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文檔簡(jiǎn)介

1、東北石油大學(xué)實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告 實(shí)習(xí)類型 生產(chǎn)實(shí)習(xí) 實(shí)習(xí)單位 電子科學(xué)學(xué)院實(shí)習(xí)基地 實(shí)習(xí)起止時(shí)間 2011年7月4日至2010年7月23日指導(dǎo)教師 張勇 所在院(系) 電子科學(xué)學(xué)院 班 級(jí) 電信08-4班 學(xué)生姓名 白雪 學(xué) 號(hào) 080901140402 2011年 7月23日目 錄第1章 單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路 11.1 實(shí)習(xí)目的 11.2 單片機(jī)型號(hào)及特性 11.3 單片機(jī)開發(fā)板 2第2章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件 52.1 STC下載軟件 52.2 Keil軟件 52.3 外部電路驅(qū)動(dòng) 6第3章 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 73.1 設(shè)計(jì)原理 73.2 實(shí)現(xiàn)方法 8第4章 實(shí)習(xí)總結(jié) 94.1 實(shí)習(xí)體會(huì) 94.2

2、 設(shè)計(jì)硬件體會(huì) 9參考文獻(xiàn) 10附錄1 實(shí)物圖 11附錄2 系統(tǒng)主要程序 12第1章 單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路實(shí)習(xí)目的1、了解單片機(jī)最小系統(tǒng);2、了解keilc軟件操作,程序下載及調(diào)試方法;3、掌握單片機(jī)外部電路使用;4、掌握鍵盤和數(shù)碼管顯示編程方法;5、應(yīng)用單片機(jī)開發(fā)板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)開發(fā);單片機(jī)型號(hào)及特性1、AT89S51單片機(jī)功能及特點(diǎn)AT89S51是一個(gè)低功耗,帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存

3、儲(chǔ)單元,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案,AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。性能特點(diǎn):(1一般為控制應(yīng)用的8位單芯片(2工作電壓范圍:Vcc可為2.7V到6V, 全靜態(tài)工作:可從0Hz至16MHz(3芯片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器(傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHZ)(4內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM為4KB,內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM為128B(5外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)充為64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64KB(632條外部雙向輸入輸出線(75個(gè)中斷優(yōu)先級(jí),2層中斷嵌套中斷,5個(gè)中斷源(82組獨(dú)立的16位定時(shí)器(91個(gè)全雙工串行通信端口(108751及8752芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能(1

4、1單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令(12低功耗的閑置和掉電模式(13三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定2、STC89C52單片機(jī)功能及特點(diǎn)STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory )的低電壓,高性能COMOS8的微處理器,俗稱單片機(jī)。它幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊,可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。性能特點(diǎn):(1STC89C52單片機(jī)支持USB口或者是串口兩種下載程序方式,不用買燒寫器

5、,編程器等產(chǎn)品,可以方便地?zé)龑懗绦虻絾纹瑱C(jī)里(2USB供電系統(tǒng),直接插接到電腦USB口即可提供電源,不需另接直流電源(3本實(shí)驗(yàn)板采用40PIN鎖緊座安放單片機(jī)芯片,非常方便單片機(jī)芯片的取放(48位數(shù)碼管和8位LED發(fā)光二極管(5AT24C08外部EEPROM存儲(chǔ)芯片(IIC總線元件實(shí)驗(yàn)(6片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路(7三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8全雙工串行口單片機(jī)開發(fā)板1、復(fù)位電路為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作,復(fù)位電路是必不可少的一部分,復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。復(fù)位電路分為片內(nèi)、片外兩部分,RST引腳為復(fù)位引腳,復(fù)位信號(hào)通過引腳RST加到單片機(jī)的內(nèi)部復(fù)位電路上。內(nèi)部復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期

6、S2P2對(duì)片外復(fù)位信號(hào)采樣一次,當(dāng)RST引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí),單片機(jī)就能完成一次復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型:(1)微分型復(fù)位電路(2)積分型復(fù)位電路(3)比較器型復(fù)位電路(4)看門狗型復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。自動(dòng)復(fù)位電路:是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的,即上電瞬間RST端的電位與VCC相同,隨著充電電流的減少,RST的電位逐漸下降。按鈕復(fù)位電路:當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí),RST端產(chǎn)生高電平,使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后,其片內(nèi)各寄存器狀態(tài)改變,片內(nèi)RAM內(nèi)容不變。圖1-12、晶振電路晶振全稱為晶體振蕩器,其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率,這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器

