2025年P(guān)ython物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪個(gè)Python庫(kù)通常用于處理JSON數(shù)據(jù)？A.numpyB.pandasC.jsonD.matplotlib2.在MQTT協(xié)議中，QoS1級(jí)別代表的意思是？A.至少傳遞一次B.最多傳遞一次C.只傳遞一次D.保證傳遞順序3.以下哪種方法適用于為樹(shù)莓派的GPIO引腳設(shè)置輸出模式？A.`pin.mode('output')`B.`GPIO.setup(pin,GPIO.OUT)`C.`pin.setmode(GPIO.OUT)`D.`pin.output(1)`4.在Python中，獲取當(dāng)前系統(tǒng)路徑的函數(shù)是？A.`os.listdir()`B.`os.path.abspath()`C.`os.getcwd()`D.`sys.path`5.讀取傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，如果傳感器返回非數(shù)字字符，使用哪種Python函數(shù)嘗試將其轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)？A.`int()`B.`float()`C.`str()`D.`bytes()`6.以下哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)常用于在Unix/Linux系統(tǒng)上進(jìn)行文件和目錄操作？A.`json`B.`datetime`C.`os`D.`requests`7.當(dāng)你需要將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，但不關(guān)心數(shù)據(jù)是否按順序到達(dá)時(shí)，HTTP協(xié)議通常比MQTT更合適，這句話是否正確？A.正確B.錯(cuò)誤8.在Python類中，用于定義方法（函數(shù)）的語(yǔ)法是？A.`deffunction_name():`B.`functionfunction_name():`C.`staticfunction_name():`D.`publicfunction_name():`9.使用`matplotlib.pyplot`庫(kù)繪制折線圖時(shí)，哪個(gè)函數(shù)是必需的？A.`plt.show()`B.`plt.plot()`C.`plt.xlabel()`D.`plt.savefig()`10.如果一個(gè)Python腳本需要讀取配置文件`config.json`，通常使用哪個(gè)庫(kù)？A.`pandas`B.`xml.etree.ElementTree`C.`json`D.`sqlite3`二、填空題（每空1分，共15分）1.Python中的`def`關(guān)鍵字用于定義__________。2.在Python列表`data=[10,20,30,40]`中，獲取第二個(gè)元素的索引是__________。3.MQTT協(xié)議中，消息發(fā)布的主題（Topic）通常采用__________形式。4.讀取串口數(shù)據(jù)時(shí)，`pyserial`庫(kù)中的`Serial`對(duì)象需要設(shè)置的參數(shù)包括波特率（`baudrate`）和__________。5.如果你想讓你的Python程序能夠持續(xù)運(yùn)行并不斷檢查傳感器狀態(tài)，可以使用__________語(yǔ)句。6.處理日期和時(shí)間，Python的`datetime`模塊中的`datetime.now()`會(huì)返回一個(gè)__________對(duì)象。7.將溫度值（攝氏度）從十進(jìn)制轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制字符串，可以使用Python內(nèi)置函數(shù)__________。8.在使用GPIO控制LED時(shí)，通常需要將LED的另一端連接到__________（可選：地上/地線/GND）。9.發(fā)送MQTT消息時(shí)，客戶端需要連接到MQTT服務(wù)器的__________地址和端口。10.將傳感器采集到的整數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文件`data.txt`中，可以使用文件操作語(yǔ)句`withopen('data.txt','w')asf:`，然后對(duì)`f`對(duì)象調(diào)用__________方法寫(xiě)入數(shù)據(jù)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述MQTT協(xié)議的三種QoS級(jí)別（0,1,2）分別代表什么含義？在實(shí)際應(yīng)用中，選擇哪種QoS級(jí)別通常取決于什么因素？2.假設(shè)你正在使用樹(shù)莓派的GPIO引腳控制一個(gè)舵機(jī)（Servo）電機(jī)。請(qǐng)簡(jiǎn)述你需要使用哪些Python庫(kù)（或模塊）以及需要設(shè)置哪些關(guān)鍵參數(shù)（至少兩個(gè)）來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)？3.解釋Python中“異常（Exception）”的概念。當(dāng)你的代碼在執(zhí)行過(guò)程中遇到無(wú)法處理的錯(cuò)誤時(shí)，Python會(huì)執(zhí)行什么默認(rèn)操作？如何修改這個(gè)默認(rèn)行為來(lái)捕獲和處理異常？4.在一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，比如環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理這三個(gè)環(huán)節(jié)分別指的是什么？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明每個(gè)環(huán)節(jié)的主要工作內(nèi)容。四、編程題（共35分）1.（15分）編寫(xiě)Python代碼，實(shí)現(xiàn)以下功能：*使用`json`庫(kù)讀取當(dāng)前目錄下名為`config.json`的配置文件，該文件內(nèi)容示例為：`{"mqtt_broker":"","mqtt_port":1883,"sensor_topic":"home/temperature"}`。