《单片机的粮仓温湿度多点无线监测系统设计方案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机的粮仓温湿度多点无线监测系统设计方案.pdf（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、0/27 本科毕业设计基于单片机的粮仓温湿度多点无线监测系统设计温湿度是一个非常重要的参数。在工业、医疗、军事和生活等许多地方，都需要用到测温湿装置来监测温湿度。传统直接布线测量不能满足要求，特别是在某些环境恶劣的工业环境和户外环境，通过直接布线测量不现实。因此采用无线传输温湿度信息尤为必要。目前有些设计能够实现无线温湿度监测，但价格过高是其最大的缺点。在实际温湿度控制过程中既要求系统具有稳定性、实时性又需要降低功耗。因此设计一种低功耗的无线温湿度监测系统很有意义。本文提出一种针对无线数据传输问题的解决方案，该方案基于nRF24L01 来设计无线温湿度采集系统。该系统采用传统单片机ATmega
2、16L 和数字温湿度传感器AM2301 来构成多点、实时的无线温湿度监测系统。通过简单的无线通信协议，实现可靠性与功耗平衡，该系统能实现对温湿度的监测，是可以实现远程控制的无线温湿度监测系统。1/27 该系统利用无线通信技术构建了分布式无线传感器网络，通过传感器节点实现温湿度信息的采集和传输，系统具有组网简单，维护方便，运行费用低等优点，能够实现可靠的无线数据传输。可以应用于大型粮仓温湿度的监测。关键字：ATmega16 AM2301 无线传输 nRF24L01文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A
3、6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10
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5、0A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A
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8、7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 H
9、W7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y100/27 Wireless Temperature and Humidity Monitoring System in Barn Shi Jianzhu(College of Engineering,Sou
10、th China Agricultural University,Guangzhou 510642,China Abstract:Temperature and humidity is a very important parameter.In many places,such asthe industrial,medical,and military,you need the temperature and humidity measurement device to monitor temperature and humidity.Direct wiring measurement doe
11、s not meet the requirements,especially in some environments,such as,harsh industrial environments and outdoor environments.Therefore,the wireless transmission of temperature and humidity information is particularly necessary.At present,some devices can be used to monitor wireless temperature and hum
12、idity,but the price is the biggest drawback,the price is too high.The system must be stable,real-time and low power consumption in actual control.Therefore,the design of a low-power consumption wireless temperature and humidity monitoring system makes sense.This paper presents a solution for wireles
13、s data transmission,the program is based on the nRF24L01 to design the monitorint system of wireless temperature and humidity.The system uses the traditional microcontroller ATmega16 and digital temperature and humidity sensor AM2301 to form multi-point,real-time wireless temperature and humidity mo
14、nitoring system.Through a simple wireless communication protocols,bring about reliability and power balance.The system is a remote wireless temperature and humidity monitoring system.The system uses wireless communication technology to build a distributed wireless sensor networks.The temperature and
15、 humidity data acquisition and transmission based on sensor nodes,with a simple network,easy maintenance,low operation cost.The system can be applied to a large granary temperature and humidity monitoring.Key word:ATmega16 AM2301 Wireless Transmission nRF24l01 文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G
16、6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10
17、G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N1
