沈阳理工大学课程设计专用纸 Noi
成 绩 评 定 表
学生姓名 专 业 班级学号 点阵式液晶上滚屏设计 计算机科学课程设计题目 与技术 评 语 组长签字： 成绩 日期
2013 年1月11 日 沈阳理工大学
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课程设计任务书
学 院 学生姓名 课程设计题目 实践教学要求与任务: 利用51单片机+12864点阵液晶显示器设计汉字滚屏(上滚)系统,滚动周期小于5秒。完成以下设计环节： 1）使用Altium Desinger或Protel99SE开发工具，设计电路原理图与PCB制板图。 2）使用Uvision2开发平台，采用C语言或汇编语言设计软件程序。 3）使用PROTEUS仿真软件，设计仿真原理图并运行软件程序，完成系统仿真。 信息学院 专 业 计算机科学与技术 班级学号 点阵式液晶上滚屏设计 工作计划与进度安排: 第18周：布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。 第20周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。 指导教师： 2012年12月20日 专业负责人： 2012年12月 20日 学院教学副院长： 2012年12月20日
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目 录
1点阵式液晶屏工作原理 ........................................................................1
1.1液晶屏显示原理 .......................................................................1 1.2 12864LCD工作原理 ...............................................................2 2 仿真电路图设计 ...................................................................................5 2.1仿真电路图 ....................................................................................5 2.2电路原理图 ....................................................................................7 3 程序及流程图 .......................................................................................7 3.1程序： ............................................................................................7 3.2程序部分流程图： ......................................................................12 4 运行与结果 .........................................................................................17 5 心得体会 .............................................................................................18 6 参考文献 .............................................................................................18
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1点阵式液晶屏工作原理
1.1液晶屏显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，即当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式LCD、字符式LCD、点阵式LCD等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的 000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，??（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。 字符的显示 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。
例如本题中的几个汉字显示代码如下：
0x20,0x20,0x24,0x24,0x24,0x24,0xBF,0x64,0x24,0x34,0x28,0x24,0x22,0x20,0x20,0x00, 0x10,0x08,0x04,0x02,0x3F,0x45,0x44,0x44,0x42,0x42,0x42,0x41,0x78,0x00,0x00,0x00, 表示为“老”
0x00,0xFC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x02,0xE2,0x22,0x22,0xFE,0x22,0x22,0xE2,0x02,0x00, 0x00,0x87,0x40,0x30,0x0F,0x00,0x00,0x1F,0x00,0x00,0xFF,0x08,0x10,0x0F,0x00,0x00, 表示为“师”
0x20,0x10,0x08,0xFC,0x23,0x10,0x88,0x67,0x04,0xF4,0x04,0x24,0x54,0x8C,0x00,0x00, 0x40,0x30,0x00,0x77,0x80,0x81,0x88,0xB2,0x84,0x83,0x80,0xE0,0x00,0x11,0x60,0x00, 表示为“您”
0x40,0x40,0x44,0x44,0x54,0x64,0x45,0xC6,0x44,0x64,0x54,0x44,0x44,0x40,0x40,0x00, 0x00,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0xFF,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00,0x00,
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表示为“辛”
0x84,0x84,0x84,0x84,0x9F,0x84,0x84,0xF4,0x84,0x84,0x9F,0x84,0x84,0x84,0x84,0x00, 0x00,0x00,0x00,0xFC,0x44,0x44,0x44,0x47,0x44,0x44,0x44,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00, 表示为“苦”