*從配置文件中獲取MQTT代理地址（`mqtt_broker`）和端口（`mqtt_port`），以及傳感器主題（`sensor_topic`）。*使用`paho-mqtt`庫(kù)創(chuàng)建一個(gè)MQTT客戶端實(shí)例，連接到從配置文件讀取的MQTT代理地址和端口。*設(shè)置MQTT客戶端的遺囑消息（WillMessage），主題為`home/status`，內(nèi)容為`"Clientdisconnectedunexpectedly"`，QoS為1，保留（Retained）設(shè)置為T(mén)rue。*訂閱配置文件中指定的傳感器主題（`sensor_topic`），QoS為0。*注意：此處只需編寫(xiě)連接、訂閱和設(shè)置Will消息的代碼，無(wú)需實(shí)現(xiàn)消息接收回調(diào)函數(shù)，也不需要實(shí)際發(fā)送或接收傳感器數(shù)據(jù)。2.（20分）編寫(xiě)Python代碼，模擬讀取一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)到文件。*假設(shè)傳感器每秒產(chǎn)生一個(gè)介于0到100之間的隨機(jī)整數(shù)，代表溫度值（單位：攝氏度）。*使用Python內(nèi)置的`random`庫(kù)生成這個(gè)隨機(jī)整數(shù)。*將生成的每個(gè)溫度值，連同當(dāng)前的時(shí)間戳（格式為`YYYY-MM-DDHH:MM:SS`），一起按照`"時(shí)間戳,溫度值\n"`的格式，追加寫(xiě)入到名為`sensor_data.txt`的文件中。*代碼需要能夠持續(xù)運(yùn)行，每隔1秒鐘讀取一次傳感器數(shù)據(jù)并寫(xiě)入文件，直到手動(dòng)停止。*注意：確保在文件不存在時(shí)能夠被創(chuàng)建，并且在文件存在時(shí)能夠正確追加內(nèi)容。可以使用`withopen(...,'a')asf:`模式。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.C5.B6.C7.A8.A9.B10.C二、填空題1.函數(shù)2.13.樹(shù)狀（或?qū)蛹?jí)）4.綁定（或參數(shù)）5.while6.datetime7.hex()8.地上（或地線/GND）9.Broker10.write()（或writelines()，若寫(xiě)入多行）三、簡(jiǎn)答題1.解析：MQTTQoS0：最多傳遞一次，不保證送達(dá)。QoS1：至少傳遞一次，可能重復(fù)。QoS2：僅傳遞一次，保證可靠送達(dá)。選擇取決于應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的要求，重要數(shù)據(jù)選QoS1或2，實(shí)時(shí)性要求高選QoS0。2.解析：需使用`RPi.GPIO`庫(kù)（或`gpiozero`庫(kù)）。關(guān)鍵參數(shù)包括設(shè)置GPIO模式（`GPIO.setmode()`）、指定引腳編號(hào)、設(shè)置引腳為輸出模式（`GPIO.setup()`）、輸出高低電平控制舵機(jī)（`GPIO.output()`）。3.解析：異常是程序執(zhí)行中發(fā)生的不正常情況。默認(rèn)行為是程序終止。使用`try...except...`語(yǔ)句塊捕獲和處理異常，可以在`except`塊中定義異常發(fā)生時(shí)的處理邏輯。4.解析：數(shù)據(jù)采集指通過(guò)傳感器、設(shè)備等獲取原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸指將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（如MQTT,HTTP）發(fā)送到指定目的地。數(shù)據(jù)處理指對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、分析等操作，提取有價(jià)值信息。四、編程題1.代碼示例（需補(bǔ)充完整環(huán)境配置和可能的錯(cuò)誤處理）：```pythonimportjsonfrompaho.mqttimportclientasmqtt_client#讀取配置文件withopen('config.json','r')asf:config=json.load(f)#獲取配置項(xiàng)broker=config['mqtt_broker']port=config['mqtt_port']sensor_topic=config['sensor_topic']#創(chuàng)建MQTT客戶端實(shí)例client=mqtt_client.Client()client.username_pw_set('your_username','your_password')#如果需要認(rèn)證#設(shè)置遺囑消息client.will_set('home/status','Clientdisconnectedunexpectedly',qos=1,retain=True)#連接MQTT代理client.connect(broker,port,60)#60為連接超時(shí)時(shí)間#訂閱主題client.subscribe(sensor_topic,qos=0)#保持客戶端運(yùn)行（阻塞調(diào)用，實(shí)際應(yīng)用中可能放在非阻塞回調(diào)或后臺(tái)線程）client.loop_forever()```解析：代碼需先讀取JSON配置，提取MQTT連接參數(shù)和主題。然后創(chuàng)建MQTT客戶端，設(shè)置Will消息（指定主題、內(nèi)容、QoS、Retained）。調(diào)用`connect()`連接服務(wù)器。使用`subscribe()`訂閱指定主題。最后調(diào)用`loop_forever()`使客戶端持續(xù)運(yùn)行并處理網(wǎng)絡(luò)事件。2.代碼示例（需補(bǔ)充完整）：```pythonimportrandomimporttimefromdatetimeimportdatetimeoutput_file='sensor_data.txt'whileTrue:#生成隨機(jī)溫度值temperature=random.randint(0,100)#獲取當(dāng)前時(shí)間戳timestamp=datetime.now().strftime('%Y-%m-%d%H:%M:%S')#構(gòu)建要寫(xiě)入的字符串data_line=f"{timestamp},{temperature}\n"#追加寫(xiě)入文件withopen(output_file,'a')asf:f.write(data_line)#暫停1