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文檔簡介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:籃球記分器課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)老師:梁建偉電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)班級(jí):電氣131姓名:楊昊東1月14日專心-專注-專業(yè)一、概述目前,籃球計(jì)分器的設(shè)計(jì)是通過AT89C52單片機(jī)芯片的工作原理在原來的籃球計(jì)分系統(tǒng)的按鍵計(jì)分的基礎(chǔ)上進(jìn)行比賽比分的加減及啟動(dòng)暫停等操作,在基礎(chǔ)功能上增加了1s/次的24s倒計(jì)時(shí)報(bào)警功能。本論文以一場籃球比賽具體計(jì)時(shí)計(jì)分方式為研究對(duì)象,以比賽規(guī)則為基礎(chǔ),對(duì)遙控籃球計(jì)分系統(tǒng)進(jìn)行了分析和研究。該設(shè)計(jì)主要通過對(duì)單片機(jī)的工作原理及對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用,來實(shí)現(xiàn)一場模擬的籃球比賽的計(jì)時(shí)計(jì)分過程。在設(shè)計(jì)中使用了定時(shí)器T0中

2、斷來進(jìn)行計(jì)時(shí),顯示分為計(jì)時(shí)和計(jì)分兩部分,且都用動(dòng)態(tài)掃描方式。主控芯片采用AT89C52,利用了keil軟件進(jìn)行C語言進(jìn)行編程,proteus軟件進(jìn)行電路圖仿真,完成設(shè)計(jì)目標(biāo)及功能的正常實(shí)現(xiàn),再使用電子元器件進(jìn)行實(shí)物焊接后進(jìn)行實(shí)物仿真。普通籃球比賽采用人工計(jì)分,而使用單片機(jī)來進(jìn)行控制,操作便捷,LED數(shù)碼管顯示簡單易懂,安裝方便。適合各種規(guī)模的籃球比賽,完全可以代替鐘表型的人工計(jì)時(shí)計(jì)分,是體育器材實(shí)現(xiàn)智能化的一個(gè)例子,推動(dòng)了電子在體育比賽中的應(yīng)用和普及。其基本功能有:(1)當(dāng)比賽開始按鍵按下時(shí)比賽開始,比賽時(shí)間倒計(jì)時(shí),(2)比賽過程中通過紅外遙控進(jìn)行比分控制和暫停指令。(3)24s違規(guī)倒計(jì)時(shí),遙

3、控按鍵控制;中場比分交換,按鍵控制,(4)比賽結(jié)束后通過復(fù)位按鍵進(jìn)行清零,按下啟動(dòng)按鍵重新開始?;驹?24秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如下圖所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路(簡稱控制電路)等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能,而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn),但本設(shè)計(jì)對(duì)此信號(hào)要求并不太高,故電路可采用單片機(jī)定時(shí)器。譯碼顯示電路由共陰極七段LED顯示器組成。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中用發(fā)光二極管和鳴蜂

4、器。主體電路: 24秒倒計(jì)時(shí)。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個(gè)開關(guān),比賽開始后,24秒的置數(shù)端無效,24秒的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的倒數(shù)計(jì)時(shí)器開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí),逐秒倒計(jì)到零。選取“00”這個(gè)狀態(tài),通過組合邏輯電路給出截?cái)嘈盘?hào),讓該信號(hào)與時(shí)鐘脈沖在與門中將時(shí)鐘截?cái)啵褂?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。二、籃球計(jì)分系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.1 、 AT89C52單片機(jī)簡介及工作原理 AT89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包括一般微型計(jì)算機(jī)里必需的基本功能及部件、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和可編程的并行I/O口、可編程的串行口。這些基本的功能部件一般都掛靠在單片機(jī)的內(nèi)部總線上,使用內(nèi)部總線來傳送數(shù)據(jù)信息和控制信息來達(dá)到目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。AT

