2025年P(guān)ython物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用考試沖刺押題試卷：智能設(shè)備編程考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在Python與樹莓派GPIO通信時(shí)，以下哪個(gè)庫通常用于處理I2C通信？A.`RPi.GPIO`B.`smbus2`C.`pyserial`D.`socket`2.MQTT協(xié)議中，客戶端發(fā)布消息到特定主題，而其他客戶端訂閱該主題，這種模式稱為？A.單播B.廣播C.發(fā)布/訂閱（Pub/Sub）D.對(duì)等通信3.當(dāng)使用`requests.post('/data',json=data)`向服務(wù)器發(fā)送JSON數(shù)據(jù)時(shí)，HTTP請(qǐng)求頭中會(huì)自動(dòng)設(shè)置？A.`Content-Type:application/json`B.`Content-Type:text/plain`C.`Accept:application/json`D.`Authorization:Bearertoken`4.在Python中，如果需要為智能設(shè)備編寫一個(gè)周期性執(zhí)行的任務(wù)（例如每分鐘讀取一次傳感器），以下哪個(gè)庫比較合適？A.`time.sleep()`B.`threading`C.`asyncio`D.`schedule`5.以下哪個(gè)Python模塊是處理XML數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)庫？A.`json`B.`xml.etree.ElementTree`C.`re`D.`datetime`6.當(dāng)樹莓派的GPIO引腳配置為輸出模式，并設(shè)置高低電平后，通常連接到該引腳的LED燈會(huì)？A.保持當(dāng)前狀態(tài)B.短暫閃爍后熄滅C.根據(jù)電平變?yōu)榱粱驕鏒.進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)7.讀取傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常（如超出合理范圍），以下哪種處理方式比較常見？A.立即停止設(shè)備運(yùn)行B.忽略該次異常數(shù)據(jù)C.記錄異常數(shù)據(jù)并嘗試重新讀取D.將異常數(shù)據(jù)視為正常值8.在使用`paho-mqtt`庫時(shí)，客戶端連接到MQTTBroker成功后，通常會(huì)調(diào)用哪個(gè)回調(diào)函數(shù)？A.`on_publish()`B.`on_connect()`C.`on_message()`D.`on_subscribe()`9.對(duì)于需要低功耗、短距離無線通信的智能設(shè)備，以下哪種技術(shù)可能更適用？A.Wi-FiB.藍(lán)牙（BluetoothLowEnergy）C.5GD.以太網(wǎng)10.在編寫設(shè)備控制程序時(shí)，使用函數(shù)將控制邏輯封裝起來的好處主要是？A.減少代碼量B.提高代碼可讀性和可維護(hù)性C.加快程序運(yùn)行速度D.隱藏硬件細(xì)節(jié)二、填空題（每空1分，共15分）1.Python程序通過庫（如`RPi.GPIO`）與樹莓派的物理引腳（GPIO引腳）進(jìn)行交互。2.MQTT協(xié)議中的“主題（Topic）”用于組織消息，發(fā)布者和訂閱者需要訂閱相同的才能進(jìn)行通信。3.當(dāng)使用串口（Serial）與藍(lán)牙模塊通信時(shí)，Python庫`pyserial`是常用的接口。4.傳感器將物理量（如溫度、光照）轉(zhuǎn)換為的信號(hào)，然后由設(shè)備讀取。5.在HTTP請(qǐng)求中，使用方法通常用于提交數(shù)據(jù)到服務(wù)器，并可以接受響應(yīng)。6.Python中的`logging`模塊提供了靈活的機(jī)制，用于記錄程序運(yùn)行時(shí)的信息和錯(cuò)誤。7.對(duì)于I2C通信，樹莓派通常使用GPIO引腳作為SDA（數(shù)據(jù)線）和SCL（時(shí)鐘線）。8.在發(fā)布/訂閱模式中，充當(dāng)消息中轉(zhuǎn)站的角色，負(fù)責(zé)接收發(fā)布者消息并分發(fā)給訂閱者。9.編寫智能設(shè)備程序時(shí)，需要考慮硬件的特性和限制，例如樹莓派的供電能力和接口類型。10.