使用D.10位精度無法滿足要求，需要使用更高精度的ADC芯片5、在單片機的開發過程中，代碼的可移植性是一個重要的考慮因素。為了提高代碼在不同型號單片機之間的可移植性，以下哪種做法是不合適的？（）A.使用標準的C語言語法和庫函數B.直接使用單片機特定的寄存器和指令C.將硬件相關的部分封裝成獨立的模塊D.定義統一的接口和配置文件6、在單片機的低功耗設計中，需要從多個方面入手降低系統能耗。假設我們正在設計一款使用電池供電的便攜式單片機設備，如智能手表。以下關于低功耗設計的措施，哪一項是最為關鍵的？（）A.不采取任何低功耗措施，讓設備正常運行B.關閉不必要的外設和功能模塊，降低工作頻率，采用睡眠模式和電源管理芯片等多種手段，根據設備的工作狀態動態調整功耗，最大限度延長電池續航時間C.只降低單片機的工作電壓，不考慮其他因素對功耗的影響D.選擇低功耗的單片機型號，但不進行其他方面的優化7、若要判斷8051單片機的P1口的某一位是否為高電平，可以使用（）指令。A.JBB.JNBC.JCD.JNC8、單片機在控制直流電機時，通常需要使用PWM（脈沖寬度調制）技術來調節電機的轉速。假設單片機的定時器產生的PWM信號周期為20ms，要使電機轉速為最大轉速的50%，則高電平持續時間應為：（）A.10msB.5msC.15msD.8ms9、單片機的實時時鐘（RTC）模塊用于提供準確的時間信息。假設我們的系統需要在掉電情況下仍然保持時間的準確，以下關于RTC電源和備份的措施，哪一項是必要的？（）A.使用備用電池為RTC供電B.將RTC數據存儲在Flash中C.依靠系統電源為RTC供電D.以上選項都不正確，掉電后無法保持時間準確10、單片機的顯示驅動接口有多種，比如液晶顯示（LCD）和發光二極管顯示（LED）。假設我們需要在一個低功耗的系統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，沒有區別D.以上都不適合11、在單片機的低功耗設計中，以下哪種方法可以有效降低系統的待機電流？（）A.關閉未使用的外設B.提高系統的工作頻率C.增加程序的運行時間D.減少電源的濾波電容12、在單片機的系統開發中，硬件和軟件的協同設計至關重要。假設我們在設計初期發現硬件資源無法滿足軟件功能的需求，以下關于解決方法的選擇，哪一項是合理的？（）A.優化軟件算法，減少對硬件資源的需求B.立即更換更強大的單片機型號C.放棄部分軟件功能D.以上選項都不正確，硬件和軟件的不匹配無法解決13、考慮單片機的無線通信模塊（如藍牙、Wi-Fi等）集成，以下關于其挑戰和解決方案的描述，哪一項是正確的？（）A.集成無線通信模塊會增加系統的功耗、成本和設計復雜度，同時還需要解決信號干擾、數據傳輸穩定性等問題。可以通過優化電源管理、選擇合適的天線和通信協議來應對這些挑戰B.無線通信模塊與單片機的接口通常是標準的，不需要進行特殊的驅動和配置，直接連接即可使用C.單片機的性能對無線通信模塊的工作效果沒有影響，只要選擇高性能的無線通信模塊，就能保證良好的通信質量D.無線通信模塊的集成只需要考慮硬件設計，軟件方面不需要進行任何修改和優化14、單片機的Bootloader（引導加載程序）用于系統的升級和更新。假設我們要通過串口實現單片機程序的遠程更新，以下關于Bootloader的設計和實現，哪一項是關鍵的？（）A.確保串口通信的穩定性和數據的正確性B.盡量減少Bootloader占用的存儲空間C.忽略程序更新過程中的錯誤，繼續更新D.以上選項都不是，通過串口無法實現程序更新15、單片機與外部存儲器進行數據交互時，可能會受到數據總線寬度的限制。假設單片機的數據總線為8位，而外部存儲器的數據寬度為16位。