行人室内定位系统电路设计和实现 计算机专业

1、摘要随着手机、平板电脑、可穿戴设备等新型移动设备的流行，物联网的性能飞速增长和基于位置感知的应用的激增，位置感知发挥了越来越重要的作用。在室内和室外的环境下，连续地为可靠地提供位置信息可以为用户带来更好地用户体验。目前大部分定位技术都是采用GPS技术来实现定位的，在室外能够起到 比较好的效果但如果在室内要实现定位就会出现很大的偏差，这是因为GPS 信号经过墙体后衰减非常厉害，甚至无法进入室内，所以很难用GPS技术来实现WiFi室内定位技术是众多室内定位技术中的一种通过WiFi定位技术能够弥补 GPS在室内环境下定位不准或无法定位的缺点。同时还能能够提供更为精确的室内定位服务。虽然主流的定位技术

2、还有RFID、Zigbee、蓝牙、红外线等技术，不 过这些新兴定位技术仍有各自的限制，其主要原因是需要部署专属的定位网络系 统，且需耗费更大的建设成本。相比较之下，通过WiFi来实现室内定位具有较大优势关键字：单片机，WIFI，室内，定位WIRELESS LANAbstractIn just the past few years, wireless LANs have come to occupy a significant niche in the local area network market. Increasingly, organizations are finding that

3、wireless LANs are an indispensable adjunct to traditional wired LANs, as they satisfy requirements for mobility, relocation, ad hoc networking, and coverage of locationsdifficult to wire. As the name suggests, a wireless LAN is one that makes use of a wireless transmission medium. Until relatively r

4、ecently, wireless LANs were little used; the reasons for this included high prices, low data rates, occupational safety concerns, and licensing requirements. As these problems have been addressed, the popularity of wireless LANs has grown rapidly.In this section, we first look at the requirements fo

5、r and advantages of wireless LANs, and then preview the key approaches to wireless LAN implementation.Keywords:wireless LANs目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295810804 摘要2 HYPERLINK l _Toc295810805 ABSTRACT3 HYPERLINK l _Toc295810806 1 引言5 HYPERLINK l _Toc295810807 1.1研究背景5 HYPERLINK l _Toc29581080

6、8 1.2 国内外现状5 1.3 本文研究目的及意义6 HYPERLINK l _Toc295810810 2.系统总体方案62.1.系统设计思路6 2.2元器件选型7 2.2.1芯片选型7 2.2.2WIFI模块选型7 HYPERLINK l _Toc295810809 第3章音乐灯光控制系统硬件设计8 HYPERLINK l _Toc295810811 3.1音乐信号的采集8 HYPERLINK l _Toc295810812 3.1.1 音频放大电路的设计8 HYPERLINK l _Toc295810813 3.1.2 采样定理10 HYPERLINK l _Toc295810814

7、3.2控制电路设计10 HYPERLINK l _Toc295810815 3.2.1 单片机电路设计10 HYPERLINK l _Toc295810816 3.2.2 时钟电路的设计11 HYPERLINK l _Toc295810817 3.3 AD转换电路11 HYPERLINK l _Toc295810818 3.3.1 ADC0832与单片机89C51的连接12 HYPERLINK l _Toc295810819 3.3.2输入电路13 HYPERLINK l _Toc295810822 3.4解决系统时间滞后硬件电路设计14 HYPERLINK l _Toc295810823 第

8、4章音乐灯光控制软件设计14 HYPERLINK l _Toc295810824 4.1灯光数据14 HYPERLINK l _Toc295810825 4.2主程序框图15 HYPERLINK l _Toc295810830 4.3歌曲存储模块15 HYPERLINK l _Toc295810831 4.3.1音频脉冲的产生15 HYPERLINK l _Toc295810832 4.3.2音乐程序17 HYPERLINK l _Toc295810833 4.4灯光控制模块17 HYPERLINK l _Toc295810834 4.5看门狗子程序18第5章 HYPERLINK l _Toc