0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0xE2,0x22,0x12,0x0A,0x06,0x02,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 表示为“了”
1.2 12864LCD工作原理
12864概述：
带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
基本特性:
（1）、低电源电压（VDD:+3.0--+5.5V）（2）、显示分辨率:128×64点 （3）、内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字(简繁体可选) （4）、内置 128个16×8点阵字符 （5）、2MHZ时钟频率 （6）、显示方式：STN、半透、正显 （7）、驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、视角方向：6点 （9）、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10 （10）、通讯方式：串行、并口可选 （11）、内置DC-DC转换电路，无需外加负压 （12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度: 0℃ - +55℃ ,存储温度: -20℃ - +60℃
控制器接口信号说明：
1、RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式： RS L L H H 2、E信号 E状态 高——>低 执行动作 I/O缓冲——>DR 结果 配合/W进行写数据或指令 R/W L H L H 功能说明 MPU写指令到指令暂存器（IR） 读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态 MPU写入数据到数据暂存器（DR） MPU从数据暂存器（DR）中读出数据
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高 低/低——>高 DR——>I/O缓冲 无动作 配合R进行读数据或指令 指令说明
模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下： 指令表1：（RE=0：基本指令） 指 令 清除 显示 指 令 码 RS R/DW 7 0 0 0 D6 0 D5 0 D4 0 DD3 2 0 0 D1 0 D0 功 能 将DDRAM填满\并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到\设定DDRAM的地址计数器(AC)到\并且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变DDRAM 的内容 D=1: 整体显示 ON C=1: 游标ON B=1:游标位置反白允许 指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位 设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指令不改变DDRAM 的内容 DL=0/1：4/8位数据 RE=1: 扩充指令操作 RE=0: 基本指令操作 1 地址 归位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 显示状态开/关 进入点 设定 游标或显示移位控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 0 0 0 0 0 0 0 1 I/S D 0 0 0 0 0 1 SR/X X /L C RX E AACC3 2 AACC3 2 AACC3 2 X X AC1 AC1 AC1 功能 设定 0 0 0 0 1 AC5 AC5 AC5 DL AC4 AC4 AC4 设定CGRAM 0 地址 设定DDRAM 地址 0 0 1 A设定CGRAM 地址 C0 设定DDRAM 地址（显示位A址） C0 第一行：80H－87H 第二行：90H－97H 读取忙标志(BF)可以确认内部A动作是否完成,同时可以读出地C0 址计数器(AC)的值 将数据D7——D0写入到内部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRA
0 0 1 0 读取忙标志和地址 写数据到RAM 0 1 ABCF 6 数据 1 0 沈阳理工大学
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M) 读出RAM的值 1 1 数据 从内部RAM读取数据D7——D0 (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 功 能 指令表2：（RE=1：扩充指令） 指 令 待命 模式 卷动地址开关开启 反白 选择 睡眠 模式 扩充 功能 设定 指 令 码 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 进入待命模式,执行其他指令都棵终止 待命模式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 SR SR=1：允许输入垂直卷动地址 SR=0：允许输入IRAM和CGRAM地址 0 0 0 0 0 0 0 1 R1 R0 选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。初始值R1R0＝00，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常 SL=0：进入睡眠模式 SL=1：脱离睡眠模式 0 0 0 0 0 0 1 SL X X 0 0 0 0 1 CL X RE G 0 CL=0/1：4/8位数据 RE=1: 扩充指令操作 RE=0: 基本指令操作 G=1/0：绘图开关
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设定绘图RAM 地址 设定绘图RAM 先设定垂直(列)地址AC6AC5…AC0 再设定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0 将以上16位地址连续写入即可 0 0 1 0 AC6 0 AC5 0 AC3 AC4 AC3 AC2 AC2 AC1 AC1 AC0 AC0 备注:当IC1在接受指令前,微处理器必须先确认其内部处于非忙碌状态,即读取BF标志时,BF需为零,方可接受新的指令;如果在送出一个指令前并不检查BF标志,那么在前一个指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间,即是等待前一个指令确实执行完成。
2 仿真电路图设计
2.1仿真电路图
点阵式液晶显示屏与8051单片机管脚连接如下： 第1脚：GND接地；
第2脚：VCC接5v电源；
第3脚：DB7~DB0接8051芯片的P0.7~P0.0口；
第4脚：CS1接8051芯片的P2.3；CS3接8051芯片的P2.4口；
第5脚：E端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 接8051芯片的P2.0口；
