霍尔车速传感器检测系统设计新方法
课程设计霍尔传感器测量车速系统设计
霍尔传感器测量车速系统设计摘要本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的测量车速系统。
完成了车速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和车轴同轴连接，车轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对车速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示车轮的转速值。
与软件配合，实现了显示、报警功能。
关键词：车速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCDAbstractThis paper introduces the principle of the hall sensors, speed, the design based on single chip microcomputer AT89C51 measurement speed system. Completed the speed of the measurement system hardware circuit design, hall sensor measurement circuit design, display circuit design. Measurement speed hall-effect sensor and axle coaxial connected, every turn a week axle, produce a certain amount of the number of the pulse, the hall device circuit of the output amplitude for 12 V of the pulse. By photoelectric isolated after the output amplitude for 5 V become number of turn counter pulse count. Control the timer counting time, to speed measurement can be realized. The display circuit design, through the 1602 to realize in LCD display directly on the wheel speed value. And with the software to display and alarm function. Key Words: Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD目录一、内容及要求.............................................. 错误!未定义书签。
基于霍尔传感器的测速系统设计
基于霍尔传感器的测速系统设计【摘要】本文主要围绕基于霍尔传感器的测速系统进行研究设计。
在我们介绍了背景信息、问题概述以及研究意义。
接着在我们分析了霍尔传感器的原理，设计了测速系统的硬件，并提出了信号处理算法。
随后我们进行了性能测试与分析，并对系统进行了优化设计。
最后在我们总结了实验结果，展望了设计未来的发展，并讨论了工程应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为基于霍尔传感器的测速系统的设计与应用提供有益的参考和指导。
【关键词】霍尔传感器、测速系统、硬件设计、信号处理算法、性能测试、系统优化设计、实验总结、设计展望、工程应用前景1. 引言1.1 背景介绍随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，基于霍尔传感器的测速系统也得到了越来越多的关注和研究。
针对传统测速系统在精度和稳定性方面存在的问题，如测量误差大、响应速度慢等，基于霍尔传感器的测速系统设计成为了一个研究热点。
通过对霍尔传感器原理的深入研究、硬件设计、信号处理算法的优化以及系统性能的测试与分析，可以实现测速系统的高精度、高稳定性和高性能。
本文将对基于霍尔传感器的测速系统设计进行深入探讨和研究，旨在提高测速系统的测量精度和响应速度，为工业自动化领域提供更加可靠的测速解决方案。
1.2 问题概述在现代社会中，测速系统是汽车、火车、船舶等交通工具中不可或缺的组成部分。
通过测速系统，可以实时监测交通工具的速度，以确保安全驾驶和精准控制。
传统的测速系统存在一些问题，如精度不高、响应速度慢、易受外界干扰等。
为了解决这些问题，本文将基于霍尔传感器设计一种新型的测速系统。
问题一：精度不高传统测速系统常常受到机械磨损、温度变化等因素的影响，导致测速精度不高。
