超声波传感器单片机课程设计

1、鱼陂科扶學院成绩课程设计报告题目超声波测距系统设计课程名称单片机原理及应用院部名称 机电工程学院专业电气工程及其自动化班级12电气工程及其自动化（单）学生姓名潘成城学号 1205202019课程设计地点工科楼C304课程设计学时20指导教师李国利金陵科技学院教务处制一、 概述 31.1课程设计应达到的目的 41.2 超声波测距系统设计 4二、总体设计方案及说明 42.1系统总体设计思路 42.2系统总体设计框图 5三、系统硬件电路设计 53.1 单片机的最小系统 63.1.1AT89C51 单片机的功能与特点 63.2 系统原理分析 63.2.1 超声波测距原理 63.3 超声波传感器检测电路

2、 63.3.1 超声波检测电路图 73.3.2 超声波发生及感应过程 73.4超声波测距接收 73.4.1 HC-SR04模块 73.4.2 T40、R40超声波传感装置介绍 73.5 SCM1602显示模块 9四、系统软件部分设计 114.1 软件流程图 114.1.1 主程序流程图 114.1.2 超声波发生子程序 114.2 系统源程序 12五、系统仿真过程与结果 135.1 Proteus仿真软件 145.2 仿真编译过程 145.3仿真效果图156.1 实物元件与过程 166.2 实物运行与调试 156.3 实物总结 15七、总结 18八、参考文献 19附录，原理图 20本设计采用了

3、 AT89C51 乍为中心处理器，HC-SR04莫块进行超声波方面的发生与感应。 然后介绍了总体的系统设计框图、 思路及元件选型。接下来，分硬件和软件两部分进行了 设计的分析。硬件方面首先构建了一单片机最小系统，然后集成各芯片完成设计。软件方 面通过外部中断，定时器中断等完成开发的子程序的调用。 最后重点详细地讲述了关于超 声波模块的电路及收发过程。最后进行了系统仿真，仿真结果表明，所设计的系统能够满足要求。本系统具有成本 低，可靠性高和安全实用等特点，广泛应用于社会生活的各个领域。关键词：AT89C51单片机；超声波模块；最小系统一、概述1.1课程设计应达到的目的通过本课程设计，使学生掌握控

4、制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设 计方法。使学生进一步掌握微型计算机应用系统的硬、软件开发方法，输入/输出（I/O）接口技术，应用程序设计技术，并能结合专业设计简单实用的单片机应用系统。针对课堂重点讲授内容使学生加深对单片机硬件原理的理解及提高C51语言程序设计的能力，为以后的毕业设计搭建了单片机系统应用平台，提高学生的开发创新能力。1.2超声波测距系统设计设计一个基于单片机的超声波测距系统，要求：（1）系统功能：测距范围：3cm-450cm通过LCD1602显示距离。（2）给出系统设计方案，画出硬件连线图，并说明工作原理；（3）画出程序框图并编写程序。二、系统总体方案设计2.1

5、系统总体设计思路本设计的构建是基于89C51单片机外围芯片的超声信号检测的。超声波发生模块送 出片刻的40KHZ的矩形波信号，遇物体反射后，被超声波接收模块接收并作为本设计的 In put,单片机对此信号进行判断加工处理后，把计算出的距离结果传到LCD显示屏上,当检测距离小于预设值时报警模块工作。本设计的硬件部分主要由AT89C51单片机控制模块、超声波发出和接收模块、预警 模块以及LCD显示模块等几部分组成。系统的总体结构设计框图如图1.1所示。本设计的软件部分由C语言编写，程序采用模块化设计思想，将各功能单独程序化 成子程序块并进行debug,在完成主程序段的编写和子程序的调用。系统软件部

6、分主要 include主程序段、 delay子程序块、超声波发生与感应子程序块等。2.2系统总体设计框图本设计采用AT89C51为控制核心，由电源电路、单片机外围电路、发射电路、接收 电路、显示电路、报警电路等部分组成，系统设计框图如图1.1所示。其主要需完成任务是对传感器到障碍物中间的距离的测量及对测出距离的显示以及小于预设值时的报警。图1.1 系统总体设计框图三、系统硬件部分设计3.1单片机最小系统单片机最小系统：能让单片机regular work的最小硬件单元系统，如图3.4所示。 一般具有：复位circuit;时钟震荡circuit 。此外，ISP下载口也belong单片机最小 系统。