7、的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高,那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快,單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。但是運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的要求就高,對(duì)印制電路板的工藝要求也高,所以,要選擇適當(dāng)?shù)木д瘢w振蕩器頻率的范圍通常是1.2-12MHz。時(shí)鐘周期是單片機(jī)時(shí)鐘控制信號(hào)的基本時(shí)間單位,它是振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖頻率的倒數(shù)。如 f=6MHz,T=166.7ns電路中晶振為石英晶振振蕩器。由于石英晶振有很好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾能力,所以石英晶體振蕩器用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率,通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性圖1-23、鍵盤和中斷鍵盤掃描要分兩步:第

8、一步,識(shí)別有無(wú)鍵按下。首先把所有列線均置為0電平,然后檢查各行線電平是否都為高電平,如果不全為高電平,說明有按鍵按下,否則說明無(wú)鍵被按下。第二步,識(shí)別出哪個(gè)按鍵被按下。采用掃描法,在某一時(shí)刻只讓1條列線處于低電平,其余所有列線處于高電平。檢查各行線電平的變化,如果某行線為低電平,則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。鍵盤矩陣:在單片機(jī)系統(tǒng)中鍵盤中按鈕數(shù)量較多時(shí),為了減少I/O口的占用,常常將按鈕排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中,每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通,而是通過一個(gè)按鈕加以連接。鍵盤矩陣中無(wú)按鍵按下時(shí),行線處于高電平狀態(tài);當(dāng)有按鍵按下時(shí),行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。

9、列線的電平如果為低,則行線電平為低;列線的電平如果為高,則行線的電平也為高,這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣式鍵盤按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。圖1-3中斷原理:程序執(zhí)行過程中,允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行,使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚硗獠炕騼?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去,完成中斷服務(wù)程序后,CPU繼續(xù)原來被打斷的程序,此過程稱為中斷響應(yīng)。中斷處理過程:中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回中斷系統(tǒng)一般允許多個(gè)中斷源,當(dāng)幾個(gè)中斷源同時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷,要求為它服務(wù)的時(shí)候,這就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷源請(qǐng)求的問題。通常根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊(duì),優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請(qǐng)求源,即規(guī)定每一個(gè)中斷源有一個(gè)優(yōu)先級(jí)別。CPU總是先響應(yīng)

10、優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。4、其它電路液晶顯示器,或稱LCD(Liquid Crystal Display),為平面超薄的顯示設(shè)備,它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成,放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低,因此倍受工程師青睞,適用于使用電池的電子設(shè)備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面。特性:顯示特性單 5V 電源電壓,低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性;具有 64 個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM,可自定義 8 個(gè) 5×8 點(diǎn)陣字符或四個(gè)5×11點(diǎn)陣字符第2章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件STC下載軟件1、連接硬件:將串口下載線一頭與計(jì)算機(jī)串口相連,另一頭與學(xué)習(xí)

11、板串口相連,注意此時(shí)不要給學(xué)習(xí)板上電。2、運(yùn)行 STC 下載軟件:第一步:選擇單片機(jī)型號(hào),與學(xué)習(xí)板單片機(jī)一致第二步:打開要下載的 HEX 文件 第三步:選擇串口和波特率。波特率請(qǐng)選用默認(rèn)值 第四步:請(qǐng)選用默認(rèn)值,特別是下次冷啟動(dòng)選擇“與下載無(wú)關(guān)” 第五步:點(diǎn)擊下載按鈕最后給目標(biāo)板上電,程序下載即可完成。Keil軟件Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng),與匯編相比,C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì),因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個(gè)

12、集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí),注意事項(xiàng): (1)仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振,但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 (2)仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片,不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 (3)仿真芯片的31腳(/EA)已接至高電平,所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM,不能使用片外ROM;但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連,故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM(其CPU的/EA引腳接至低電平)的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。外部電路驅(qū)動(dòng)1、串口8051單片機(jī)串行接口是一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口。它可用作異步通信方式(UART),與串

