⑴ 單片機的種類 特點 廠家和應用
單片機種類簡介
ATMEL公司的AVR單片機,是增強型RISC內載Flash的單片機,晶元上的Flash存儲器附在用戶的產品中,可隨時編程,再編程,使用戶的產品設計容易,更新換代方便.AVR單片機採用增強的RISC結構,使其具有高速處理能力,在一個時鍾周期內可執行復雜的指令,每MHz可實現1MIPS的處理能力.AVR單片機工作電壓為2.7~6.0V,可以實現耗電最優化.AVR的單片機廣泛應用於計算機外部設備,工業實時控制,儀器儀表,通訊設備,家用電器,宇航設備等各個領域.
Motorola單片機:
Motorola是世界上最大的單片機廠商.從M6800開始,開發了廣泛的品種,4位,8位,16位32位的單片機都能生產,其中典型的代表有:8位機M6805,M68HC05系列,8位增強型M68HC11,M68HC12 , 16位機M68HC16, 32位機M683XX. Motorola單片機的特點之一是在同樣的速度下所用的時鍾頻率較Intel類單片機低得多,因而使得高頻雜訊低,抗干擾能力強,更適合於工控領域及惡劣的環境 .
MicroChip單片機: MicroChip單片機的主要產品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機,CPU採用RISC結構,分別僅有33,35,58條指令,採用Harvard雙匯流排結構,運行速度快,低工作電壓,低功耗,較大的輸入輸出直接驅動能力,價格低,一次性編程,小體積. 適用於用量大,檔次低,價格敏感的產品.在辦公自動化設備,消費電子產品,電訊通信,智能儀器儀表,汽車電子,金融電子,工業控制不同領域都有廣泛的應用,PIC系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高.發展非常迅速.
MDT20XX系列單片機:
工業級OTP單片機,Micon公司生產,與PIC單片機管腳完全一致,海爾集團的電冰箱控制器,TCL通信產品,長安奧拓鈴木小轎車功率分配器就採用這種單片機
EM78系列OTP型單片機: 台灣義隆電子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管腳兼容,軟體可轉換.
Scenix單片機: Scenix公司推出的8位RISC結構SX系列單片機與Intel 的Pentium II等一起被<<Electronic Instry Yearbook 1998>>評選為1998年世界十大處理器.在技術上有其獨到之處:
SX系列雙時鍾設置,指令運行速度可達50/75/100MIPS(每秒執行百萬條指令,XXX M Instruction Per Second) ;具有虛擬外設功能,柔性化I/O埠,所有的I/O埠都可單獨編程設定,公司提供各種I/O的庫函數,用於實現各種I/O模塊的功能,如多路UART,多路A/D,PWM,SPI,DTMF,FS,LCD驅動等等. 採用EEPROM/FLASH程序存儲器,可以實現在線系統編程.通過計算機RS232C介面,採用專用串列電纜即可對目標系統進行在線實時模擬.
EPSON單片機:
EPSON單片機以低電壓,低功耗和內置LCD驅動器特點著名於世,尤其是LCD驅動部分做得很好.廣泛用於工業控制,醫療設備,家用電器,儀器儀表,通信設備和手持式消費類產品等領域.目前EPSON已推出四位單片機SMC62系列,SMC63系列,SMC60系列和八位單片機SMC88系列.
東芝單片機:
東芝單片機門類齊全,4位機在家電領域有很大市場,8位機主要有870系列,90系列,該類單片機允許使用慢模式,採用32K時鍾時功耗降至10UA數量級.東芝的32位單片機採用MIPS
3000A RISC的CPU結構,面向VCD,數字相機,圖像處理等市場.
8051單片機:
8051單片機最早由Intel公司推出,其後,多家公司購買了8051的內核,使得以8051為內核的MCU系列單片機在世界上產量最大,應用也最廣泛,有人推測8051可能最終形成事實上的標准MCU晶元.