5、89C52單片機(jī)的內(nèi)部有4個(gè)8位的并行I/O端口,分別為P0、P1、P2、P3。每個(gè)端口都有一個(gè)同名的特殊功能寄存器(鎖存器)、一個(gè)輸入緩沖和一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器器。并行I/O口的控制是通過端口中的鎖存器來進(jìn)行控制的。 AT89C52內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)1.2 、 AT89C52單片機(jī)的I/O端口0P3 的可編程通用I/O 端口分別如下:(1)P1口 :P1 口是由8個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的一個(gè)可儲(chǔ)存8位二進(jìn)制碼的P1口的特殊功能寄存器,其字節(jié)地址為90H;由場效應(yīng)管和上拉電阻構(gòu)成輸出驅(qū)動(dòng)器,來增加P1口所帶負(fù)載能力;其中三態(tài)門1和2在輸入和輸出的時(shí)候作為緩沖器來使用。P1口作為通用的I/O使用,有輸出、讀引腳、讀

6、鎖存器三種工作方式。P1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載。通常將100A的電流定義為一個(gè)LS TT負(fù)載的電流,所以P1口輸入或輸出電流不大于100A。P1口的內(nèi)部自帶上拉電阻,不需要再另接上拉電阻。在本設(shè)計(jì)的仿真實(shí)驗(yàn)中籃球計(jì)分系統(tǒng)的遙控芯片P1口接入5個(gè)按鍵,分別為啟動(dòng)按鍵、暫停按鍵、比分交換、判斷得分隊(duì)伍按鍵及1分、2分、3分進(jìn)球得分按鍵。(2)P0口 :P0口的特殊功能寄存器由8個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成,其字節(jié)地址為80H。P0口的輸出驅(qū)動(dòng)電路由上拉場效應(yīng)管和驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管組成??刂齐娐钒ㄒ粋€(gè)與門、一個(gè)非門和一個(gè)多路開關(guān),其余組成和P1口相同。P0口既可以作為通用的I/O口來進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和輸出,同時(shí),

7、也可以作為地址/數(shù)據(jù)線來使用。在CPU控制信號(hào)的作用下,多路開關(guān)可以分別接通用鎖存器的輸出或者地址/數(shù)據(jù)輸出。P0口作為通用I/O口使用時(shí),P0口和P1口一樣,有輸出、讀引腳和讀鎖存器3種工作方式,P0口內(nèi)部沒有自帶上拉電阻,所以要使“1”信號(hào)正常輸出,必須外接上拉電阻,阻值一般為10010K。設(shè)計(jì)中,選用的是共陰7段LED數(shù)碼管,P0口接顯示電路的數(shù)碼管段選,輸入對(duì)應(yīng)高電平,點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的段。通過對(duì)段選的判斷來進(jìn)行顯示電路的顯示。(3)P3口 :P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: 口管腳 備選功能:P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 /I

8、NT0(外部中斷0)P3.3 /INT1(外部中斷1)P3.4 T0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)P3.5 T1(計(jì)時(shí)器1外部輸入)P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器讀選通)P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:

9、每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí), ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在F

10、LASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。(4)P2口 :P2口的特殊功能寄存器由8個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成,其字節(jié)地址為A0H。與P1口相比,P2口中多出來一個(gè)多路開關(guān),可以實(shí)現(xiàn)通用I/O口的基本功能和地址輸出兩種功能。當(dāng)P2口用作通用的I/O口時(shí),在“控制”端的作用下,多路開關(guān)轉(zhuǎn)向鎖存器Q端,構(gòu)成一個(gè)準(zhǔn)雙向口,并具有輸出、讀引腳和讀鎖存器3種工作方式。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行訪問片外讀寫存儲(chǔ)(RAM)或片外制度存儲(chǔ)(ROM)指令時(shí),程序計(jì)數(shù)器或是數(shù)據(jù)指針的高8位地址需由P2.n引腳輸出。P2口的負(fù)載能

11、力和P1口相同,能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載。設(shè)計(jì)中,P2口連接顯示電路的位選,共陰數(shù)碼管的位選在實(shí)驗(yàn)中是低電平有效,通過位選來控制對(duì)應(yīng)位的顯示。P2口無需接上拉電阻。(5)振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。(6)芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中,代碼

12、陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。此外,AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。(6)掉電模式在掉電模式下,振蕩器停止工作,進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令,片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位。復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容,在VCC恢復(fù)到正常工作電平前