7、复位电路如图2.2所示。图2.2复位电路图复位电路可将系统重置至一个已知的状态。从单片机内部来看，复位电路工作后，CPU将一些厂商早先设定的数载入至寄存器。该电路的prin ciple 是将Cap acita nee与Resista nee接至复位引脚 RST组成Power on reset的功能。当Reset level持续两个 machine cycle以上时，reset有效。具体数 值需由 RC电路计算出 time constant t=RC1(t 10ms)。复位电路包括 Reset butt on 和 Power on reset 。(1) Reset butt on :并联一开关在

8、复位电容上。按下开关，电容释放之前的电量， 同时，复位引脚电压的拉高完成 Reset。(2)Power on reset :在RST上外接一个 RC充放电导电回路，即加入一个电容(一般为10uF）串联至电源+5v，再加入一个电阻器（一般为10K）串联至保护地。此外，要保 证Reset成功，需使上电时复位引脚有足够时间的high level 。振荡电路如图2.3所示。Y11L0592MIIZ图2.3振荡电路图振荡电路也叫做晶振电路，任务是为CPU设定时钟频率。单片机运行所有语句的时间 都由时钟频率决定。clock frequency 越高，CPU运行越快。单片机一般从外部接入时钟 频率，典型的

9、clock frequency 有 11.0592MHz/12MHz单片机通常共用一个晶体振荡器来满足各部分同步运行。具体振荡器经常与锁相环回 路一起工作，以方便为系统提供 clock freque ncy 。RP10wc1.1MAN 5M3P14和NJ他护U/WP州131n ji詡3KTAUn 1pj 1曲力图2.4单片机最小系统3.1.1 AT89C51单片机的功能与特点AT89C51 是一种具有 low voltage 、low power consumption 且 high-performanee 等 优点的八位单片机。其内部的芯片包含了一个8位微处理器、一个二百五十六字节数据存 储

10、器及一个四千字节程序存储器。CMOS：艺与UNRA技术在AT89C51的制作过程中被使 用,且它的指令集合和输出引脚都与早期美国INTECo于1980年研制的MCS-51单片机相 兼容。AT89C51因将闪存与8位CPU吉合在一个芯片中而成为一款高性能单片机，89LV51 是它的一个低电压版本。AT89C51单片机已成为一种灵活性高、功能强且价格实惠并在各 种控制领域被普遍运用的方案。外型及管脚排列如图所示。功能概述AT89C51含满足国标的功能：片内振荡器及时钟发生电路、4KB程序存储器Flash ROM（保留表格、数据及程序）、256B数据存储器RAM/SFR （保留可以READ/WRIT

11、E的数 据）、两个16位定时/计数器、四个8位I/O 口线、一个五中断源二优先级中断系统、一 个双向信号传输UART串行通信口。而且，AT89C51可以执行静态逻辑操作，此时最低 的工作频率可为0Hz，并有两种省电运行模式可供软件运行。Idle Mode可将CPU处于停 止运行状态，但允许中断控制系统、串行通讯口、定时/计数器以及随机存取存储器持续运行。Power Mode直到下一次硬件复位都会停止运行振荡器并且不允许其它所有部件运 行但会保留片内随机存取存储器中的数据。AT89CA51引脚功能说明VCC供电电压。GND接地。P0端：P0端为一组8位OpenDrain型双向input/outp

12、ut 端，也即地址/总线复位端。每 端能驱动8位TTL逻辑门。当P0端被置为1时，其变便成为高阻抗输入端。P0端可被外 部程序DATA存储器使用，此时，其被当作DATA/ADDRESS低八位使用。在闪存（Flash） 进行program工作时，P0端输入命令，当闪存（Flash ）运行check任务时，P0端输出 命令，同时，确保 P0端外部已连有pull-up resistor 。P1端：P1端是一组配有内部pull-up resistor 的双向input/output 端，为功能最单一 的一组端口。P2端：P2端也是一组配有内部上拉电阻的双向input/output 端。当cpu访问外部