LG公司生產的GMS90系列單片機,與Intel MCS-51系列,Atmel 89C51/52,89C2051等單片機兼容,CMOS技術,高達40MHZ的時鍾頻率,應用於: 多功能電話,智能感測器,電度表,工業控制,防盜報警裝置,各種計費器,各種IC卡裝置,DVD,VCD,CD-ROM.
華邦單片機: 華邦公司的W77,W78系列8位單片機的腳位和指令集與8051兼容, 但每個指令周期只需要4個時鍾周期,速度提高了三倍,工作頻率最高可達 40MHz.同時增加了WatchDog Timer,6組外部中斷源,2組UART,2組Data pointer及Wait state control pin. W741系列的4位單片機帶液晶驅動,在線燒錄,保密性高,低操作電壓(1.2V~1.8V).
Zilog單片機:
Z8單片機是Zilog公司的產品,採用多累加器結構,有較強的中斷處理能力,開發工具價廉物美.Z8單片機以低價位面向低端應用.我想很多人都知道Z80單板機,直到90年代後期,很多大學的微機原理還是講述Z80.
NS單片機:
COP8單片機是NS(美國國家半導體公司)的產品,內部集成了16位A/D,這是不多見的,在看門狗多路及STOP方式下單片機的喚醒方式上都有獨到之處.此外,COP8的程序加密也做得比較好
單片機應用領域匯總
⒈用圖象感測器測量線才系統
⒉衛星電視的串口模擬SPI、I2C的應用,如雷達錄取的數據傳送。
⒊直接與AD晶元配合進行各種數據感測器配合。
⒋利用單片機與PC機的232通訊進行控制,單片機為控制對象。
⒌通過IC卡、單片機、PC機構成的各種收費系統。
⒍通過單片機控制各種步進電機完成工控任務系統
⒎通過單片機控制各種電慈設備完成工控任務系統(如程式控制交換系統)
⒏可應用在電機的變頻技術上的控制領域中。
⒐各種測量工具如水位尺,它在水文上的應用很普及。
⒑大型指針鍾控制器,主要根據時間控制電機帶動指針。
⒒電子配料控制儀,基於小型生產的自動或半自動控制,如控制上料、攪拌等
⒓用定時器和捕獲功能進行某一系統的檢測。可提供報警、控制等。如水位控制、溫度控制,全自動洗衣機等。
⒔電子稱重計
⒕教學用儀器、醫療儀器。
⒖由單片機構成的霓虹燈控制器。
⒗在剛的熱處理中採用熱磁儀測量。
⒘各種金屬探傷儀器。
⒙礦山生產智能監測儀。
⒚煤礦的產煤計數器
20.汽車安全系統
21.智能玩具
22.用超聲波測量江河水位
23.交流電監測儀
24.消防系統報警監測儀
25.各類水表、電表
總之,單片機技術使用范圍廣,在各種儀器儀表生產單位、石油、化工,紡織、機械的加工等各個行業中都有廣泛的應用.
⑵ 電子畢業設計課題:(防盜報警器的設計)
具有遙控功能的客車防盜報警器的設計與實現
吳祖國
(解放軍電子工程學院 安徽合肥 230037)
本文所介紹的多功能客車防盜報警器系為國內某高檔客車所設計,採用超聲波技術,利用PIC單片機作為核心控制器件。該防盜報警器在車門被非法打開、門窗玻璃被打碎、車體受外力撞擊時通過汽車喇叭發出報警聲。
http://www.chinaecnet.com/xsj04/xsj054342.asp
第一章 緒 論
1.1 前言
近年來,隨著改革開放的深入發展,人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產品和貴重物品為許多家庭所擁有,並且人們手中特別是城市居民的積蓄也十分可觀。因此,越來越多的居民家庭對財產安全問題十分關心。目前,許多家庭使用了較為安全的防盜門,如果再設計和生產一種價廉、性能靈敏可靠的防盜報警器用於居民家中,必將在防盜和保證財產安全方面發揮更加有效的作用。為此,提出「雙路防盜報警器」的設計任務。
該報警器適用於家庭防警、也適用於中小企事業單位。其特點是靈敏、可靠,一經觸發,可以立即報警;也可以延時1~35S(秒)再報警,以增加報警的突然性與隱蔽性。報警時可以發出類似公安警車的報警聲之外,兩只警燈還可同時交替閃亮,增加了對犯罪分子的威懾氣氛。
http://www.happycampus.com.cn/pages/2005/03/20/D163401.html
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⑶ 求解單片機原理題1、請說明80C51單片機的堆棧的作用和操作規律。補考試題,求解,急急急
1.堆棧用於響應中斷或調用子程序時保護斷點地址,也可通過棧操作指令(push
和pop保護和恢復現場)其中入棧時先SP+1再將內容壓入當前SP所指示的堆棧單元
中,出棧則先將SP所指示的內部ram單元中內容送入直接地址定址的單元中,再將
SP減1.