而霍尔传感器具有高分辨率、高灵敏度的特点，可以有效提高测速系统的精度。
问题二：响应速度慢传统测速系统的信号处理速度较慢，无法及时反映交通工具的变速情况。
而通过优化信号处理算法和采用高速霍尔传感器，可以显著提高测速系统的响应速度。
霍尔车速传感器检测系统的分析与设计
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完成 ．
车速传感器检测系统的实现关键在于如何对传感器信号进行采样． 由于传感器输 出的信号近似为方波 ， 因此以往的检测方法是采用数据采集卡完成对信号的 Ａ ／ Ｄ 高速采样 ， 然后利用计算机进行实时处理和分 析采样数据来完成检测． 但是由于采集卡采样点较多 ， 占用计算机的资源较大 ， 并且由于采集卡费用较高 ， 增加企业检测设备的投入成本… ．本文针对霍尔车速传感器设计了一种车速传感器检测系统 ，采用基于单 片机为控制核心的检测方法 ， 不但降低系统成本 ， 而且提高检测效率和精确度 ， 因而具有广阔的应用前景．
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｈａ ｌ ｌ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｈａ ｌ ｌ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｄｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｐ ｒ ｉ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ，ｅ ｍｐ ｈ ａ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ
霍尔车速传感器检测系统设计新方法
霍尔车速传感器检测系统设计新方法
王春武;姜文龙;刘春玲;杨一川
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(025)029
【摘要】为实现对霍尔车速传感器进行全面检测,本文设计了基于单片杌的车速传感器检测系统.该系统利用了多路模拟开关、电压比较器、单片机完成了对传感器信号的采集;通过串口与上位机通信,完成了对数据的处理和显示.实验表明,本系统具有易于扩展、实时性强、显示结果直观、检测效率高、实际应用效果较好的特点.【总页数】2页(P198-199)
【作者】王春武;姜文龙;刘春玲;杨一川
【作者单位】136000,吉林四平,吉林师范大学信息技术学院;136000,吉林四平,吉林师范大学信息技术学院;136000,吉林四平,吉林师范大学信息技术学院;136000,吉林四平,吉林师范大学信息技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP319
【相关文献】
1.霍尔式汽车车速传感器检测系统 [J], 邱淑贤
2.霍尔车速传感器检测系统的分析与设计 [J], 唐淑颖;刘洪波;魏晓赟;林亦函;曹玉平
3.机车速度传感器检测仪的研制 [J], 赵海信;莫易敏;秦科强
4.新型机车速度传感器检测仪中串行通信系统设计 [J], 肖峻;陈永强;莫易敏
5.SM-I型便携式机车速度传感器检测仪 [J],
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霍尔传感器自行车车速超速报警装置
霍尔传感器自行车车速超速报警装置随着人们对健康生活的追求日益增加，自行车成为了一种非常受欢迎的交通工具。
有时骑车过快可能会带来一些安全隐患。
为了提高骑行安全性，我设计了一种基于霍尔传感器的自行车车速超速报警装置。
让我们来了解一下霍尔传感器。
霍尔传感器是一种能够探测磁场的传感器，它可以将磁场变化转换为电信号。
我们可以利用霍尔传感器来测量自行车车轮的转速，从而计算出车速。
装置的工作原理如下：装置由霍尔传感器、磁铁、Arduino控制器和蜂鸣器组成。
我们将霍尔传感器固定在自行车车架上的一个固定位置。
然后，在自行车车轮的辐条上安装一个小磁铁。
当车轮转动时，磁铁会靠近霍尔传感器并产生一个磁场变化信号。
霍尔传感器会将这个信号转换为电信号传递给Arduino控制器。
在Arduino控制器中，我们编写了一个程序来将霍尔传感器的信号转换为车速。
我们可以根据车轮的大小和磁铁在车轮上的位置来确定转速和车速的关系。
一旦车速超过设定的安全速度，Arduino控制器将触发蜂鸣器发出警报声音。
这样，骑车者就会意识到车速过快，并及时采取措施减速，以提高骑行安全性。
这种自行车车速超速报警装置具有一些优点。
它非常简单且成本较低，因为我们只需要使用一些基本的电子器件和材料。
它实时监测车速，并能够及时发出警报，极大地提高了骑行安全性。
我们可以根据实际需求来调整安全速度，以适应不同的路况和特定的骑行需求。
这种自行车车速超速报警装置也存在一些局限性。
装置的警报只是通过蜂鸣器进行声音提醒，可能在嘈杂的环境中难以听到。
