中国地质大学（北京）《单片机原理及嵌入式应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《单片机原理及嵌入式应用》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在单片机的系统时钟源选择中，以下关于内部时钟和外部时钟的特点和适用情况的描述，哪一项是准确的？（）A.内部时钟由单片机内部的振荡器产生，精度较低但使用方便，适用于对时钟精度要求不高的场合。外部时钟源精度高、稳定性好，适用于对时钟要求严格的应用B.外部时钟总是优于内部时钟，因此在设计中应尽量使用外部时钟源C.内部时钟和外部时钟可以同时使用，以提高系统的时钟性能D.内部时钟的频率可以随意调整，而外部时钟的频率是固定的2、单片机的Flash存储器编程在系统升级和数据存储方面经常用到。假设我们要对一个已经投入使用的单片机设备进行软件升级，需要更新Flash中的程序代码。在进行Flash编程时，以下哪种方法是最为安全和可靠的？（）A.直接在运行时对Flash进行编程，不考虑数据备份和错误处理B.在编程前备份重要数据，设置合适的编程算法和参数，进行严格的错误检测和处理，确保编程过程的可靠性和数据的完整性，编程完成后进行校验和验证C.不进行任何准备工作，直接进行Flash编程，出现问题时再进行处理D.避免对Flash进行编程，认为这样会带来风险3、在单片机的定时器/计数器功能中，以下关于其应用场景和配置方法的描述，哪一项是正确的？（）A.定时器/计数器可以用于产生精确的定时信号、测量脉冲宽度、实现软件延时等。配置时需要设置计数初值、工作模式和中断使能等参数B.定时器/计数器只能用于简单的定时任务，如控制LED的闪烁频率。而且其配置过程复杂，容易出错，在实际应用中使用较少C.定时器/计数器的工作模式一旦确定就不能更改，所以在设计之初需要仔细考虑应用需求，选择最合适的工作模式D.定时器/计数器的计数频率是固定的，不能根据需要进行调整，因此在一些对时间精度要求较高的场合可能无法满足要求4、在单片机的加密和安全方面，假设我们需要保护单片机中的敏感数据不被非法读取。以下关于加密算法和实现方式的选择，哪一项是有效的？（）A.使用对称加密算法，如AES，并将密钥存储在单片机内部B.不进行加密，依靠单片机的物理防护C.使用简单的异或运算进行加密D.以上选项都不正确，单片机无法实现数据加密5、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6、在单片机系统中，中断是一种重要的机制，用于处理突发事件和提高系统的响应能力。假设一个单片机系统正在执行一个耗时的任务，此时外部发生了一个紧急事件并产生中断请求。在中断服务程序执行完毕后，单片机通常会：（）A.继续执行被中断的任务B.重新开始执行整个程序C.随机选择一个任务执行D.进入待机模式，等待新的指令7、在单片机的应用系统中，为了提高系统的稳定性和可靠性，通常会在电源输入端加入稳压芯片。以下哪种稳压芯片输出电压精度较高？（）A.7805B.LM317C.AMS1117D.TL4318、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9、8051单片机的P0口在作为通用I/O口使用时，需要外接（）。A.上拉电阻B.下拉电阻C.电容D.电感10、对于一个需要实时响应多个外部中断的单片机系统，为了避免中断嵌套导致的混乱，通常会采取以下哪种措施？（）A.关闭所有中断，处理完当前中断后再打开B.设置中断优先级，高优先级中断可以打断低优先级中断C.限制中断响应时间，超时则忽略中断请求D.只允许一个中断源产生中断请求11、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12、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13、若要判断8051单片机的P1口的某一位是否为高电平，可以使用（）指令。A.JBB.JNBC.JCD.JNC14、在单片机的看门狗（Watchdog）机制应用中，它可以有效地防止系统死机和异常。假设我们正在开发一个对可靠性要求极高的工业控制单片机系统。关于看门狗的配置和使用，以下哪种方式是最为合适的？（）A.不启用看门狗功能，认为系统不会出现异常情况B.启用看门狗功能，但设置不合理的超时时间，无法有效检测系统故障C.合理设置看门狗的超时时间，并在程序正常运行时及时喂狗，当系统出现异常时能够及时复位，提高系统的可靠性和稳定性D.随意设置看门狗参数，不考虑其对系统的影响15、在单片机的晶振选择中，假设我们的系统对时钟精度和稳定性有较高要求。以下哪种晶振类型可能是最合适的？（）A.陶瓷谐振器B.石英晶体振荡器C.RC振荡器D.内部振荡器二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述单片机的无人机飞行控制。2、（本题5分）阐述单片机在智能电力超导计算系统中的功能。3、（本题5分）阐述单片机在智能电力雾计算系统中的功能。4、（本题5分）简述单片机在智能电力调度系统中的功能。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述单片机在智能水表远程抄表系统中的应用，例如水表数据采集、远程传输和数据分析等。探讨在大规模水表网络中，单片机如何保证数据的可靠性和及时性，以及如何实现与供水管理系统的无缝对接。分析随着智慧城市建设的推进，智能水表远程抄表系统对单片机的低功耗和通信稳定性的需求。字数不少于2350字。2、（本题5分）详细论述单片机在智能工厂能源管理系统中的关键作用和能源优化策略。分析单片机如何采集工厂内各类设备的能耗数据，进行分析处理并制定节能方案，探讨在工业节能降耗和可持续发展的目标下，单片机对能源管理系统的实时性、准确性和智能化决策的技术挑战和解决方案。3、（本题5分）全面探讨单片机在工业机器人手臂控制系统中的算法优化，包括运动轨迹规划、力控制算法、速度控制算法等。分析算法优化对机器人手臂精度和效率的提升作用，以及在单片机有限资源下如何实现高效的算法运算。4、（本题5分）全面论述单片机在航空航天领域的应用，如卫星姿态控制、飞行器导航、航空电子设备等。阐述单片机在这些应用中的高性能要求（如高速运算、低功耗、高可靠性），以及应对恶劣环境的设计策略。以卫星的姿态控制系统为例，分析单片机如何实现对卫星姿态的精确调整和稳定控制。5、（本题5分）论述单片机在智能垃圾桶中的应用，涵盖自动感应开盖、垃圾满溢检测、压缩控