2.中斷允許寄存器的功能是控制CPU對中斷的開放和屏蔽以及每個中斷源是否允許
中斷結構包括EA(CPU中斷總允許位),ES(串列口中斷允許位)ET1(定時器1中
斷允許位)EX1(外部中斷1中斷允許位)ET0(定時器0中斷允許位)EX0(外部中
斷0中斷允許位)
3.T機=12/fosc=12/(6*E6)=2us
X=2*E13-T/T機=8192-200/2=8092=1F9CH=1111 1100 1110 0B
因為TL1的高3位未用, 修正後X=1111 1100 0001 1100B=FC1CH
4.LJMP為長轉移指令,可轉向64KB程序存儲器的任一單元;SJMP為相對轉移指令
,偏移范圍-128~+127共259位元組;AJMP為絕對轉移指令,轉移目的在指令後一個
存儲單位所在2K區間內。
5.按鍵抖動:在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態,可能導致判斷出錯,即按
鍵一次按下或釋放被錯誤認為是多次操作。
6.汽車的溫控系統,測控系統,防盜報警等多項系統中應用單片機。汽車電子中
涉及A/D和D/A轉換的模塊基本都會有單片機的存在。以下以汽車倒車雷達為例,
雷達控制部分由89C51單片機構成,前端數據採集由超聲波測距,系統由發射和接
收裝置來獲取數據,根據所測得的距離來判斷是否調用聲音報警程序,距離小於
預置點時,調用報警模塊。
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⑸ 求基於AT89C52超聲波測距簡易設計的源程序,要求用3個LED管顯示其測距,精確到小數點後2位如,X.XX米。
目前國內超聲波測距器的設計大多採用匯編語言設計。由於單片機應用系統的日趨復雜,要求所寫
的代碼規范化,模塊化,並便於多人以軟體工程的形式進行協同開發,匯編語言作為傳統的單片機應用系
統的編程語言,已經不能滿足這樣的實際需要了,而C語言以其結構化和能產生高效代碼滿足了這樣的需
求,成為電子工程師進行單片機系統編程時的首先編程語言。在本設計中,由於C語言程序有利於實現較
復雜的演算法,匯編語言程序具有較高的效率並且容易精確計算程序運行的時間,而超聲波測距器的程序既
有較復雜的距離計算又要求精確計算超聲波測距時程序運行的時間,所以本設計採用C語言和匯編語言
混合編程來實現。本文論述的是一種基於AT89C52單片機的超聲波測距器,可用於汽車倒車等場合⋯。
1設計要求
設計一個超聲波測距器,可以應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控,也可用
於如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.10—5.00 m,測量精度lem,測量時與被測物
體無直接接觸,能夠清晰穩定地顯示測量結果。
2設計思路
2.1超聲波及其測距原理
超聲波是指頻率高於20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段,必須產生超聲波和接收超聲波。
完成這種功能的裝置就是超聲波感測器,習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波感測器有發送