第6脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 接8051芯片的P2.1口；
第7脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 R/W共同为低电
平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W为低电平时可以写入数据。接8051芯片的P2.2口；
第8脚：/PES为复位信号，V0为可调; 接完图像如下：
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图2.1 仿真电路图
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2.2电路原理图
图2.2电路原理图
3 程序及流程图
3.1程序：
#include
#define DATA P0 //LCD12864数据线 sbit RS=P2^2; // 数据\\指令 选择 sbit RW=P2^1; // 读\\写 选择 sbit EN=P2^0; // 读\\写使能 sbit cs1=P2^4; // 片选1 sbit cs2=P2^3; // 片选2
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/**********定义中文字库************/
//字体取模时的选项设置为：点阵格式为阴码，取模方式为列行式，取模走向为逆向，文字大小为宽x高=16x16
uchar code Hzk[]={ /*-- 文字: 老 --*/
/*-- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x20,0x20,0x24,0x24,0x24,0x24,0xBF,0x64,0x24,0x34,0x28,0x24,0x22,0x20,0x20,0x00, 0x10,0x08,0x04,0x02,0x3F,0x45,0x44,0x44,0x42,0x42,0x42,0x41,0x78,0x00,0x00,0x00, /*-- 文字: 师 --*/
/*-- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x00,0xFC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x02,0xE2,0x22,0x22,0xFE,0x22,0x22,0xE2,0x02,0x00, 0x00,0x87,0x40,0x30,0x0F,0x00,0x00,0x1F,0x00,0x00,0xFF,0x08,0x10,0x0F,0x00,0x00, /*-- 文字: 您 --*/
/*-- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x20,0x10,0x08,0xFC,0x23,0x10,0x88,0x67,0x04,0xF4,0x04,0x24,0x54,0x8C,0x00,0x00, 0x40,0x30,0x00,0x77,0x80,0x81,0x88,0xB2,0x84,0x83,0x80,0xE0,0x00,0x11,0x60,0x00, /*-- 文字: 辛 --*/
/*-- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x40,0x40,0x44,0x44,0x54,0x64,0x45,0xC6,0x44,0x64,0x54,0x44,0x44,0x40,0x40,0x00, 0x00,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0xFF,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00,0x00, /*-- 文字: 苦 --*/
/*-- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x84,0x84,0x84,0x84,0x9F,0x84,0x84,0xF4,0x84,0x84,0x9F,0x84,0x84,0x84,0x84,0x00, 0x00,0x00,0x00,0xFC,0x44,0x44,0x44,0x47,0x44,0x44,0x44,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00, /*-- 文字: 了 --*/
/*-- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0xE2,0x22,0x12,0x0A,0x06,0x02,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, };
/*状态检查，LCD是否忙*/ void CheckState() {
uchar dat;//状态信息（判断是否忙）
RS=0; // 数据\\指令选择，D/I（RS）=\，表示 DB7∽DB0 为显示指令数据 RW=1; //R/W=\，E=\数据被读到DB7∽DB0 do{
DATA=0x00;
EN=1; //EN下降源 _nop_(); //一个短延时 dat=DATA; EN=0;
dat=0x80 & dat; //仅当第7位为0时才可操作(判别busy信号) }while(!(dat==0x00));
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}
/*写命令到LCD中*/
SendCommandToLCD(uchar com) {
CheckState();//状态检查，LCD是否忙 RS=0; //向LCD发送命令。RS=0写指令，RS=1写数据 RW=0;//R/W=\，E=\→L\数据被写到 IR 或 DR DATA=com; //com :命令 EN=1; _nop_(); _nop_();
EN=0; //EN下降源 }
/*设置页 0xb8是页的首地址*/ void SetLine(uchar page) {
page=0xb8|page; //1011 1xxx 0<=page<=7 设定页地址--X 0-7,8行为一页64/8=8，共8页 SendCommandToLCD(page); }
/*设定显示开始行，0xc0是行的首地址*/ void SetStartLine(uchar startline) {
startline=0xc0|startline; //1100 0000
SendCommandToLCD(startline); //设置从哪行开始：0--63，一般从0 行开始显示 }
/*设定列地址--Y 0-63 ，0x40是列的首地址*/ void SetColumn(uchar column) {