由于自行车的骑行速度可能受到多种因素的影响，例如坡度、风速等，所以需要根据实际情况来调整安全速度的阈值。
通过利用霍尔传感器设计一种自行车车速超速报警装置可以有效提高骑行安全性。
这种装置简单实用、成本低廉，可以实时监测车速并及时发出警报。
在实际使用中，我们还需要综合考虑其他因素，如环境噪声和实际骑行需求，来进一步完善和优化这种装置。
基于霍尔传感器的测速系统设计
基于霍尔传感器的测速系统设计【摘要】本论文介绍了霍尔传感器的原理，对霍尔传感器进行了深入研究，对霍尔传感器在测速中的实际运用进行了详细的分析，并对霍尔传感器测速系统进行了设计。
此系统以单片机为控制核心，通过霍尔传感器准确及时收集车方位信号和车轮转速等信息，实现了简单的加减速功能的基础上，还实现了汽车的测速功能、调速功能。
【关键词】霍尔传感器;测速;单片机1.研究背景与研究内容传感器，实际上是一种能量转换器，从外部接收被测量信息，并根据一定的法则，其他测量的或必要的形式的信息被转换成输出。
伴随着科学技术的发展，传感器技术在速度的测量领域上有很大的引用。
霍尔传感器是以霍尔效应为基础的，它是将被测量转变成电动势然后进行输出的传感器。
但是霍尔传感器的被测量的信息转换成电动势的效率很低、温度对传感器的影响大、要求转换精度较高，所以使用温度补偿来来弥补这些缺点是很有必要的。
本文进行了以下控制部分采用单片机来实现操作，汽车轮胎和车的转速是由霍尔传感器采集的信号，当信号变化时，可随时调整脉冲宽度调制控制电机和位置信号，本系统的实现简单，加速和减速功能的基础上，还完成了电动汽车速度、速度等。
1.1 传感器的组成传感器的类型有很多，这些传感器的作用是将各种非电输入量信号转变为电信号，其中非电输入量如光线、湿度、温度、位移、流量、重量、压力、电磁场等在自己控制的系统中就是利用了传感器把当前工作的环境转变成了电信号。
传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路以及辅助电源组成。
1.2霍尔传感器的原理准备金属或半导体元件的薄片;在这些薄片的两边进行通电，产生的电流记为I，在垂直于金属的方向添加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间），就会产生电动势，电动势记为UH。
我们把这种现象称为霍尔效应。
UH=RHIB/d，式中：RH—霍尔常数，m3.C-1;控制电流，A;B-- 磁感应强度，T;霍尔效应传感器是一种基于霍尔效应原理的组件。
《霍尔式车速传感器》课件
可用于交通流量监测和车 辆追踪。
3 运动仪表
可用于测量运动员的速度 和跑步机的速度。
热压封装在霍尔式车速传感器 中的应用
热压封装技术可提高传感器的密封性能，增强其抗湿、耐高温的能力，从而 提高传感器在恶劣环境下的可靠性。
片上系统在霍尔式车速传感器 中的应用
利用片上系统集成多个功能，如信号处理和通信接口，实现更高效、更智能 的车不断发展，本课件将详细介绍霍尔式车速传感器及其在智能汽 车中的应用。让我们一起探索这项令人兴奋的技术吧！
智能汽车背景介绍
智能汽车正引领着未来交通的发展，结合先进的传感器技术和人工智能，为 驾驶体验提供了新的可能性。
传统车速传感器的优缺点
优点
可靠性高、成本低、适应性强
缺点
易受干扰、精度有限、维修复杂
霍尔式车速传感器的基本原理
1 霍尔效应
电流通过导体时，会在感应磁场的作用下产生一定的电压信号。
2 霍尔元件
根据霍尔效应原理设计的传感器元件，可用于检测车速。
霍尔式车速传感器的特点和优势
高精度
能够提供准确的车速测量结果。
低功耗
采用先进的电路设计，功耗极 低。
可靠性强
使用高质量材料和工艺，具有 良好的稳定性和可靠性。
霍尔式车速传感器的工作原理
1
1. 感应磁场
车速传感器感应车轮旋转时的磁场。
2. 产生电压
2
霍尔元件根据感应磁场的变化产生相应
的电压信号。
3
3. 测量车速
通过测量电压信号的变化，计算出车速。
霍尔式车速传感器的应用范围
1 汽车行业
2 智能交通系统
用于测量车辆的运行速度。
基于霍尔车速传感器的测控平台设计
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基于霍尔 车速传 感器 的测控平 台设计
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技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第10-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》汽车电子霍尔车速传感器检测系统设计新方法The new design method of a detecting system for hall vehicle speed sensor(吉林师范大学)王春武姜文龙刘春玲杨一川WANG Chun-wu JIANG Wen-long LIU Chun-ling YANG Yi-chuan摘要:为实现对霍尔车速传感器进行全面检测,本文设计了基于单片机的车速传感器检测系统。
