基于单片机AT89C51控制的LED点阵屏显示时钟_课程设计报告
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课程设计报告
课程名称:基于单片机AT89C51控制的LED点阵屏显示时钟
摘要
文章论述了基于AT89C52单片机的LED点阵显示电子钟设计控制系统, 并且可以对其进行设置。
基于AT98C52单片机的LED点阵显示电子钟具有结构简单,性能靠,价格低和灵活等优点,因此得到了广泛应用。
LED点阵显示屏是利用发光二极管或像素组成的平面式显示屏。
它具有发光效率高,使用寿命长,组态灵活等特点。
本文设计的是用4块8×8点阵显示屏制作的室内时钟,数字采用静止显示方式。
电子钟是一种利用数字电路来显示分、时的计时装置,与传统的机械钟相比,它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点,因而得到广泛应用。
随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到数字电子钟。
本文介绍了LED点阵显示电子钟的发展历史及其应用范围。
目录
1.总体设计方案及思路 (4)
2.硬件设备及电路图 (5)
3.所用的材料清单 (10)
4.单片机汇编程序及解释 (13)
5.组员分工 (27)
5.1倪坤.单片机汇编程序的设计 (27)
5.2倪翔.原理图及PCB的绘制 (27)
5.3采佳浩.硬件设计思路和控制思路设计 (28)
6课程报告的总结及调试程 (29)
1总体的设计方案及思路:
由中断产生的秒、分、小时数据,经转换子程序转换成适应LED点阵显示屏显示的数据,并通过单片机的输出功能输入到LED点阵显示屏,再通过显示扫描程序,显示出时钟的走时时间。
用计时程序来完成计时,数时功能,再通过单片机综合控制将数字显示出来。
由此可见,通过A T89C51单片机的控制功能,完全可以实现LED点阵显示电子钟。
1.1硬件结构:
根据项目的功能和要求,可采用A T89C51单片机作为核心控制器。
LED点钟电子钟系统组成包括:晶振电路模块、复位电路模块、显示电路模块、显示行驱动电路模块、蜂鸣器电路模块、按键电路模块以及电源模块。
1.2控制思路:
LED点阵电子钟程序主要功能是屏幕显示时间稳定,精确。
所以按照分块设计的法可以把程序分为主程序、显示程序、计时程序,在后面还会加入闹钟程序。
主程序主要是用来初始化系统和控制各个子程序之间执行的顺序。
显示程序用来完成字在LED点阵上的显示,时钟的显示是使用4块8×8点阵显示屏。
计时程序用来完成计时,数时功能。
闹钟程序用来完成时钟的闹钟功能。
2硬件设备图及电路图:
主要用到的硬件有:A T89C52单片机,8×8点阵屏,74LS373锁存器,74LS138译码器,12MHz晶振。
下有8×8点阵显示屏图,8×8点阵LED外观及引脚图,以及其等效电路图,只要其对应的DC、DR轴顺向偏压,即可使LED发亮。
例如如果想使下图中左上角LED点亮,则DC8=1,DR1=0即可。
应用时限流电阻可以放在DC轴或DR轴。
8×8点阵LED外观及引脚如图:
上图为8×8点阵LED等效电路,由此可以看出点阵是用64个LED组成的。
点
阵LED扫描法介绍:从上图图中可以看出,8×8点阵共需要64个发光二极管组成,
且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一列置1电平,某
一行置0电平,则相应的二极管就亮。
频率必须大于128赫兹,周期小于7.8毫秒
即可符合视觉暂留要求。
此外一次驱动一列或一行(8盏LED)时需外加驱动电路提
高电流,否则LED亮度会不足。
2.1点阵屏等效示意图:
2.2ISIS仿真示意图:
2.3protel原理图及PCB:
2.4 硬件电路图设计:
根据项目的功能和要求LED点钟电子钟硬件系统的主要模块包括:晶振电路模块、复位电路模块、显示电路模块、、按键电路模块。
其中晶振电路和复位电路构成了单片机最小系统。
晶振电路与复位电路构成的单片机最小系统用来完成计时功能,
以及对整个LED点阵显示电子钟的控制。
显示电路用来实现LED点阵的显示。
按键电路是一个必要的扩展电路,用来对电子钟时间进行调整,闹钟时间调整。
3.课程设计所用的材料清单:
3.1主要使用的芯片:
3.1.1 74LS373锁存器:
74LS373是常用的地址锁存器芯片,它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器,在单片机系统中为了扩展外部存储器,通常需要一块74LS373芯片。
74LS373工作原理简述:1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态)。
当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态。
锁存端LE由高变低时,输8位信息被锁存,直到LE端再次有效。
当三态门使能信号OE为低电平时,三态门导通,允许Q0到Q7输出,OE为高电平时,输出悬空。
3.1.2 74LS138译码器:
74LS138为3线8线译码器,74LS138的工作原理如下:当一个选通端(G1)为高电平,另两个选通端(/(G2A)和/(G2B) )为低电平时,可将地址端(A、B、C)的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
74LS138功能是利用S1、/S2和/S可级联扩展成24线译码器,若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时,74LS138还可作数据分配器。
74LS138有三个附加的控制端S1、/S2和/S3。
当S1、/S2接低电平时,输出为高电平(S=1),译码器处于工作状态。
否则,译码器被禁止,所有的输出端被封锁在高电平,如表所示。
这三个控制端也叫做“片选”输入端,利用片选的作用可以将多片连接起来以扩展译码器的功能。
带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。