column=column &0x3f; //column最大值为64，越出 0= /*开关显示，0x3f是开显示，0x3e是关显示*/ void SetOnOff(uchar onoff) { onoff=0x3e|onoff; //0011 111x,onoff只能为0或者1 SendCommandToLCD(onoff); } /*写显示数据 */ void WriteByte(uchar dat) { CheckState();//状态检查，LCD是否忙 RS=1; //RS=0写指令，RS=1写数据 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No10 RW=0;////R/W=\，E=\→L\数据被写到 IR 或 DR DATA=dat;//dat:显示数据 EN=1; _nop_(); _nop_(); EN=0;//EN下降源 } /*选择屏幕screen: 0-全屏,1-左屏,2-右屏*/ void SelectScreen(uchar screen) { switch(screen) { case 0: cs1=0;//全屏显示 _nop_(); _nop_(); _nop_(); cs2=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); break; case 1: cs1=0;//左显示屏 _nop_(); _nop_(); _nop_(); cs2=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); break; case 2: cs1=1;//右显示屏 _nop_(); _nop_(); _nop_(); cs2=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); break; } } /*清屏screen: 0-全屏,1-左屏,2-右*/ void ClearScreen(uchar screen) { uchar i,j; SelectScreen(screen); for(i=0;i<16;i++) //控制页数0-7，共8页 { SetLine(i); SetColumn(0); for(j=0;j<64;j++) //控制列数0-63，共64列 { WriteByte(0x00); //写点内容，列地址自动加1 } } } 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No11 /*延时程序*/ void delay(uint z) { uint i,j; for(i=0; i /*初始化LCD*/ void InitLCD() { CheckState(); SelectScreen(0); SetOnOff(0); //关显示 SelectScreen(0); SetOnOff(1); //开显示 SelectScreen(0); ClearScreen(0);//清屏 SetStartLine(0); //开始行:0 } /*显示全角汉字*/ void Display(uchar ss,uchar page,uchar column,uchar number) { int i; //选屏参数，pagr选页参数，column选列参数，number选第几汉字输出 SelectScreen(ss); column=column&0x3f; SetLine(page); //写上半页 SetColumn(column); //控制列 for(i=0;i<16;i++) //控制16列的数据输出 { WriteByte(Hzk[i+32*number]); //i+32*number汉字的前16个数据输出 } SetLine(page+1); //写下半页 SetColumn(column); //控制列 for(i=0;i<16;i++) //控制16列的数据输出 { WriteByte(Hzk[i+32*number+16]); //i+32*number+16汉字的后16个数据输出 } } /*主函数*/ void main() { uint i; 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No12 InitLCD();//初始12864 ClearScreen(0);//清屏 while(1) { for(i=0;I<128;i++) //12864有128列，显示开始行从0~128切换，因此可以实现循环显示 { SetStartLine(i);//显示开始行 Display(2,0,0*16,0);//显示第一个字 Display(2,0,1*16,1);// 显示第二个字 Display(2,0,2*16,2);// 显示第三个字 Display(2,0,3*16,3);// 显示第四个字 Display(1,0,4*16,4);// 显示第五个字 Display(1,0,5*16,5);// 显示第六个 SelectScreen(0);//选择全屏显示 delay(50); //延时 } } 3.2程序部分流程图： 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No13 图3.1 判断当前的LCD状态 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No14 图3.2 液晶显示屏幕的选择 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No15 图3.3 延迟函数 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No16 图3.4 主函数 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No17 4 运行与结果 图4.1（一） 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No18 图4.2（二） 5 心得体会 通过这次课程设计，不仅让我了解了单片机的硬件结构和怎么去设计程序，以及让我真正的明白了LCD屏的显示功能的奥妙。从刚开始对实验一头雾水，到老师上课认真讲解让我有了大概的了解，当我自己动手做的时候碰到很多问题，在老师的和同学的帮助下我攻克一个个难关，直到最后我真正的完成了这个课设，这一路来很是不容易啊。正是这个课设来之不易对我留下了很是深刻的印象，这个课设给我的不单单是学业上的进步，还提升我处理困难的能力，以及合作的重要性，这些都让我感到很高兴！ 6 参考文献 [1]谢维成 杨加国主编《单片机原理与应用及C51程序设计》，清华大学出版社，2009 [2]马秀丽，刘念著 《EL--JY--II型计算机组成原理实验系统实验指导书》,沈阳理工大学信息学院应用教研室,2007 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No18 图4.2（二） 5 心得体会 通过这次课程设计，不仅让我了解了单片机的硬件结构和怎么去设计程序，以及让我真正的明白了LCD屏的显示功能的奥妙。从刚开始对实验一头雾水，到老师上课认真讲解让我有了大概的了解，当我自己动手做的时候碰到很多问题，在老师的和同学的帮助下我攻克一个个难关，直到最后我真正的完成了这个课设，这一路来很是不容易啊。正是这个课设来之不易对我留下了很是深刻的印象，这个课设给我的不单单是学业上的进步，还提升我处理困难的能力，以及合作的重要性，这些都让我感到很高兴！ 6 参考文献 [1]谢维成 杨加国主编《单片机原理与应用及C51程序设计》，清华大学出版社，2009 [2]马秀丽，刘念著 《EL--JY--II型计算机组成原理实验系统实验指导书》,沈阳理工大学信息学院应用教研室,2007 沈阳理工大学