该系统利用了多路模拟开关、电压比较器、单片机完成了对传感器信号的采集;通过串口与上位机通信,完成了对数据的处理和显示。
实验表明,本系统具有易于扩展、实时性强、显示结果直观、检测效率高、实际应用效果较好的特点。
关键词:霍尔车速传感器;单片机;电平检测中图分类号:TP319文献标识码:AAbstract:In order to fully detect the hall vehicle speed sensors,the testing machine based on single-chip microcomputer (SCM)was introduced in this paper.The signal of the sensor was collected by using the multiple switch,voltage-comparison encoder and SCM ;the serial port was communicated with PC to complete data processing and display.The results indicates that this system will be widely required in application for its characters of easily expanding,better real-time response,the visual display,high efficiency.Key words:hall vehicle speed sensor;single-chip microcomputer;voltage level detect文章编号:1008-0570(2009)10-2-0198-02引言车速传感器是汽车的重要检测部件,其性能是否达标将直接影响车速表的指示,因此在出厂前必须对其相关参数进行全面的检测,如工作周期、频率、平均占空比,脉冲数、每周期占空比、低电平幅值、高电平幅值、上升和下降时间等,所有参数的检测都依赖于检测系统来完成。
本文针对霍尔车速传感器而设计了一种车速传感器检测系统。
众所周知,车速传感器检测系统的实现关键在于如何对传感器信号进行采样。
由于传感器输出的信号近似为矩形,因此以往的检测方法是采用数据采集卡完成对信号的A/D 高速采样,然后利用计算机进行实时处理和分析采样数据来完成检测,但是由于采集卡采样点较多,占用计算机的资源较大,并且由于采集卡费用较高,增加了企业检测设备的投入成本。
本文设计的系统则采用基于单片机为控制核心的检测方法,不但降低系统成本,而且提高检测效率和精确度,因而具有广阔的应用前景。
1霍尔车速传感器检测系统霍尔车速传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器,具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点。
它主要由齿圈、霍尔元件、永久磁铁和电子线路等组成。
工作原理为:永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向触发齿圈,齿圈相当于一个集磁器,由齿圈旋转引起穿过霍尔元件的磁场变化,引起霍尔电压变化,通过电子线路变换成标准脉冲电压。
通常齿圈旋转1周,传感器可以输出4或8个脉冲信号。
为了实现检测,本系统通过电机旋转来驱动8个传感器同步运转,并通过升降气缸带动的8组探头分别与被测的工件连接后进行自动检测。
该系统主要由工作控制、电机控制、检测控制、微机控制四部分组成,如图1所示。
其中工作控制部分由操作按钮组成,自左至右依次为停止、预启动(实现慢速运转,完成安装工件过程)、启动检测(开启自动检测过程)、急停按钮;电机控制部分:采用变频器控制系统,驱动八路电机保持在工作状态1000rpm 运转;检测控制部分:单片机为控制电路、电机控制电路、气动控制电路、电源电路等组成;微机控制部分:通过软件完成人机交换界面,主要功能是完成对单片机检测数据的采集、发送控制指令、进行数据分析和统计、完成检测结果显示等。
具体的工作过程包括:首先由单片机来检测按键信号,并通过串行口传送到上位机,然后上位机根据按键情况发送对变频器以及单片机的控制指令,接着单片机控制电路实现对8路传感器信号的检测,并进行实时的存储,当检测结束时,自动将检测数据传送给上位机,最后通过算法完成数据的统计过程,并得出传感器的相关参数是否达标,以图形化方式显示结果。
该工作过程体现了实时性强、显示结果直观、检测效率高等特点。
图1系统主要组成部分框图王春武:讲师硕士基金项目:基金申请人:姜文龙;项目名称:“汽车电子组合仪表成套专用设备”;基金颁发部门:吉林省信息产业厅专项发展基金(吉信发2007(42号))198--邮局订阅号：82-946360元/年技术创新汽车电子《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注2传感器信号检测原理整个检测系统实现的关键在于如何对传感器信号进行采样。