13、存储器 时，P2端输出高八位地址信号。P3端：P3端同样是一组配有内部上拉电阻的双向input/output 端。同时P3端的每一个管脚都另有功能。主要属性如表2-1所示。弓MCS-51兼容24ET程存存懾器Flash卸V3电便崖周期moo気虐5全襌姦工乍：r吃-刖6二级西序有陆誥做定1|四卒&拉抖厅M口1巧牛骼铠主0T器丿计赠g&个中斷馭2个中斷优先賀的中斷控制泵统1U可握幄革厅诵迪1L假功誘柯空闲方弍棹电方式片内抵譎養和神总毎电陥表2-1主要属性控制信号引脚（RST ALE、/PSEN、/EA）RST / Vpd （9脚）:复位输入，1信号有效。当CPU刚接入电源时，其内部各寄存器处 于随

14、机状态，当此输入端可持续24个时钟周期的 1信号时，就能完成复位任务。单片 机正常工作时， 此脚应w 0.5V低电平。ALE/PROQ30脚）：地址锁存允许信号端（Address Latch Enable ）。当CPU读取外部ROM 时，此管脚输出信号的下降沿控制低八位地址的锁存。平时运行是，此管脚以振荡频率的六分之一稳定发送正脉冲，能作对外输出时钟和定时信号。/PSEN程序存储器允许信号输出端（Program Store Enable ）。CPU卖取外部程序存储器 的读选通信号。在访问片外ROM寸，每个机器周期/PSEN输出2次脉冲。当读取外部数据 存储器时，/PSEN不出现。/EA/VPP

15、：片外程序存储器访问允许输入端（External Access External ）。当/EA被置1 时，CPU卖取片内存储器（4K）PC值超过0FFFH将自动运行片外程序存储器的程序。当/EA 被置0, CPU访问片外EPROM/ROM且运行片外ROM勺程序。引脚图如图2.1所示。8互107F13n17亘P1.0VCCP：poaPI 2P0 IP： 3P0 2PL4P0 5P1.5P0.1PI 6P0 5F1.7P0 6RST VPDP0 7PLORxJEA，VppPl 1 TxDALEPROGPk2 DC70PSEXPi.JTNTlPl 7pl 4 roP2.6PJ5T1P2 5FEWRP

16、2 4Pl? RDPJXI.VL2 * ；XTAL1PllGNDP工&图2.1 AT89C51引脚图3.2系统原理分析321超声波测距原理一般而言，人耳能听到的声波频率为 20赫兹-20000赫兹。Resonant frequency高于2KHz的声波称为“超声波”。超声波由于其穿透能力强、在液体中传播距离远、易获得 较集中的声能、方向性好等特性，使其在实际生活中的各行各业得到广泛应用。假定声波在固定介质中传播的速度一定，而且能测量得到声波从送出到感应到的时 间，那么从声源到目标物体的距离就可以被准确地计算出来。这就是本设计的测距原理。超声波测距，简单来说，就是通过连续地接收经障目标物体反射后

17、的回波， 进而测出超声 波从发射到接收的往返时间，最后求出超声波经过的距离。其关系式如公式（1）：(1)S ct2式中：S为所需测量的距离；c为超声波在空气介质中的传播速度；t为往返时间3.3超声波传感器检测电路3.3.1超声波检测电路图TITh11山l;畤发矿LzrItlLfc lUlPtl KI I*?1： FlHi丄ClTMXei-VSroVS-cTkULEu聆nonem iWdUN呑toI wKifinWl1I4LIh1叶1IitMnUNHKh星*wcGNU31*JV 3KMN-J MT|ltdK冲1111 初 iizrtiu收HC-SR04莫块由发生电路和感应电路主成，发生超声波ci

18、rcuit主体具有Em78p153SCM MAX232chip及超声波send 装置 T40。感应超声波 circuit 主体具有 TL074operational amplifier及超声波 receiver R40 组成。3.3.2超声波发生及感应过程CPUn动system初始化。置EA为1打开总中断，置“ Trig ”端10us的 1信号， 启动HC-SR04模块的EM78P15产生8段持续的40KHz矩形波，由MAX2326平转换，增强 发出功率。发生装置把电信号变成超声波信号发出。当CPL发出一端10us的启动信号后，Trig端从低电压变成高电压，模块发出超声波 的同时，计时器开始计