為了使程序結(jié)構(gòu)清晰，對(duì)于重復(fù)執(zhí)行的代碼片段，應(yīng)該使用函數(shù)或類來組織。三、簡答題（每題5分，共10分）1.簡述使用Python通過I2C接口讀取樹莓派上連接的SHT31溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)大致步驟。2.假設(shè)一個(gè)智能家居系統(tǒng)，用戶希望實(shí)現(xiàn)“當(dāng)室內(nèi)光照低于100lux時(shí)，自動(dòng)打開客廳的燈”。請(qǐng)簡述實(shí)現(xiàn)該功能的軟件邏輯可能涉及哪些方面（不考慮硬件連接）。四、編程實(shí)現(xiàn)題（共15分）請(qǐng)閱讀以下Python代碼片段，該代碼旨在實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的智能設(shè)備，它能讀取樹莓派GPIO引腳上連接的PulseWidthModulation(PWM)信號(hào)的占空比，并將該值（0.0到1.0之間，表示0%到100%）通過MQTT協(xié)議發(fā)布到主題`/device/pwm`。```pythonimportRPi.GPIOasGPIOimporttimeimportpaho.mqtt.clientasmqtt#---配置部分---GPIO.setmode(GPIO.BCM)PWM_PIN=18#假設(shè)PWM信號(hào)連接到GPIO18LED_PIN=17#假設(shè)有一個(gè)LED連接到GPIO17用于指示mqtt_broker=''mqtt_port=1883mqtt_topic='/device/pwm'client=mqtt.Client()#---初始化GPIO---GPIO.setup(PWM_PIN,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)GPIO.setup(LED_PIN,GPIO.OUT)defread_pwm_duty_cycle():"""讀取PWM信號(hào)的占空比，返回0.0到1.0之間的值"""#注意：這里使用的是一個(gè)簡化的模擬方法，實(shí)際應(yīng)用中需要使用專門的庫或方法#模擬讀取到一個(gè)占空比為50%的信號(hào)duty_cycle=0.5returnduty_cycledefon_connect(client,userdata,flags,rc):print("Connectedwithresultcode"+str(rc))client.subscribe(mqtt_topic)#訂閱自身發(fā)布的話題，可能用于確認(rèn)defon_message(client,userdata,msg):print(f"Received`{msg.payload.decode()}`from`{msg.topic}`topic")#---MQTT連接---client.on_connect=on_connectclient.on_message=on_messageclient.connect(mqtt_broker,mqtt_port,60)#---主循環(huán)---try:whileTrue:duty_cycle=read_pwm_duty_cycle()print(f"DetectedPWMDutyCycle:{duty_cycle:.2f}")#---在此處補(bǔ)充代碼，將duty_cycle值發(fā)布到mqtt_topic---#提示：使用client.publish()方法，注意數(shù)據(jù)格式應(yīng)為浮點(diǎn)數(shù)或字符串，并設(shè)置QoS為1---#根據(jù)duty_cycle的值控制LED指示燈（模擬）ifduty_cycle>0.5:GPIO.output(LED_PIN,GPIO.HIGH)else:GPIO.output(LED_PIN,GPIO.LOW)time.sleep(1)#每秒讀取一次exceptKeyboardInterrupt:print("Programstoppedbyuser")finally:GPIO.cleanup()client.disconnect()```請(qǐng)將上述代碼中標(biāo)記為“---在此處補(bǔ)充代碼---”的部分進(jìn)行完善，使其能夠通過MQTT將讀取到的PWM占空比值發(fā)布出去。試卷答案一、選擇題1.B解析：`RPi.GPIO`主要用于GPIO控制，`smbus2`用于I2C，`pyserial`用于串口，`socket`用于網(wǎng)絡(luò)編程。2.C解析：這是MQTT協(xié)議核心的發(fā)布/訂閱（Pub/Sub）模式定義。