器和接收器,但一個超聲波感測器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波感測器是利用壓電效應
的原理將電能和超聲波相互轉化,即在發射超聲波的時候,將電能轉換為超聲波,發射超聲波;而在收到回
波的時候,則將超聲振動轉換成電信號。
超聲波測距的原理一般採用渡越時間法TOt(time of fliight)。首先測出超聲波從發射到遇到障礙物返
回所經歷的時間,再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。測量距離的方法有很多
種,短距離的可以用尺,遠距離的有激光測距等,超聲波測距適用於高精度的中長距離測量。因為超聲波
收稿日期:2008-04-08
作者簡介:周功明(1963一),男,副教授,主要研究方向:電子信息科學技術。
·50· 綿陽師范學院學報(自然科學版) 第27卷
在標准空氣中的傳播速度為331.45粑秒,由單片機負責計時,單片機使用12.0M晶振,所以此系統的測
量精度理論上可以達到毫米級。由於超聲波指向性強,能量消耗緩慢,在介質中傳播距離遠,因而超聲波
可以用於距離的測量。利用超聲波檢測距離,設計比較方便,計算處理也較簡單,並且在測量精度方面也
能達到要求。
超聲波發生器可以分為兩類:一類是用電氣方式產生超聲波,一類是用機械方式產生超聲波。本課題
屬於近距離測量,可以採用常用的壓電式超聲波換能器來實現【7】。
2.2超聲波測距器的系統框圖
根據設計要求並綜合各方面因素,可以採用AT89C52單片機作為主控制器,用動態掃描法實現LED
數字顯示,超聲波驅動信號用單片機的定時器完成,超聲波測距器的系統框圖如下圖l所示¨2|:
3系統組成
3.1硬體部分
主要由單片機系統及顯示電路、超聲波發射電路
和超聲波檢測接收電路三部分組成。採用AT89C52來
實現對CX20106A紅外接收晶元和TCT40—10系列超
聲波轉換模塊的控制。單片機通過P1.0引腳經反相
\
超聲波接收E :, LED顯示單片機r
/\
Z ∑
超聲波發送高控制器
:> 掃描驅動
圖1 超聲波測距器系統設計框圖
Fig.1 Ultrasonic eLangi.g system design diagram
器來控制超聲波的發送,然後單片機不停的檢測INT0引腳,當INTO引腳的電平由高電平變為低電平時就
認為超聲波已經返回。計數器所計的數據就是超聲波所經歷的時間,通過換算就可以得到感測器與障礙
物之間的距離¨≈J。
3.2軟體部分
主要由主程序、超聲波發生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分。
4系統硬體電路設計
4.1單片機系統及顯示電路
單片機採用AT89C52或其兼容系列。採用12MHz高精度的晶振,以獲得較穩定的時鍾頻率,減小測
量誤差。單片機用P1.0埠輸出超聲波轉化器所需的40KHz方波信號,利用外中斷0口檢測超聲波接收
電路輸出的返回信號。顯示電路採用簡單實用的4位共陽LED數碼管,段碼用74LS244驅動,位碼用PNP
三極體驅動。單片機系統及顯示電路如下圖2所示『1。31。
圖2單片機及顯示電路原理圖
Fig.2 MCU and display circuit schematics
第8期周功明等:基於AT89C52單片機的超聲波測距器設計·51.