13、行傳送信息的外部設(shè)備相連接,或用于通過標(biāo)準(zhǔn)異步通信協(xié)議進(jìn)行全雙工的8051多機(jī)系統(tǒng)也能通過同步方式,使用TTL或CMOS移位寄存器來擴(kuò)充I/O口。發(fā)送緩沖器只能寫入,不能讀出;接收緩沖器只能讀出,不能寫入。串行發(fā)送與接收的速率與移位時(shí)鐘同步。8051單片機(jī)用定時(shí)器T1作為串行通信的波特率發(fā)生器,T1溢出率經(jīng)2分頻后再經(jīng)16分頻后,作為串行發(fā)送或接收的移位脈沖。移位脈沖的速率即為波特率。串行通訊的特點(diǎn)是:數(shù)據(jù)位傳送,傳按位順序進(jìn)行,最少只需一根傳輸線即可完成;成本低但傳送速度慢。2、定時(shí)器定時(shí)器是通信協(xié)議正常運(yùn)行的基本要素之一,主要用于各種定時(shí)和幀重傳的任務(wù)。通信協(xié)議在單片機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)所使用的定

14、時(shí)器,定時(shí)精度要求不高,但數(shù)量要求比較大。由于硬件資源有限,不可能為每一個(gè)單獨(dú)任務(wù)分配一個(gè)硬件定時(shí)器,只能通過單個(gè)硬件定時(shí)器模擬多個(gè)軟件定時(shí)器的方法,來滿足協(xié)議中的定時(shí)應(yīng)用需要。8051單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1,它們都具有定時(shí)和事件計(jì)數(shù)的功能,可應(yīng)用于定時(shí)控制、對(duì)外部事件的計(jì)數(shù)和脈寬測(cè)量等場(chǎng)合。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1都是以加“1”的方式完成計(jì)數(shù),特殊功能寄存器TMOD用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式。TCON用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)運(yùn)行并記錄T0和T1的溢出標(biāo)志等。通過對(duì)TH0、TL0和TH1、TL1的初始化編程,可以預(yù)置T0和T1的計(jì)數(shù)初值。通過對(duì)TMOD和TCON的初

15、始化編程,可以分別置入方式字和控制字,以指定其工作方式并控制T0和T1按規(guī)定的工作方式計(jì)數(shù)。3、中斷中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序的過程中,當(dāng)出現(xiàn)異常情況或特殊請(qǐng)求時(shí),計(jì)算機(jī)停止現(xiàn)行程序的運(yùn)行,轉(zhuǎn)向?qū)@些異常情況或特殊請(qǐng)求的處理,處理結(jié)束后再返回現(xiàn)行程序的間斷處,繼續(xù)執(zhí)行原程序。中斷系統(tǒng)包括中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回四部分。中斷方式完全消除了CPU在查詢方式中的等待現(xiàn)象,大大提高了CPU的工作效率。中斷方式的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是實(shí)時(shí)控制。第1章 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理從TH和TL里的值開始向上計(jì)數(shù)直到溢出觸發(fā)中斷,在晶振12M單片機(jī)的情況下,時(shí)鐘周期為1MHz,執(zhí)行一次加計(jì)數(shù)用1us,這

16、樣,從0記到兩個(gè)寄存器的最大值65535就要用去65.536ms,這就是51單片機(jī)最大計(jì)數(shù)范圍。比如為了計(jì)出10ms的時(shí)間,那么就要更改TH和TL的值,使定時(shí)器不從0開始計(jì),這個(gè)值,就是65536-10000=55536,即從55536開始向上計(jì)數(shù)到溢出剛好用去10ms。另外由于單片機(jī)寄存器是8位的,所以要把TH和TL組合起來用,TH放高8位,TL放低8位,于是有了TH0=(65536-10000/256; TL0=(65536-10000%256,再通過數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字顯示。圖 3-1共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極(二極管正端)連接在一起。通常,公共陽(yáng)極接高電平(一般接電源),其它管腳接段

17、驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí),則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí),要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流,還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極(二極管負(fù)端)連接在一起。通常,公共陰極接低電平(一般接地),其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí),則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮,根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí),要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流,還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。實(shí)現(xiàn)方法 本設(shè)計(jì)基于數(shù)碼管顯示,采用STC8