如果把作为“数据”输入端(在同一个时间),而将作为“地址”输入端,那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。
这就不难理解为什么把叫做地址输入了。
例如当S1=1、S2=0和S3=1时,门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平,因此的数据以反码的形式从输出,而不会被送到其他任何一个输出端上。
3.1.3 AT89C51单片机:
微处理器采用AT89C52系列单片机,A T89C52单片机是这几年在我国非常流行的单片机,是一种带8K字节闪存器的高性能单片机,可擦除存储器可以反复擦除100次,具有低功耗,高性能的特点,并且可与工业标准的MSC-51指令集和输出管脚相兼容,对于本设计需要实现的功能,完全可胜任。
LED点阵电子钟的设计主要是用AT89C52单片机进行控制,
用12MHz的晶振来保证计时的精准性,用具有一定驱动能力的74LS373锁存器和74LS138译码器进行I/O口扩展,并在4块8×8点阵上显示。
3.1.4 其余材料
电阻:10K*8
按钮开关:3个
无极电容:若干
有级电容:若干
晶体震荡器:1个
4单片机的程序及注释:
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP PINT0
ORG 000BH
LJMP INTT0
ORG 0013H
LJMP PINT1
ORG 0030H
MAIN: MOV SP,#60H
MOV TMOD,#01H
MOV TL0,#0e0H
MOV TH0,#0b1H
MOV IE,#87H
MOV 30H,#01H ;时十位
MOV 31H,#02H ;时个位
MOV 32H,#0AH ;光标点位
MOV 33H,#00H ;分十位
MOV 34H,#00H ;分个位
MOV 35H,#00H ;秒十位
MOV 36H,#00H ;秒个位SETB IT0
SETB IT1
SETB PT0
SETB TR0
LOOP0: LCALL DISP
LJMP LOOP0
INTT0: MOV TL0,#0e0H
MOV TH0,#0b1H
PUSH ACC
PUSH PSW
INC 36H
MOV A,36H
CJNE A,#25,PLL
MOV 32H,#0BH
PLL: CJNE A,#50,ENDD ;1S
MOV 32H,#0AH
MOV 36H,#00H
INC 35H
MOV A,35H
CJNE A,#60,ENDd ;分个位
MOV 35H,#00H
INC 34H
MOV A,34H
CJNE A,#0AH,ENDd ;分个位
MOV 34H,#00H
INC 33H
MOV A,33H
CJNE A,#06H,ENDd ;分十位
MOV 33H,#00H
INC 31H
MOV A,30H
CJNE A,#02H,END1
MOV A,31H
CJNE A,#04H,END1 ;时个位
MOV 31H,#00H
MOV 30H,#00H
END1: MOV A,31H
CJNE A,#0AH,ENDd ;时个位
MOV 31H,#00H
INC 30H
ENDd: POP PSW
POP ACC
RETI
DISP: PUSH ACC
PUSH PSW
MOV A,30H ;显示要显示的数字
MOV B,#08H
MUL AB
MOV 3BH,A
MOV R4,#00H
MOV R5,#08H
LOOP00: MOV A,3BH
MOV DPTR,#TABE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,R4
MOV P0,A
MOV P1,#0FEH
INC 3BH
INC R4
LCALL DELAY
DJNZ R5,LOOP00
MOV A,31H ;显示要显档的数字
MOV B,#08H
MUL AB
MOV 3BH,A
MOV R4,#00H
MOV R5,#08H
LOOP11: MOV A,3BH
MOV DPTR,#TABE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,R4
MOV P0,A
MOV P1,#0FDH
INC 3BH
INC R4
LCALL DELAY
DJNZ R5,LOOP11
MOV A,32H ;显示要显档的数字
MOV B,#08H
MUL AB
MOV 3BH,A
MOV R4,#00H
MOV R5,#08H
LOOP22: MOV A,3BH
MOV DPTR,#TABE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,R4
MOV P0,A
MOV P1,#0FBH
INC 3BH
INC R4
LCALL DELAY
DJNZ R5,LOOP22
MOV A,33H ;显示要显档的数字
MOV B,#08H
MUL AB
MOV 3BH,A
MOV R4,#00H
MOV R5,#08H
LOOP33: MOV A,3BH
MOV DPTR,#TABE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,R4
MOV P0,A
MOV P1,#0F7H
INC 3BH
INC R4
LCALL DELAY
DJNZ R5,LOOP33
MOV A,34H ;显示要显档的数字
MOV B,#08H
MUL AB
MOV 3BH,A
MOV R4,#00H
MOV R5,#08H
LOOP44: MOV A,3BH
MOV DPTR,#TABE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,R4
MOV P0,A
MOV P1,#0EFH
INC 3BH
INC R4
LCALL DELAY
DJNZ R5,LOOP44
POP PSW
POP ACC
RET
DELAY: MOV 37H,#50
DEL: MOV 38H,#4
DJNZ 38H,$
DJNZ 37H,DEL