13、,復(fù)位應(yīng)無效,且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重新啟動(dòng)并且穩(wěn)定的工作二:顯示器介紹顯示器是最常用的輸出設(shè)備,其種類繁多,但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常用的是發(fā)光二極管顯示器(LED)和液晶顯示器(LCD)兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,接口容易實(shí)現(xiàn),因而得到廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器分很多種類,按顯示方式可分為段式,行點(diǎn)陣式和全點(diǎn)陣式。段式與數(shù)碼管類似,行點(diǎn)陣式一般是英文字符,全點(diǎn)陣式可顯示任何信息,如漢字、圖形、圖表等。兩者之間的區(qū)別:(1)二極本身發(fā)光,液晶本身不發(fā)光,只是透射光。(2)二極管體積大,圖像質(zhì)量一般,適合作室外大屏幕,價(jià)格較低。液晶成本較高,面積無法做得很大,但圖像質(zhì)量很好,適合

14、做顯示器。(3)二極管耗電大,液晶耗電小。(4)二極管圖像刷新率低,液晶的高LED顯示器又稱為數(shù)碼管,LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。中7個(gè)長條形的發(fā)光管排列成“日”字形,另一個(gè)點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用,它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LED顯示器有兩種不同的形式:共陽極LED顯示器和共陰極LED顯示器如圖2-2所示。本次設(shè)計(jì)使用的是共陽極LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的,加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后,這些特定的段就會(huì)發(fā)亮,以形成我們眼睛看到的。代碼對(duì)應(yīng)表下面看表2-2

15、。表2-2代碼對(duì)應(yīng)表動(dòng)態(tài)顯示原理:通過片選段選擇某個(gè)數(shù)碼管顯示指定數(shù)字然后延長20毫秒左右,再通過片選段選擇其他數(shù)碼管顯示數(shù)字,以此不斷循環(huán)重復(fù),由于視覺暫留效果,這樣就可以同時(shí)看到幾個(gè)不同的數(shù)字。三、硬件電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)主要基于AT89C51單片機(jī),主體的計(jì)時(shí)計(jì)分器系統(tǒng)框圖如圖3-1所示.由于實(shí)際問題,所以在焊接事物時(shí)用的是89c52,但其引腳功能結(jié)構(gòu)與89c51大概是一樣的,也就是說原來在at89c51環(huán)境下編譯的程序也適用于C52.以下實(shí)物圖可能在細(xì)節(jié)處跟最終做出來的有點(diǎn)出路,但這并不影響其功能。 圖3-13.2 各部分具體設(shè)計(jì)方案3.2。1振蕩電路本次設(shè)計(jì)要使用到AT89C51單片機(jī)的

16、時(shí)鐘振蕩功能。AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器,引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器7。AT89C51的時(shí)鐘主要分為兩種方式:第一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩,另一種是外部時(shí)鐘方式。本次設(shè)計(jì)采用的是第一種片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式,通過在18和19端口外接石英晶體和振蕩電容組成,這樣既可產(chǎn)生本設(shè)計(jì)所需的時(shí)鐘。振蕩電路如圖3-2所示 圖3-2 12MHz晶振電路3.2.2計(jì)時(shí)計(jì)分LED顯示器設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的核心就是采用AT89C51設(shè)計(jì)出一整套計(jì)時(shí)計(jì)分器,以滿足與籃球比賽的需要。本次設(shè)計(jì)的LED顯示器采

17、用的是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng):使用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示界面的顯示方式,已成為在單片機(jī)的應(yīng)用中最廣泛的一種,動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)就是將每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)顯示的筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp”這幾個(gè)引腳的同名端相連接,同時(shí)給數(shù)碼管公共極COM增加了位元件選通控制電路,該位元件選通通過各自的獨(dú)立輸入/輸出線控制。若單片機(jī)依次輸出了字形碼,則所有的數(shù)碼管必會(huì)接收到同樣的字形碼。但是,單片機(jī)對(duì)于位元件選通電路的控制則決定了最終是哪個(gè)數(shù)碼管能夠顯示出字形。因此,我們?nèi)粝胨璧臄?shù)碼管燈亮,則只要打開所需對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管的選通控制,而不打開相應(yīng)選通控制的數(shù)碼管就不會(huì)發(fā)光。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)就是通過分時(shí)方法輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管