4.2超聲波發射電路原理圖
壓電超聲波轉換器的功能:利用壓電晶體諧振工作。內部結構如圖3『3Ⅲ1所示,它有兩個壓電晶片和
一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號,其頻
率等於壓電晶片的固有振盪頻率時,壓電晶片PI.O
將會發生共振,並帶動共振板振動產生超聲波,
這時它就是一超聲波發生器;如沒加電壓,當共
振板接收到超聲波時,將壓迫壓電振盪器作振
動,將機械能轉換為電信號,這時它就成為超聲
波接收轉換器。超聲波發射轉換器與接收轉換
器其結構稍有不同。
4.3超聲波檢測接收電路圖3發射電路原理圖
參考紅外轉化接收電路,本設計採用集成
F『g·3 U1『ms。nie劬啪mi『婦c『咖1『∞hem蚯c
電路CX20106A,這是一款紅外線檢波接收的專用晶元,常用於電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控
常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率
40KHz較為接近,可以利用它作為超聲波檢測
電路。如圖4【3 J[71超聲波檢測接收電路原理圖
所示,適當改變C4的大小,可改變接收電路的
靈敏度和抗干擾能力。⋯. J。j-二
5系統程序設計
超聲波測距軟體設計主要由主程序,超聲
波發射子程序,超聲波接收中斷程序及顯示子
程序組成。下面對超聲波測距器的演算法,主程
序,超聲波發射子程序和超聲波接收中斷程序
逐一介紹。
5.1超聲波測距器的演算法設計
GND
圖4超聲波檢測接收電路原理圖
Fig.4 Ultrasonic receiver and detection circuit schematic
圖5【_列示意了超聲波測距的原理,即超聲
波發生器T在某一時刻發出的一個超聲波信號,當超聲波遇到被測物
體後反射回來,就被超聲波接收器R所接受。這樣只要計算出發生信
號到接收返回信號所用的時問,就可算出超聲波發生器與反射物體的
距離。
距離計算公式:d=s/2=(c木t)/2,其中d為被測物與測距器的距
離,s為聲波的來迴路程,c為聲速,t為聲波來回所用的時間。
圖5超聲波測距原理圖
Fig.5 Ultrasonic Ranging schematic
聲速c與溫度有關(見表1),如溫度變化不大,則可認為聲速是基
本不變的。如果測距精度要求很高,則應通過溫度補償的方法加以校正。聲速確定後,只要測得超聲波往
返時間,即可求得距離。在系統加入溫度感測器來監測環境溫度,可進行溫度補償。這里可以用DSl8820
測量環境溫度,根據不同的環境溫度確定一聲速提高測距的穩定性。為了增強系統的可靠性,可在軟硬體
上採用抗干擾措施。
表1不同溫度下的超聲波速表
Table I Under different temperatures ultrasonic velocity Table
·52· 綿陽師范學院學報(自然科學版) 第27卷
5.2主程序
主程序首先對系統環境初始化,設置定時器1D工作模式為16位的定時計數器模式,置位總中斷允許
位EA並給顯示端Po和P2清0。然後調用超聲波發生子程序送出一個超聲波脈沖,為避免超聲波從發射
器直接傳送到接收器引起的直接波觸發,需延遲0.1ms(這也就是測距器會有一個最小可測距離的原因)
後,才打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由於採用12MHz的晶振,機器周期為lus,當主程序檢測到接
收成功的標志位後,將計數器喲中的數(即超聲波來回所用的時
間)按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離,設計時取
20℃時的聲速為344 m/s則有:d=(C木TO)/2=172T0/10000cm
(其中,ID為計數器,ID的計數值)。
測出距離後結果將以十進制BCD碼方式LED,然後再發超聲
波脈沖重復測量過程。主程序框圖如圖6所示。
5.3超聲波發生子程序和超聲波接收中斷程序
超聲波發生子程序的作用是通過PI.0埠發送2個左右的
超聲波信號頻率約40KHz的方波,脈沖寬度為12 US左右,同時把
計數器,ID打開進行計時。超聲波測距器主程序利用外中斷0檢
測返回超聲波信號,一旦接收到返回超聲波信號(INT0引腳出現
低電平),立即進入中斷程序。進入該中斷後就立即關閉計時器
,ID停止計時,並將測距成功標志字賦值l。如果當計時器溢出時
還未檢測到超聲波返回信號,則定時器rID溢出中斷將外中斷0關
閉,並將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功H旬J。
5.4超聲波測距器的部分程序清單
/宰超聲波測距器彈片機c程序使用Keil C51 ver 7.09
。
木/
#include<re951.h>
#define uchar unsigned int
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
Extem void ca_t(void);
Extem void delay(uint);