3.A解析：`requests`庫在發(fā)送`json`參數(shù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)設(shè)置`Content-Type`為`application/json`。4.D解析：`schedule`庫專門用于編寫周期性任務(wù)，比簡單的`time.sleep()`更方便管理多個(gè)定時(shí)任務(wù)。5.B解析：`json`處理JSON，`re`處理正則表達(dá)式，`xml.etree.ElementTree`是處理XML的標(biāo)準(zhǔn)庫。6.C解析：GPIO輸出高電平通常使LED點(diǎn)亮，輸出低電平使其熄滅。7.C解析：記錄異常并嘗試重新讀取是處理傳感器數(shù)據(jù)時(shí)常見的容錯(cuò)策略。8.B解析：`paho-mqtt`客戶端連接成功后，會(huì)觸發(fā)`on_connect`回調(diào)函數(shù)。9.B解析：BLE功耗低，適合短距離通信，如藍(lán)牙耳機(jī)、手環(huán)等。10.B解析：函數(shù)化使得代碼模塊化，易于理解、測試和維護(hù)。二、填空題1.庫(或RPi.GPIO)解析：Python通過特定庫（如`RPi.GPIO`）提供與硬件交互的接口。2.主題(或Topic)解析：主題是MQTT消息傳遞的組織結(jié)構(gòu)，類似郵件的主題分類。3.pyserial解析：`pyserial`是Python中處理串口通信的標(biāo)準(zhǔn)庫。4.電(或模擬)解析：傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（通常是模擬電壓或數(shù)字脈沖）。5.POST解析：POST方法用于向服務(wù)器提交數(shù)據(jù)，常用于創(chuàng)建或更新資源。6.日志(或Logging)解析：`logging`模塊是Python內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)庫，用于記錄日志信息。7.GPIO(或?qū)Ｓ肐2C引腳，如GPIO2和GPIO3)解析：樹莓派通常將I2CSDA和SCL信號(hào)映射到特定的GPIO引腳上。8.Broker解析：MQTTBroker是MQTT網(wǎng)絡(luò)中的中心服務(wù)器，負(fù)責(zé)消息的接收和分發(fā)。9.硬件(或物理限制)解析：智能設(shè)備程序必須考慮硬件性能、功耗、接口類型等物理限制。10.函數(shù)(或類)解析：使用函數(shù)或類可以避免代碼重復(fù)，提高代碼的模塊化和可重用性。三、簡答題1.解析思路：讀取I2C傳感器數(shù)據(jù)通常涉及初始化I2C接口、創(chuàng)建一個(gè)代表傳感器的對(duì)象、調(diào)用對(duì)象的方法讀取數(shù)據(jù)、解析返回的數(shù)據(jù)格式等步驟。答案：首先，使用`importsmbus2`并創(chuàng)建一個(gè)`Smbus`對(duì)象，指定使用的GPIO總線號(hào)（如1或0）。然后，根據(jù)SHT31的數(shù)據(jù)手冊(cè)，確定其在I2C總線上的地址（通常是0x44）。創(chuàng)建一個(gè)代表SHT31的類或使用庫提供的函數(shù)，傳入總線對(duì)象和設(shè)備地址。接著，調(diào)用該對(duì)象的方法（如`read_temperature_c()`和`read_humidity_c()`）來讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)。最后，從方法返回值中獲取并轉(zhuǎn)換成所需的單位（如攝氏度），這些值就是傳感器測量的結(jié)果。2.解析思路：實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制邏輯需要考慮輸入（傳感器數(shù)據(jù)）、條件判斷（閾值比較）、輸出（執(zhí)行器控制）以及可能的錯(cuò)誤處理和反饋機(jī)制。答案：實(shí)現(xiàn)該功能，首先需要使用傳感器（如光敏傳感器）讀取室內(nèi)光照強(qiáng)度值。然后，在程序的主循環(huán)或事件處理中，不斷檢查讀取到的光照值是否低于閾值（100lux）。如果低于閾值，程序需要生成一個(gè)控制信號(hào)，發(fā)送給控制客廳燈的執(zhí)行器（如繼電器或直接控制LED），使其執(zhí)行打開燈的操作。同時(shí)，可能需要考慮如何接收用戶手動(dòng)關(guān)閉燈的指令，以及如何處理傳感器故障或讀數(shù)異常的情況。整個(gè)邏輯可以用一個(gè)簡單的`if`語句來