18、的COM端口,從而促使每個(gè)數(shù)碼管輪流的接受控制并顯示。數(shù)碼管在依次顯示的過程當(dāng)中,會(huì)產(chǎn)生1ms2ms的點(diǎn)亮?xí)r間,因?yàn)槊總€(gè)人都存在視覺暫留的現(xiàn)象,加之受到發(fā)光二極管余輝效應(yīng)的影響和信號(hào)的掃描達(dá)到一定足夠的速度,所以,人會(huì)接收到穩(wěn)定的顯示信息。本次設(shè)計(jì)具體采用的LED為7SEG-MP2-CA,即七段二位共陽極數(shù)碼管。片選段需接晶體管驅(qū)動(dòng)。3.2.3按鍵設(shè)計(jì)P3.2口接的按鍵為暫停鍵,暫停期間無法加分和倒計(jì)時(shí)。P3.3接的是甲隊(duì)的加分鍵,P3.4接的則是乙隊(duì)加分鍵。而P3.5接的是清零復(fù)位鍵。如下圖3-3所示圖3-3按鍵設(shè)計(jì)3.2.4報(bào)警設(shè)計(jì)24秒倒計(jì)時(shí)到后,蜂鳴器響。三、軟件設(shè)計(jì)方案在單片機(jī)應(yīng)用系

19、統(tǒng)的開發(fā)過程中,主要采用的有匯編語言和C語言。匯編語言比C語言繁瑣,但是匯編語言能更充分的發(fā)揮指令系統(tǒng)的功能和效率,可以獲得最簡練的目標(biāo)程序。而C語言的應(yīng)用最為廣泛,C語言能直接對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行操作,而且語言靈活、程序結(jié)構(gòu)良好、數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算符豐富、代碼效率高、可移植性好。本次課程設(shè)計(jì)以C語言為程序設(shè)計(jì)語言。具體程序如下#include#define uchar unsigned char#define uint8 unsigned intuchar codeshow_t10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;static u

20、char display_buf10;char xSc3,ySc3;char tSc4;uchar uS_a=0,dS_a=0,hS_a=0,uS_b=0,dS_b=0,hS_b=0;uchar suT=0,sdT=0,muT=0,mdT=0;sbit fm_bt=P27;void delay_t(int t) int tt; while(t-) tt=300; while(tt-); void display_rt(uchar dis_code) char bit_disp2,bit_disp3,i; bit_disp3=0x20; bit_disp2=0x08; for(i=0;i=9;i

21、+) P2=0xff; P3=0xff; P0=show_tdis_codei; if(i1;else bit_disp3=0x20; P2=bit_disp2; P3=0xff; bit_disp2=bit_disp21; delay_t(1); void alarm_spk()uint8 vTmp;for(vTmp=0;vTmp9)dS_a+;uS_a=0;if(dS_a9)dS_a=0;hS_a+;if(hS_a9)uS_a=0;dS_a=0;hS_a=0;display_buf3=uS_a;display_buf4=dS_a;display_buf5=hS_a;display_rt(d

22、isplay_buf);delay_t(60);while(P1=0xfb)uS_b+;if(uS_b9)uS_b=0;dS_b+;if(dS_b9)dS_b=0;hS_b+;if(hS_b9)uS_b=0;dS_b=0;hS_b=0;display_buf0=uS_b;display_buf1=dS_b;display_buf2=hS_b;display_rt(display_buf);delay_t(60);void modify_st()uchar i=0;while(i9)suT=0;sdT+;if(sdT5)sdT=0;muT+;if(muT9)muT=0;mdT+;if(mdT9)

23、suT=0;sdT=0;muT=0;mdT=0;display_buf6=suT;display_buf7=sdT;display_buf8=muT;display_buf9=mdT;display_rt(display_buf);i+;delay_t(5);void key_sc()uchar key_bt,i;while(1)P1=0xff;delay_t(80);key_bt=P1;switch(key_bt)case 0xfe:for(i=0;i9;i+)/display_bufi=0;display_rt(display_buf);break;case 0xfd:modify_sc();break;case 0xfb:modify_sc();break;case 0xf7:modify_st();break;void main(void)key_sc();/display_rt(d);/alarm_spk();四、仿真與調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用的仿真和調(diào)試主要從硬件及軟件方面進(jìn)行,在本次設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器中我主要使用的是Keil和ProteusISIS軟件軟件簡介1、Keil軟件簡介KeilC51是基于80C51單片機(jī)內(nèi)核,由德國KeilSoftware公司研制的一款實(shí)用、智能的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比,C語言在功能上、

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