Extem void display(unchar);
Data unehar testtok;
/木超聲波測距器主程序術/
Void main(void)
{data unchar dispram[5];
data uint i;
data ulong time;
p0=0xff;
pl=0xff;
TMOD=0X11:
IE=0x80;
While(1)
{.「}
開始
系統初始化
發送超聲波脈沖
等待發射超聲波
計算距離
顯示結果0.5s
圖6主程序框圖
diagram of the main program
第8期周功明等:基於AT89C52單片機的超聲波測距器設計·53·
6軟硬體調試
超聲波測距儀的製作和調試,其中超聲波發射和接收採用中15的超聲波換能器TCT40一IOFl(T發
射)和TCT40—10S1(R接收),中心頻率為40kHz,安裝時應保持兩換能器中心軸線平行並相距4—8 cm,
其餘元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來,則可提高抗干擾能力。根據測量范圍
要求不同,可適當調整與接收換能器並接的濾波電容C4的大小,以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。
硬體電路製作完成並調試好後,便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據實際情況可以修改超
聲波發生子程序每次發送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間,以適應不同距離的測量需要∞】【71。
7 結束語
本文設計的是基於AT89C52單片機的超聲波測距器,可應用於汽車倒車等場合,提醒駕駛員倒車時有
效的避開可能對倒車造成危害的障礙物和行人,從而有效避免由於倒車造成的汽車碰撞或擦傷經濟損失
和人身安全問題。具有較強的實用性。
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⑹ 求超聲波感測器原理與應用
超聲波是一種在彈性介質中的機械振盪,有兩種形式:橫向振盪(橫波)及縱和振盪(縱波)。在工業中應用主要採用縱向振盪。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播,其傳播速度不同。另外,它也有折射和反射現象,並且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波,其頻率較低,一般為幾十KHZ,而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣中衰減較快,而在液體及固體中傳播,衰減較小,傳播較遠。利用超聲波的特性,可做成各種超聲感測器,配上不同的電路,製成各種超聲測量儀器及裝置,並在各個行業得到廣泛應用。
超聲波應用有三種基本類型,透射型用於遙控器,防盜報警器、自動門、接近開關等;分離式反射型用於測距、液位或料位感測器;反射型用於材料探傷、測厚感測器等。
1、超聲波感測器的基本原理
超聲波感測器主要材料有壓電晶體(電致伸縮)及鎳鐵鋁合金(磁致伸縮)兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛(PZT)等。壓電晶體組成的超聲波感測器是一種可逆感測器,它可以將電能轉變成機械振盪而產生超聲波,同時它接收到超聲波時,也能轉變成電能,所以它可以分成發送器或接收器。超聲波感測器包括三個部分:超聲換能器、處理單元和輸出級。
首先處理單元對超聲換能器加以電壓激勵,其受激後以脈沖形式發出超聲波,接著超聲換能器轉入接受狀態(相當於一個麥克風),處理單元對接收到的超聲波脈沖進行分析,判斷收到的信號是不是所發出的超聲波的回聲。如果是,就測量超聲波的行程時間,根據測量的時間換算為行程,除以2,即為反射超聲波的物體距離。
把超聲波感測器安裝在合適的位置,對准被測物變化方向發射超聲波,就可測量物體表面與感測器的距離。
2、環境對超聲波測量的影響
(1)空氣溫度的影響
聲波行程時間受氣溫的影響程度為0.17%/K。也就是說40℃時的聲速相對於20℃時改變了+3.4%,因此測量距離也會改變約+3.4%。但如果選用的超聲波感測器中有溫度補償功能,此影響可忽略不計。
(2)空氣濕度的影響
從乾燥的空氣到飽和濕度的空氣中,聲速最多增加2%。因此測量距離改變最大也只有2%。實際現場中,空氣濕度變化不會如此大,此影響一般小於1%。
(3)空氣壓力的影響
在一固定地點,正常情況下的氣壓波動為±5%,會造成聲速波動約±0.6%。
(4)氣流的影響
當風速大於50km/h時,聲波速度及方向的改變會大於3%。在現場使用中,只有靠近被測物表面的幾厘米的氣流有可能大於20km/h,且垂直於測量方向,故對測量結果的影響可忽略。
(5)油霧的影響
只要防止油霧沉降在超聲換能器的有效表面上,就可避免它的影響。
回答者:宋治軒
2013-10-28
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