19、时，等待感应装置receive到信号，一旦感应到立即停止计时。将 时间T传递给单片机，过程中ECHO端持续为 1信号的Time为路程时间T。3.4超声波测距接收3.4.1 HC-SR04 模块图4.1 HC-SR04模块实物图HC-SR04超声波测距模块能完成2厘米到400厘米间距的非接触式距离测量任务，其 电路简易且售价实在。此外，其相对应的单片机外围电路也不复杂。该module具有发生circuit 、感应circuit 及控制circuit 。实物如图4.1所示。基本运行流程 置TRIG端口至少10us的1电平启动超声波发生； 发生电路连续发出8个40khz的矩形波，等待感应是否有回波；

20、 有回波，ECHOS输出1信号，1信号连续时间即超声波完成路程所花的时间。模块参数如下表4-1电m参数HC-SRCU超声波模块运行电吒（v）DC5运疔电流（mAi15运行頻率40最远距离（m）4最近距离a测距角度 ）15输入触发信号10的 Tr ansi ster-Trans ister-Logic 脉冲$俞入回响信号T信号，与距离成正比尺寸规格（cm）45*20*15表4-1模块参数超声波sequenee chart如图4.2所示。IOuSJTTL融发宙号聒环发出8个40KHZ鮒中na H in n |-4 严揆块内部发出信号输出回响回响电平輸出信号与检测离咸比例图 4.2 超声波 sequ

21、ence chart如 图 4-2seque nee chart 显示，一旦单片机发 出一端 10us 以上 Transister-Transister-Logic脉冲信号，该模块会连续送出8个40khz矩形波信号且开始等待感应回波sign。只要感应到回波sign，ECH（端就送出high level脉冲。输出信 号的Pulse width 与In duction dista nee 成正比。所以，将发出到感应之间的 T值代入 公式能测算出汽车与物体的间距：距离二高电平时间*声速（340m/s） /2。Module 主体包括 Em78p153单片机、MAX232Chip In put oper

22、atio nal amplifierTL074 Ultrasonic sensing device : T40-16、R40-16。Em78p153单片机 情况简述Em78p153是采用高速CMOS：艺制造的8位single chip 。采取EM（编程器往单片机 内Write程序instruction 。编程人员可在13位选项位挑取符合其需求的选项位，之中 的保护位能prevent程序被上载。 电气参数运行 Voltage 参数（V）: 2.0-6.0 ;适应 Temperature 区间（C） ： 0-70 ；正常 Frequency 区间：DC-8MHz4个内建IRC振荡器；2个双向I/O

23、端口；32X 8bit片内寄存器（SDRAMEM78P153的封装为 14 脚；Small Out-Line Package 小外形封装、Shrink Small-Outline Package）窄间距小外型塑圭寸和dual inline-pin package双列直插式圭寸装 为3种封装形式。pin分配如图4.3所示。P50亡114二 f51P67 c213n F52P&6 c312VDJ）匚4H VzhF65/0SC1 匚510P6V0SC2 匚69 FBIF63/m E7a F62/TCCEiriri53图 4.3 Em78p153pin 脚图MAX232MAX232chip是 MAXI

24、MCo.特为RS-232串口 design的选择单电源+5v供能的电平转换chip 本设计只通过该chip完成level switch 任务，将40kHz的矩形波从5V提升至20V,增 强 transmitting power 。pin图如图4.4所示g 口4V匚CI-CC2+匚C2 - E -V C T20UT 匚 R21NE vcc GND TiOUT3 RUNLl RIOUTp T1INJ T2IN R2OUT图4.4 MAX232引脚图引脚介绍第一单元为电荷泵 circuit 。由1、2、3、4、5、6号pin及4个电容组成。作用为发 生+12v和-12v两个电源，满足 RS-232串