由于传感器输出的信号近似为矩形,如图2所示,其中t1代表上升时间,t2代表下降时间,T 代表周期,Vol 代表低电平幅值,Voh 代表高电平幅值。
经分析,若能够采集到Vol 和Voh 的数值,并且采样到ABCDE 等关键点的时刻,就能够分析出系统的上升时间、下降时间、占空比等基本参数,从而完成传感器信号的检测过程。
由此,本文设计了图3所示的检测传感器电平信号的电路图。
该电路工作过程为:单片机通过4511的控制口,完成对八路传感器信号的切换。
其中Q 0为某一路传感器输出信号,当Q 0电压低于电压比较器U4-A 的反向端时,Q 2为低电平,从而启动U 2,Vol 电压对Q 0开始放电,当Q 0电压超过U3-A 时,U 2关闭开关,Vol 保持当前电平,此过程重复一定时间后Vol 最终稳定为传感器的低电平值。
同理当Q 0电压高于U4-B 的同向端电压时,Q 1开启U 1,Q 0对Voh 充电,当Q 0电压低于U3-B 时,U 1关闭,Voh 保持当前电平,此过程重复一定时间后Voh 最终稳定为传感器的高电平值,因此这种方式可以比较准确地捕捉出传感器输出信号的高低电平值。
图2霍尔车速传感器输出信号图3捕捉传感器电平值电路图为了能够捕捉系统的采样关键点的时刻,设计了电路如图4所示。
对Vol 与Voh 构成的电势差U 进行串联电阻分压,得出10%和90%的电压信号。
当传感器信号Q 0电压超过10%时,U4-A 工作,PCA0产生上升沿信号,触发单片机的捕捉中断PCA0引脚,单片机记录当前定时器的时间值TA,当Q 0电压继续升高超过90%时U4-B 工作产生上升沿,触发单片机的捕捉中断引脚PCA1,单片机继续记录当前定时器时间值TB,同理,当Q 0电压下降低于90%时和10%以下时,PCA0和PCA1端又分别会产生下降沿信号,触发单片机引脚捕捉当前的定时器时间TC 和TD,由于本系统针对的检测对象每旋转一周可以产生4个脉冲信号,因此对于一个传感器信号的检测至少需要检出4*4+1=17个点,才可以计算出完整的4个周期的参数值。
通过检测出各个周期内各关键点的时刻值,从而计算出上升时间、下降时间、周期、频率、占空比等信号值。
其中上升时间Tr=TA-TB,下降时间Td=TD-TC,周期T=(T 17-T 1)/4,其它参数如电源电压和Voh 和Vol 的数值通过A/D 转换测得。
为了保证测量的准确性,需要进行多次测量取其平均值。
为了提高关键点时刻记录精度,单片机系统需要采用高速PCA 捕捉工作方式,且开启上升沿下降沿都触发的工作模式。
图4捕捉关键点电路图3结论本文对霍尔车速传感器提出了新的检测方法,以单片机为控制核心,采用PCA 高速捕捉模式完成了对信号关键点时刻的采集;采用12位A/D 转换对电压进行检测,保证了检测精度;通过与PC 机通信,完成对采集数据的统计和显示。
系统整体结构简单,成本低廉,显示更直观,界面友好,检测精度完全满足工业生产要求,适合于批量生产,在实际应用中效果较好。
本文作者创新点:本文采用单片机的PCA 方式以及12位A/D 转换完成了对传感器信号的精确采集,并利用计算机完成数据的统计和显示,与同类检测系统相比,本系统具有数据显示直观,结构简单,成本低廉,可扩展性强的优点。
参考文献[1]阮航,刘玉,熊祖彪.基于ARM 的嵌入式一体化工业控制机硬件系统设计[J],微计算机信息,2005,7:77-79.[2]于京生,容旭巍.汽车速度测量系统的智能化设计[J].微计算机信息,2008,8-2:292-293。
.[3]李俊松,宋仲康.汽车车速传感器测试系统的开发[J],汽车电器,2002,2:13-15.[4]刘晓,叶云岳,郑灼,卢琴芬.一种低成本的线性霍尔位置检测方法研究[J],浙江大学学报,Vol.42,2008,7:1205-1207.作者简介:王春武(1978-),男,吉林省四平市人,吉林师范大学,讲师,硕士,研究方向:微型计算机控制技术。
Biography:WANG Chun -wu (1978-),Male,Jilin Siping,Jilin Normal University,Lecturer,Graduate,researching on Microcom -puter Controlling Technique.(136000吉林四平吉林师范大学信息技术学院)王春武姜文龙刘春玲杨一川(College of Information and Technology,Jilin Normal Uni -versity,Siping 136000,China)WANG Chun-wuJIANG Wen-long LIU Chun-ling YANG Yi-chuan通讯地址:(136000吉林四平吉林师范大学信息技术学院)王春武(收稿日期:2008.12.29)(修稿日期:2009.03.29)199--。