RET
TABE: ;0
DB 00H,18H,24H,24H,24H,24H,18H,00H
;1
DB 00H,10H,30H,10H,10H,10H,38H,00H
;2
DB 00H,18H,24H,04H,18H,20H,3CH,00H
;3
DB 00H,18H,24H,18H,04H,24H,18H,00H
;4
DB 00H,08H,18H,28H,7CH,08H,08H,00H
;5
DB 00H,1CH,10H,18H,04H,24H,18H,00H
;6
DB 00H,18H,24H,38H,24H,24H,18H,00H
;7
DB 00H,3CH,28H,08H,10H,10H,10H,00H
;8
DB 00H,18H,24H,18H,24H,24H,18H,00H
;9
DB 00H,18H,24H,24H,1CH,24H,18H,00H
;:
DB 00H,00H,18H,18H,00H,18H,18H,00H
;
DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
RET
PINT0: lcall yanshi
JB P3.2, END_DD
MOV 36H,#00H
INC 34H
MOV A,34H
CJNE A,#0AH,END_DD ;分个位
MOV 34H,#00H
INC 33H
MOV A,33H
CJNE A,#06H,END_DD ;分十位
MOV 33H,#00H
END_DD: RETI
PINT1: lcall yanshi
JB P3.3,END_D
INC 31H
MOV A,30H
CJNE A,#02H,END_1
MOV A,31H
CJNE A,#04H,END_1 ;时个位
MOV 31H,#00H
MOV 30H,#00H
END_1: MOV A,31H
CJNE A,#0AH,END_d ;时个位
MOV 31H,#00H
INC 30H
END_D: RETI
yanshi:
MOV R6,#60
D1:
MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
RET
END
5组员的分工:
5.1程序编辑:
由中断产生的秒、分、小时数据,经转换子程序转换成适应LED点阵显示屏显示的数据,并通过单片机的输出功能输入到LED点阵显示屏,再通过显示扫描程序,显示出时钟的走时时间。
用计时程序来完成计时,数时功能,再通过单片机综合控制将数字显示出来。
由此可见,通过AT89C51单片机的控制功能,完全可以实现LED点阵显示电子钟。
通过上述的中心原理以及自己所想要实现的功能对单片机汇编程序进行入手编程,经过多次更改和最后的整理,整理出近乎完美的单片机汇编程序,唯一不足的就是由于程序中编入消抖动程序没有效果,只能用20的电容进行消抖动但是感觉效果不是很好,就是个唯一不足的地方。
5.2 原理图及PCB的制作
经过1天到2天的时间通过原理图的绘制导出PCB,然后经过自己的全局布局,但是由于实在所给的A4的板子太小放不下,最后只能在板子反面进行导线的跳线,所以在PCB的设计和板子的制作上,还是有一定的难度。
下面是原理图:
PCB图的绘制和排版:
5.2 硬件设计思路和控制思路设计:采佳浩
根据项目的功能和要求,可采用A T89C51单片机作为核心控制器。
LED点钟电子钟系统组成包括:晶振电路模块、复位电路模块、显示电路模块、显示行驱动电路模块、按键电路模块以及电源模块。
以上是硬件设计思路。
LED点阵电子钟程序主要功能是屏幕显示时间稳定,精确。
所以按照分块设计的法可以把程序分为主程序、显示程序、计时程序,在后面还会加入闹钟程序。
主程序主要是用来初始化系统和控制各个子程序之间执行的顺序。
显示程序用来完成字在LED点阵上的显示,时钟的显示是使用4块8×8点阵显示屏。
计时程序用来完成计时,数时功能。
闹钟程序用来完成时钟的闹钟功能
以上是控制思路的设计。
6本次课程设计的总结:
该系统的工作过程是利用AT89C51单片机读时钟芯片DS1302,并通过4块8*8的LED点阵达到显示时间的目的。
由中断产生的秒、分、小时数据,经转换子程序转换成适应LED点阵显示屏显示的数据,并通过单片机的输出功能输入到LED点阵显示屏,再通过显示扫描程序,显示出时钟的走时时间。
用计时程序来完成计时,数时功能,再通过单片机综合控制将数字显示出来。
由此可见,通过AT89C51单片机的控制功能,完全可以实现LED点阵显示电子钟。
他过本次的单片机实习,以及最后的课程设计,另我们对单片机的应用,以及程序的编辑和板子的制作更加的熟练和精炼,其中一些小的细节也比以前把握的更加的稳妥,出现故障后的排故,和一些小问题的处理,我相信通过本次的课程设计令我们更加深入的了解了AT89C51单片机的应用。
调试过程:
1:万用表检测线路有无短路,开路。
2:检测AT89C51芯片管脚,是否和底座完全接触
3:将导线接至交流电源之上(已设置稳压电路),用手接触芯片外壳,感觉芯片有无发烫。
4:若无显示,检测稳压电路是否有6V直流输出,若有检测芯片20及40号管脚是否有6V输入或者输出5:若有显示,通过按键进行时间调整,并且检测开始,停止,是否有效。
6:若一切完成,则调试成功。
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,
均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:
指导教师签名:日期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:日期:年月日
学位论文版权使用授权书
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名:日期:年月日
导师签名:日期:年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。
尽我所知,除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者(本人签名):年月日