25、口电平的require 。第二单元为 Data con version 通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 号 pin 组成两 个 Data con version 。以上 13 号 pin ( R1IN)、12 号 pin ( R1OUT、11 号 pin ( T1IN )、 14 号 pin (T1OUT 为第一 Data con version ； 8 号 pin ( R2IN)、9 号 pin ( R2OU) 10号 pin (T2IN )、7号 pin (T2OUT 为第二 Data conversion。第三单元为供电 circuit 。15号pin GND、16号

26、引pin VCC。TL074 (低噪声 JFET 输入 operational amplifier )引脚图如图4.5所示。Output 1In rising in pvt 1Mondnv&rting I n put 1Vgc*Non-inserting inpul 2Inv&rtinj Inptrt 2Cuicut 217图 4.5 TL074pin 图Output 4inverting Input 4M口n-mvartrig Input -irion-in-iimg Input 3Input ；Output 3具体引脚功能如表4-2所示:表4-2引脚表11OUT输出端（通道1）21IN+反

27、相输入端（通道1）31IN-同相输入端（通道1）4VCC正电源52IN+同相输入端（通道2）62IN-反相输入端（通道2）72OUT输出端（通道2）83OUT输出端（通道3）93IN-反相输入端（通道3）103IN+同相输入端（通道3）11GND接地端124IN-反相输入端（通道4）134IN+同相输入端（通道4）144OUT输出端（通道4）TL074内部组件数量如表4-3所示表4-3 TL074组件|电阻44晶体管56dr二极管4电容斗-EET43.4.2 T40、R40超声波传感装置介绍图4.7外观形态图4.6内部构造T40-16 与 R40-16目前来看，超声波发生装置按如何发出超声波能

28、分为两大种类:I.EIectric 发出超声波,包含Piezoelectrictype,magn etostrictivetype及 electrictype 等;2.Mecha nical发出超声波，包含Garr theflute,whistle及 sirenliquidflow 等。两种类型send的超声波的frequency 、power和 Acoustic characteristics大相径庭，所以适用场合也不一样。压电式超声波发生装置是现在比较常用的。压电式超声波发生装置根本上来讲为采用Piezoelectric crystal的谐振来运作的。其内部include 两个Piezoe

29、lectric crystal和一个共振板。在它的两极处输入电压，同时保证该频率等于 Piezoelectric crystal的固有振荡频率时，Piezoelectric crystal就会产生共振，且使共振板一起振动，于是便能send超声波了。反之，若两极处没外加脉冲信号，当共振板receive回波时，会使Piezoelectric crystal产生振动，机械能将transform电信号，此刻其便是超声波感应装置。电路中采用T40-16T/R超声波换能器便是Piezoelectric type装置。 装置说明Name Piezoelectric ceramics超声波传感器；Type：

30、T40-16T/R ； Category :通用型; 主 frequency ( KHZ : 40； Outer diameter : 16mm 工作说明：T表示发生装置，R表示receiver ，TR表示两者兼用； 电气参数如下表4-4所示：表4-4电气参数Clock frequency(KHe):40发生 Voleat 10 V (OdEO. 02 mP a )接収耳敏 宴 at40KHz (OdB-V/ubai?繇电容量 atlEHz, 1V(PF)20ooawi感应距禽M0.C2-1O传感器实物如图4.8所示图4.8传感器实物图HC-SRO4具有超声波的发生和感应电路，因此，hardw

31、are方面不用再个人定制复杂 的发生及感应回路，software方面也不必再使用定时器来发生40Khz的矩形波驱动piezoelectric ceramics共振近而发出超声波。调用该 module时，只需将Trig 端 置一端大于10us的high level 信号，就能等待Echo端的high level信号输出。CPU一旦扫描到trigger signal就打开定时器进行计时。当该端的high level信号消失时就完成计时并read定时器的Data，该Data为本次测距的time，然后带入传播速度公式就 能complete对距离的计算。3.5 SCM1602显示模块该模块是由SCM16

32、02液晶显示器件组成，第3脚：VL为显示器对比度调整端，接正 电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10k的电位器调整对比度。第4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。第 5脚：RW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RW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RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E 端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7位8为双向数据线。由上可知1602基本操作时序如下表

