长沙理工大学城南学院《单片机原理及应用A》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《单片机原理及应用A》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、对于单片机的串行通信接口（如UART、SPI、I2C等），以下关于它们的特点和适用范围的描述，哪一个是错误的？（）A.UART是一种异步串行通信接口，通信线路简单，适用于短距离、低速的数据传输B.SPI是一种同步串行通信接口，传输速度快，支持多从机通信，但需要较多的引脚C.I2C是一种双线式串行通信接口，具有节省引脚、支持多设备通信等优点，但数据传输速率较低D.这三种串行通信接口在功能和性能上没有差异，可以根据个人喜好随意选择使用2、单片机的通信接口（如UART、SPI、I2C等）在与外部设备交互中至关重要。假设我们正在设计一个单片机与多个传感器和执行器通信的工业控制系统。在选择通信接口和协议时，以下哪种考虑是最为全面和重要的？（）A.只根据通信速度选择接口和协议，不考虑设备的兼容性和成本B.综合考虑设备的数量、通信距离、数据量、实时性要求、成本等因素，选择合适的通信接口和协议，并进行相应的硬件设计和软件编程，确保系统的稳定可靠通信C.随意选择一种通信接口和协议，不进行任何评估和测试D.只选择自己熟悉的通信接口和协议，不考虑其是否适合当前项目3、在单片机的系统开发中，硬件抗干扰措施是保证系统稳定运行的重要环节。对于电源干扰，以下哪种方法效果较好？（）A.增加电源滤波电容B.提高电源电压C.减少电源负载D.频繁开关电源4、在单片机的低功耗设计中，以下哪种方法可以有效降低系统的待机电流？（）A.关闭未使用的外设B.提高系统的工作频率C.增加程序的运行时间D.减少电源的滤波电容5、在单片机的指令系统中，不同的指令具有不同的执行效率和功能。假设我们正在优化一个单片机控制的机器人运动程序，以提高其响应速度和执行效率。以下关于指令选择和使用的策略，哪一项是最为有效的？（）A.优先使用复杂的指令，认为它们能够完成更多的功能，提高编程效率B.深入了解单片机的指令特点和执行周期，选择简洁高效的指令，并合理安排指令顺序，减少指令执行时间和资源消耗C.随意选择指令，不考虑其执行效率和对系统性能的影响D.只使用基本指令，避免使用高级指令，以降低编程难度6、对于单片机的驱动能力和负载匹配，以下关于其重要性和实现方法的描述，哪一项是错误的？（）A.单片机的I/O口驱动能力有限，在连接外部负载时需要考虑负载的电流、电压要求，确保单片机能够正常驱动负载，否则可能会导致系统工作不稳定B.可以通过使用三极管、场效应管等器件来提高单片机的驱动能力，实现负载匹配C.负载匹配只需要在硬件设计中考虑，软件编程中不需要关注D.合理的驱动能力和负载匹配可以保护单片机和外部设备，延长系统的使用寿命7、单片机与外部设备进行通信时，可能会遇到数据传输的同步问题。假设我们使用SPI（串行外设接口）与一个传感器进行通信，以下关于SPI时钟和数据同步的理解，哪一项是正确的？（）A.由单片机提供时钟，确保数据在时钟上升沿或下降沿被采样B.传感器提供时钟，单片机根据传感器的时钟进行数据传输C.时钟和数据的同步由外部控制器负责，单片机无需关心D.SPI通信不需要考虑时钟和数据的同步8、8051单片机的指令“MOVCA,@A+PC”中，PC的值在取指后会（）。A.加1B.加2C.加3D.不变9、8051单片机的定时器/计数器工作在方式2时，是（）位的定时器/计数器。A.8B.13C.16D.3210、单片机与上位机进行通信时，常用的通信协议有很多种。对于短距离、高速率的数据传输，以下哪种通信协议比较适合？（）A.RS232B.RS485C.USBD.CAN11、单片机在驱动数码管显示时，常用的显示方式有静态显示和动态显示。动态显示相比于静态显示的主要优点是：（）A.显示亮度高B.占用I/O口少C.程序编写简单D.显示稳定，无闪烁12、在单片机的数字滤波算法中，假设我们要对一个受到噪声干扰的输入信号进行滤波处理，以获得更准确的测量值。以下哪种数字滤波算法在去除高频噪声方面可能表现更优？（）A.算术平均滤波B.中值滤波C.滑动平均滤波D.低通滤波13、8051单片机的指令MOVCA,@A+DPTR属于（）寻址方式。A.寄存器寻址B.变址寻址C.相对寻址D.位寻址14、单片机的外部中断触发方式有多种，比如电平触发和边沿触发。假设我们的系统需要对一个短暂的外部信号进行准确响应，以下哪种触发方式可能更合适？（）A.电平触发B.边沿触发C.两者均可，没有区别D.以上都不合适15、在8051单片机中，若要使定时器0停止计数，应将（）位清0。A.TR0B.TF0C.GATED.C/T16、单片机的ADC（模数转换器）在数据采集方面具有重要作用。假设我们正在设计一个基于单片机的声音采集系统，需要将模拟声音信号转换为数字信号进行处理。对于ADC的分辨率和采样率的选择，以下哪种考虑是最为恰当的？（）A.选择最高分辨率和采样率的ADC，不考虑系统的实际需求和资源限制B.根据声音信号的频率范围和精度要求，合理选择ADC的分辨率和采样率，在满足系统性能的前提下，尽量降低资源消耗和成本C.选择最低分辨率和采样率的ADC，以简化设计和降低成本D.不考虑声音信号的特点，随机选择ADC的参数17、在单片机的指令系统中，关于指令的执行周期和寻址方式，以下哪种说法是准确的？（）A.