学位论文出版授权书
本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”),愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入****《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益。
论文密级:
□公开□保密(___年__月至__年__月)(保密的学位论文在解密后应遵守此
协议)
作者签名:_______ 导师签名:_______ _______年_____月_____日_______年_____月_____日
独创声明
本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计(论文)使用授权声明
本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。
(保密论文在解密后遵守此规定)
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
致谢
时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础。
本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了。
本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。
经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。
这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢。
没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计。
首先,我要特别感谢我的知道***老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案。
***老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。
从他身上,我学到了许多能受益终生的东西。
再次对周巍老师表示衷心的感谢。
其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。
另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆。
最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业。
四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋。
从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去。
回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛。
感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护。
学友情深,情同兄妹。
四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。
在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育。
最后,我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师。
是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题
的思路,在此表示衷心的感激。
老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。
他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导。
在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢。
致谢
这次论文的完成,不止是我自己的努力,同时也有老师的指导,同学的帮助,以及那些无私奉献的前辈,正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少,通过这次论文,我想我成长了很多,不只是磨练了我的知识厚度,也使我更加确定了我今后的目标:为今后的计算机事业奋斗。
在此我要感谢我的指导老师——***老师,感谢您的指导,才让我有了今天这篇论文,您不仅是我的论文导师,也是我人生的导师,谢谢您!我还要感谢我的同学,四年的相处,虽然我未必记得住每分每秒,但是我记得每一个有你们的精彩瞬间,我相信通过大学的历练,我们都已经长大,变成一个有担当,有能力的新时代青年,感谢你们的陪伴,感谢有你们,这篇论文也有你们的功劳,我想毕业不是我们的相处的结束,它是我们更好相处的开头,祝福你们!我也要感谢父母,这是他们给我的,所有的一切;感谢母校,尽管您不以我为荣,但我一直会以我是一名农大人为荣。
通过这次毕业设计,我学习了很多新知识,也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。
漫漫求学路,过程很快乐。
我要感谢信息与管理科学学院的老师,我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理,以及科学严谨的学术态度,令我受益良多。
同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习,天天向上的学习环境和机会。
即将结束*大学习生活,我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会,感谢院校老师的无私教导。
感谢各位老师审阅我的论文。
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明。