以下關于數據傳輸的處理方式，哪一項是正確的？（）A.分兩次讀取16位數據B.直接讀取，忽略數據寬度差異C.使用特殊的接口芯片進行轉換D.以上選項都不正確，無法進行數據交互16、單片機與外部設備進行通信時，可能會遇到數據傳輸的同步問題。假設我們使用SPI（串行外設接口）與一個傳感器進行通信，以下關于SPI時鐘和數據同步的理解，哪一項是正確的？（）A.由單片機提供時鐘，確保數據在時鐘上升沿或下降沿被采樣B.傳感器提供時鐘，單片機根據傳感器的時鐘進行數據傳輸C.時鐘和數據的同步由外部控制器負責，單片機無需關心D.SPI通信不需要考慮時鐘和數據的同步17、在單片機的代碼優化技巧中，以下關于減少代碼體積和提高執行效率的方法，哪一項是不準確的？（）A.合理使用數據類型、優化算法、避免不必要的函數調用和變量定義等，可以減少代碼體積和提高執行效率B.采用匯編語言編寫關鍵代碼部分，可以獲得比高級語言更高的執行效率，但會增加開發難度和維護成本C.為了提高代碼的可讀性和可維護性，可以適當犧牲一些執行效率和代碼體積D.代碼優化只在資源受限的單片機系統中重要，對于性能較高的單片機則可以忽略18、在單片機的系統開發過程中，假設我們已經完成了硬件設計和軟件編寫，需要進行系統測試。以下哪種測試方法可以全面地檢驗系統的功能和性能？（）A.單元測試B.集成測試C.系統測試D.以上測試方法結合使用19、在單片機的指令系統中，假設我們要執行一系列復雜的數學運算和邏輯操作。不同的指令具有不同的執行周期和功能。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.所有指令執行效率相同20、在單片機的輸入輸出接口（I/O口）配置中，需要根據具體的應用需求來設置工作模式。假設有一個單片機控制的智能交通信號燈系統，其中的I/O口需要連接各種傳感器和信號燈。對于I/O口的工作模式選擇，以下哪種考慮是最為重要的？（）A.統一將所有I/O口設置為輸入模式，以接收外部信號B.全部設置為輸出模式，直接控制信號燈的狀態C.根據每個I/O口所連接的設備類型（輸入設備或輸出設備）和電氣特性，靈活配置為輸入、輸出或者雙向模式，并設置合適的上拉、下拉電阻，以確保信號的穩定和準確傳輸D.隨意設置I/O口的工作模式，不考慮與外部設備的匹配二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋單片機在智能路燈節能控制系統中的實現。2、（本題5分）闡述單片機的低功耗設計方法。3、（本題5分）單片機如何實現指紋識別功能？4、（本題5分）說明單片機的RTC模塊的掉電保護和備份。5、（本題5分）闡述單片機在能源管理中的應用。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用單片機控制一個智能浴霸，根據室溫自動調節功能。2、（本題5分）利用單片機和風速風向傳感器，測量并顯示風速和風向信息。3、（本題5分）用單片機控制一個智能加濕器，根據室內外濕度差工作。4、（本題5分）在單片機中控制一個字符型液晶顯示屏，顯示指定的字符。5、（本題5分）編寫程序，使單片機通過以太網接口與網絡進行通信。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討單片機在電梯控制系統中的核心作用和安全保障機制。電梯的運行控制和安全監測離不開單片機的精確計算和實時響應。分析單片機如何實現電梯的樓層定位、速度控制、門機控制等功能，如何處理緊急情況如故障停機、困人救援。探討為確保電梯運行的安全可靠，單片機在硬件冗余設計、軟件可靠性測試、故障診斷與預警等方面的安全保障機制，以及對人們日常出行的重要