不同的指令具有不同的执行周期，复杂的指令通常需要更多的时钟周期来完成。寻址方式决定了指令如何获取操作数的地址，常见的寻址方式有直接寻址、间接寻址、立即寻址等B.指令的执行周期与单片机的时钟频率无关，只取决于指令的复杂程度。寻址方式对指令的执行效率没有影响C.单片机的指令执行周期是固定的，不受指令类型和寻址方式的影响。而且，寻址方式的选择对程序的存储空间没有影响D.为了提高程序的执行效率，应该尽量使用复杂的寻址方式和长执行周期的指令18、在单片机的PWM（脉冲宽度调制）应用中，常用于控制电机速度、灯光亮度等。假设我们要设计一个基于单片机的直流电机调速系统。对于PWM信号的参数设置，以下哪种方法是最为有效的？（）A.随意设置PWM的占空比和频率，不考虑电机的特性和调速要求B.根据电机的参数和调速范围，精确计算和调整PWM的占空比和频率，实现平滑、精确的电机调速，同时考虑电磁兼容性和噪声抑制C.只使用固定的PWM参数，不进行任何调整D.不使用PWM调速，采用其他复杂的控制方法19、单片机的代码优化不仅可以提高执行效率，还可以节省存储空间。假设我们要优化一个计算密集型的函数，以下关于优化方法的选择，哪一项是最有效的？（）A.算法改进B.减少变量使用C.缩短函数名D.以上方法效果相同，可随意选择20、考虑单片机的无线通信模块（如蓝牙、Wi-Fi等）集成，以下关于其挑战和解决方案的描述，哪一项是正确的？（）A.集成无线通信模块会增加系统的功耗、成本和设计复杂度，同时还需要解决信号干扰、数据传输稳定性等问题。可以通过优化电源管理、选择合适的天线和通信协议来应对这些挑战B.无线通信模块与单片机的接口通常是标准的，不需要进行特殊的驱动和配置，直接连接即可使用C.单片机的性能对无线通信模块的工作效果没有影响，只要选择高性能的无线通信模块，就能保证良好的通信质量D.无线通信模块的集成只需要考虑硬件设计，软件方面不需要进行任何修改和优化21、在8051单片机中，要进行串行通信，应将SCON寄存器的SM0、SM1位设置为（）。A.00B.01C.10D.1122、单片机的存储器结构包括程序存储器和数据存储器。想象一个需要频繁更新数据并且存储大量程序代码的单片机应用，例如一个工业自动化控制系统。在这种情况下，关于存储器的选择和使用，以下哪种策略是最合适的？（）A.优先使用内部程序存储器存储程序代码，使用内部数据存储器存储数据，以提高访问速度B.由于外部存储器扩展方便，应尽量将程序和数据都存储在外部存储器中C.根据程序和数据的大小、访问频率以及成本等因素，合理选择使用内部存储器和外部存储器，例如将频繁访问的数据存储在内部数据存储器中，将较大的程序代码存储在外部程序存储器中D.为了简化设计，不考虑存储器的优化，随机选择存储器进行存储23、对于单片机的ADC（模数转换器）采样定理，以下说法不正确的是：（）A.采样定理指出，为了能够准确地还原模拟信号，采样频率必须至少是模拟信号最高频率的两倍B.如果采样频率低于模拟信号最高频率的两倍，会导致采样后的数字信号发生混叠，无法正确还原原始模拟信号C.在单片机的ADC采样中，必须严格遵循采样定理，否则会得到错误的转换结果D.采样定理只适用于理论分析，在实际的单片机ADC应用中，可以忽略采样定理，根据经验选择合适的采样频率24、在单片机的ADC（模数转换器）模块中，以下关于其分辨率和转换速度的描述，哪一个是准确的？（）A.ADC的分辨率决定了其能够分辨的最小模拟输入变化量，转换速度则表示完成一次模数转换所需的时间。分辨率越高、转换速度越快的ADC性能越好，但成本也越高B.ADC的分辨率和转换速度是相互独立的，没有直接的关系。可以根据需要单独选择高分辨率或高转换速度的ADCC.ADC的分辨率只影响数字输出的精度，对实际的测量结果没有影响。转换速度则主要取决于单片机的时钟频率D.为了获得高精度的测量结果，应该优先选择转换速度快的ADC，而分辨率可以适当降低25、关于单片机的SPI（串行外设接口）通信协议，以下说法错误的是：（）A.SPI是一种高速、全双工的串行通信协议，常用于连接单片机与外部设备，如Flash存储器、传感器等B.SPI通信需要至少四根信号线：时钟线（SCK）、主机输入/从机输出线（MISO）、主机输出/从机输入线（MOSI）和片选线（CS）C.在SPI通信中，主机和从机的时钟极性和相位可以根据需要进行配置，以适应不同的设备D.SPI通信的数据传输是同步的，但在传输过程中不会进行数据校验，因此数据的准确性无法保证二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述单片机在智能电力拓扑绝缘体计算系统中的作用。2、（本题5分）说明单片机的CAN总线的错误处理机制。3、（本题5分）说明单片机的UART通信中的中断处理。4、（本题5分）单片机的硬件设计中如何考虑电磁兼容问题？三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）编写程序，利用单片机的UART接口实现双机通信。2、（本题5分）利用单片机和湿度变送器，实现工业生产中的湿度控制。3、（本题5分）编写程序，让单片机控制一个电子指南针，指示方向。4、（本题5分）设计单片机程序，实现对外部ADC芯片的双缓冲数据采集。5、（本题5分）编写程序，使单片机在睡眠模式下通过外部中断唤醒并执行特定任务。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（