18、9C52RC芯片作為核心,CPS3641BR數(shù)碼管顯示作為顯示設(shè)備,完成利用液晶顯示器顯示的基本功能。利用模塊化的方法設(shè)計(jì)了單片機(jī)主控制模塊和顯示模塊。軟件部分采用C語(yǔ)言編程,最終實(shí)現(xiàn)了功能。在編程過程中需要充分考慮到數(shù)碼管顯示原理和計(jì)數(shù)原理。數(shù)碼管顯示的原理是當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí),則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符,計(jì)數(shù)的原理是從TH和TL里的值開始向上計(jì)數(shù)直到溢出觸發(fā)中斷。利用keil軟件對(duì)編好的程序進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證,再通過STC將程序下載到單片機(jī)內(nèi),驗(yàn)證程序。最終程序的功能將會(huì)在數(shù)碼管上顯示出來。第2章 實(shí)習(xí)總結(jié)實(shí)習(xí)體會(huì)為期20天的實(shí)習(xí)結(jié)束

19、了,通過實(shí)習(xí)我們不僅重溫了課本知識(shí),也將所學(xué)與實(shí)踐有效的結(jié)合起來。首先我們利用一周的實(shí)踐焊接單片機(jī)板,曾經(jīng)焊接過收音機(jī)的板,所以為今日焊接打下了良好的基礎(chǔ),雖然在焊接過程中也遇到過一些問題,但是在老師和同學(xué)的幫助下均很好的解決,充分體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)精神。在焊接中我也明白做事一定要認(rèn)真、細(xì)致,細(xì)節(jié)決定成敗,也許就因?yàn)橐稽c(diǎn)點(diǎn)失誤導(dǎo)致電路板不能正常工作,甚至有危險(xiǎn)。焊接好電路板后下載keil軟件,STC下載軟件進(jìn)行下一步的應(yīng)用。進(jìn)行測(cè)試程序,試驗(yàn)自己?jiǎn)纹瑱C(jī)焊接的是否正確、完整、運(yùn)行正常,若正常則可繼續(xù)學(xué)習(xí)編程,使單片機(jī)的功能運(yùn)用到實(shí)際中去。最初我們學(xué)習(xí)的是用匯編編寫程序,而現(xiàn)在我們要做的是學(xué)習(xí)用C語(yǔ)言來編

20、寫程序,因?yàn)楝F(xiàn)在的C語(yǔ)言編寫應(yīng)用最為廣泛。通過編寫程序讓我明白課堂中的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,我們還需要自己再學(xué)習(xí)、實(shí)踐,不斷的探索和研究,不斷創(chuàng)新。不能只局限于自己所學(xué)的知識(shí)中,要各個(gè)方面都有涉獵,提高自己的綜合能力,這樣才能取得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。設(shè)計(jì)硬件體會(huì) 學(xué)習(xí)一種匯編語(yǔ)言并把它運(yùn)用到實(shí)際中,并不是一件簡(jiǎn)單的事,我們學(xué)習(xí)了就要能很好的運(yùn)用,理論與實(shí)踐相結(jié)合。在設(shè)計(jì)程序過程中,遇到了很多困難,比如利用protel繪制電路圖,如何布局,選擇哪些器件等,焊接的電路板稍有不慎就會(huì)無(wú)法正常工作,同時(shí),也發(fā)現(xiàn)有些基礎(chǔ)概念掌握的不牢固,比如管腳置0置1。系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求,通過

21、實(shí)踐明白,不是僅僅學(xué)習(xí)課本上的知識(shí)就可以,還要靈活運(yùn)用,并且學(xué)會(huì)用理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)習(xí)的時(shí)間雖然不長(zhǎng),但是學(xué)會(huì)了很多,為以后的學(xué)習(xí)與運(yùn)用打下了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 房小翠,王金鳳.單片機(jī)使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)M. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999.2 劉紹斌利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制J石油化工自動(dòng)化20003 張毅剛,彭喜元,彭 宇.單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京:高等教育出版社,2003.124 劉守義等.單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)M.西安電子科技大學(xué)出版社,2007.5 郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.電6 李平等.單片機(jī)入門與開發(fā)M.機(jī)械工業(yè)出版社,20087 李鴻. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 湖南:湖南大學(xué)出版社,20048 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程M 第1版北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20019 徐惠民、安德寧

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