18、0G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N
19、10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8
20、N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z
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23、模块方案 22.2.3 温湿度传感器方案 32.2.4 显示模块方案 33 主要芯片介绍和系统模块硬件设计43.1 ATmega16L-8AI 单片机 43.2 nRF24L01无线模块 53.2.1 nRF24L01模块电路图 53.2.2 nRF24L01模块接口电路 53.2.3 nRF24L01模块供电电源 63.2.4 nRF24L01模块工作模式 63.2.5 nRF24L01模块工作原理 73.2.6 nRF24L01配置字 83.3 数字温湿度传感器 AM230183.3.1 AM2301 概述 83.3.2 AM2301 接口及温湿采集电路93.3.3 AM2301 工作原理
24、 93.4 显示模块 TFT-LCD104 系统软件设计 114.1 单片机软件设计 114.1.1 发送端流程 114.1.2 接收端流程 125 硬件电路 135.1 硬件制作 13文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8
25、N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z
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31、 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10I/27 5.2 硬件调试 145.3 硬件调试结果 145.3.1 温湿度采集测试 155.3.2 nRF24L01无线模块测试 186 结论与展望 18参考文献 19附录 20致谢 22华南农业大学本科生毕业设计成绩评定表文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文
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35、10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6
36、Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G
37、6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10
38、G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y100/27 1 前言粮食是人类赖于生存不可或缺的物质基础，是人类从事各种活动的前提。粮仓粮食的存储是否得当对国家的经济能否正常合理的运行有很大的影响。受限制于以前的经济和科技水平，粮食的存储环境差，管理落后。为此，合理地布置温湿度测量点，以便及时发现粮食的发热点、潮湿点，成为粮库管理的重中之重。随着嵌入式技术，短距离无线通信技术、传
39、感器网络技术等的不断发展，电子设备检测技术可以大大的降低粮仓的管理成本。同时，现代化的粮食仓储系统对粮食的安全性也提出了更高的要求。在粮仓管理过程中，湿度和温度是两个重要的控制指标，直接影响粮食的储存质量。然而，传统的人工测试方法费时费力，效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大(王明明等，2018；而有线方式的测温湿度系统存在着不稳定性，且布线复杂，线路容易老化，线路故障难以排查，设备重新布局需要重新布置等问题。而无线方式的测温湿度系统不存在以上的这些问题，为此，采用无线实时的温湿度检测系统，对数据进行采集、装载、发送、并由终端对无线采集来的数据进行相应处理，以控制监测设备的运行情况，可大
40、大的减少不必要的线路设备开支(张玉建，2018。本设计采用无线传感器网络技术，通过自组无线传感器网络实现一对多的通信，对粮仓内部环境进行监测。由于每一个无线监测节点需长时间工作，对功率消耗十分敏感，为此，本系统采用低功耗无线传输芯片和超低功耗嵌入式处理器，组建实时的无线传感器监测网络，以实现对粮仓温湿度的网络化实时监测和报警。2 系统方案分析与选择论证2.1 系统最终方案发送端：由数字温湿度传感器AM2301，实时地采集当前的温湿度信息，经ATmega16L 单片机分析处理后，通过模拟SPI 接口控制无线射频模块nRF24L01 装载温湿度信息，由无线射频模块nRF24L01 发射给主机接收端
41、并显示温湿度信息。红外模块可用于监测各监测节点附近有无老鼠，实验中未做出。接收端：由nRF24L01 无线射频模块接收终端采集过来的数据信息，经模拟SPI接口发给 ATmega16L 单片机，由ATmega16L 单片机控制液晶LCD-TFT 实时显示温湿度信息，并且显示报警温湿度上限值。当温湿度过高或者过低时，TFT 是否报警一行显示是并开始闪烁，蜂鸣器鸣叫，起报警作用，直到温湿度值恢复正常。文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R
42、2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7
43、R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D
44、7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9
45、D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K
46、9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3
47、K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U
48、3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y101/27 图 1 系统方框图此系统为一对多的无线通信系统，多个从机发送端由传感器本地采集并且通过nRF24L01 无线射频模块发送温湿度信息，一个主机通过nRF24L01 无线射频模块的多个通道 DHT11 温湿度传感器红外模块ISP 下载模块NRF24L01 无线模块LC
49、D-TFT 显示模块GSM 报警模块蜂鸣器ATmega128(接收端 从机结构框图主机结构框图NRF24L01 无线模块文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6
50、I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A6I3U5 ZK4Z8N10G6Y10文档编码:CP6U3K9D7R2 HW7A10A