33、2.5。其第1516脚：背光电源 脚。SCM160与单片机的应用连接电路图如图2.5所示。图2.5显示电路图四、系统软件部分设计4.1软件流程图4.1.1主程序流程图本设计的软件部分主要有主程序、发射超声波程序、1ms定时器中断程序、LCD液晶屏显示程序组成。我们知道C语言程序对实现较复杂的算法能很高效的实现，而汇编 语言编写程序的代码对于普通人十分难理解， 不易于软件的维护，而本设计的程序需要有 相对复杂的运算且有助于结构化程序，所以程序语言选择C语言。首先初始化系统设置：置总中断允许位 EA为1、设置定时器TO、T1工作模式为模 式1（ 16位定时计数器模式）并将单片机各端口拉高。之后开始

34、运行功能模块。图3.1主程序流程本设计使用频率为12MHz的晶振电路，计数器的每一次计数就是 1 1 s当main程序 中扫描到表示接收回波成功的标志位 Echo发送的time （高电平持续时间），将超声波往 返所花费的time （计数器TO中的time）带入到公式（3）运算，就能计算出车尾与障碍 物之间的距离，编程中设温度为室温 20E时的声速为340m/s,则有：d=（c t）/2=172T0/10000cm（3）公式中，T0为计数器T0的time。计算出距离后结果将会被发送给共阳数码显示模块，同时，结果也将发至语音预警模块。之后重复发送超声波进行测距任务。4.1.2超声波测距子程序超声波

35、测距子程序的任务是将 Trig引脚发送启动脉冲信号（脉冲宽度大概 是为101 s），同时扫描标志位Ech6 旦Echo为高电平，开始计时。最终完 成对距离的计算。开始N图3.2超声波测距子程序4.2系统源程序#in clude/调用单片机头文件#i nclude#defi ne uchar un sig ned char /无符号字符型宏定义变量范围0255#defi ne uint un sig ned int /无符号整型宏定义变量范围065535sbit rs=P2A7;/LCD数据命令选择端sbit lcde n=P2A5;/LCD使能端sbit wr=P2A6;/LCD读写端sbit

36、 trig=P3A7;/触发控制信号输入sbit echo=P3A6;/回响信号输出sbit out=P2A1;/距离超出报警数组定义延时写命令子程序写数据子程序uchar code table= dista nee:; /void delay( uint z)/1msuint x,y;for(x=z;x0;x_)for(y=110;y0;y-);void write_com(uchar com) /LCDrs=0;wr=0;P0=com;dela y(5);Icde n=1;dela y(5);Icde n=0;void write_date(uchar date) /LCDwr=O;PO=

37、date;delay(5);lede n=1;delay(5);lede n=0;void main()uchar k,m;long temp;/距离TMOD=0x01;/设置定时器0为模式1TH0=0x00;/定时器清零TL0=0x00;/定时器清零ET0=1;/开定时器0中断2EA=1;/开总中断wr=0;lcde n=0;out=0;/关闭报警write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);for(k=0;k13;k+)write_date(tablek);delay(5);w

38、rite_com(0x80+0x40+9); /LCD位置定位write_date(m);write_date(m);/while(1)距离单位mmTH0=0x00;TL0=0x00;TH0=0x00;TL0=0x00;trig=1;/for(m=0;m! 代P2沁乜 I. M PD 77-.fl.:、a5iii六、实物展示6.1实物元件与过程成品如图6.1,6.2所示图6.1正面图亠*比一- Hftds1 dTT-a- d-v-r-r 4 二XXT* 二* 二二二 * t.图6.2背面图清单列表:兀器件型号数量电阻1K1个电阻10K1个电解电容10V 10uF1个电解电容16V 47uF1个电解电容16V 0.1uF1个电解电容16V 470uF1个无极性电容30PF2个三极管90121个显示SCM16021个-H- LJL 心片AT89C511个-H- LJL 心片MAX2321个-H- LJL 心片EM78P1531个-H- LJL 心片TL0741个排针3个蜂鸣器1个6.2实物运行与调试图6.3如图6.3所示，将物体置于约100mm处，LCD显示器显示100mm。图6.4如图6.4所示，将成品面对空地，LCD显示器显示000。同时，语音预警模块提示超 出量程（蜂鸣器工作）。6.3实物总结在完成实物的焊接，程序的下载后，我们对实物进行了实验，发现以