9、295810835 测试及分析18 5.1 硬件调试18 5.2 软件调试22 5.3 效果展示24第6章 HYPERLINK l _Toc295810835 总结与展望27 HYPERLINK l _Toc295810841 致谢29 HYPERLINK l _Toc295810842 参考文献30 HYPERLINK l _Toc295810843 附录31 HYPERLINK l _Toc295810844 附录131 HYPERLINK l _Toc295810845 附录2311.引言11研究背景现在的移动设备的发展促进了对定位系统的需求和提高了对其的要求，从而配合使用实现丰富的功能

10、，但与此同时人们对应用的要求也越来越高，无论从定位的方法 和定位的精度上都不断地提出新的需求。目前市面上有很多的地图软件都带有定 位导航功能，这些软件的核心都是定位系统在起作用，目前大部分定位技术都是采用GPS技术来实现定位的，在室外能够起到比较好的效果，但是这些软件还没有提出室内定位的功能，究其原因在于定位系统是通过GPS信号进行的，但是室内定位就会使信号受到墙体的阻碍，因此该项技术存在很大的实现难度，无法满足当前日益增长的用户需求。随着手机的发展，人们希望在室 内也能实现定位且对定位的精度要求越来越高，所以人们开始寻找一些方法来实 现室内的精确定位。 随着无线技术在近几年内的快速发展，Wi

11、Fi网络的覆盖率也越来越高，因此， 研究者们开始对于通过晰Fi来进行室内室外人员和物体的追踪定位开始了广泛的 研究，基于位置的服务的出现也受到了人们的关注。基于位置的服务就是为用户提供准确的定位，在此基础上围绕定位点的周围为用户提供相关服务。最常见的就是汽车导航应用，利用GPS技术实现定位功能以后，系统能根据定位点做相应的导航规划和提醒，使得人们的出行效率大大提高，带来了便利。但是由于室内定位的技术还不是很完善，加上现在对这方面的需求较大，比如在室内停车场中的位置定位、商场中的位置定位等等，需要的定位精度要求在三维坐标而不是以前简单的二维。日本等发达国家已经在近些年通过大量的人力和物力投入来

12、对无线宽带技术以及相关的产品进行了研究和开发。室内定位技术还对能无线网络的建成起到重要的推动作用，使无线技术能更好的发挥其特点，为用户提供更多的便利。在我国，虽然该技术的起步比较晚，但是在不断的追赶中，与发达国家的技术的差距缩小到同一阶梯内了，比如在我国的主要一线城市已经全面实现了技术覆盖。在无线网络技术发展的过程中，一些与室内定位相关的技术和应用也开始出现。 WiFi室内定位技术是众多室内定位技术中的一种通过WiFi定位技术能够弥补 GPS在室内环境下定位不准或无法定位的缺点，使得定位的能力比原来更强，提高定位精度。而目前使用的主流定位技术的实现需要重新布置定位网络系统，从建设成本上来说不现

13、实，因此都存在着自身的吸纳之。WiFi室内定位技术相比这些主流技术在这点上具有显著优势。12国内外现状在我国还处于发展阶段，对各种能够用于室内的定位技术 仍然还在研究，真正投入应用的还很少，因为室内定位技术还面临很多问题。虽然国外一些公司和研究机构已在这一领域开展数年的研究，设计出许多系统，如RADAR、AT&T、Active Bat，等，这些系统在实际使用中还是存在定位精度达不到要求，系统的运行稳定性不可靠等因素。在进行商业化的过程中，原先设计的技术限于成本，其中的许多技术都不满足商业化要求，只剩下WiFi技术、红外线室内定位技术、射频识别技术等等。WIFi定位技术从算法的角度来解决室内定位

14、应对的难题，所以核心算法的优劣决定着系统的性能，决定能否为用户提供快速而又精准的室内定位。其实国外在早期的时候为了实现室内定位，微软公司提出了新的试验系统，该系统的定位原理是利用特征定位，系统分为离线采集和在线定位分别实现。第一个阶段主要是通过离线采集的方式先将数据采集回来建立特征匹配数据库，数据库为第二阶段提供数据。在线定位根据当前的射频强度，从特征库中找到与之接近的位置，再将这几个位置的坐标求平均值作为定位目标输出。在此技术上，将其应用到室内定位使用中，进行相应的改进能够实现三维坐标的定位，比如具体的楼层和位置。该定位系统其实利用的就是WiFi网络来实现的，实时定位系统根据扫描得到的信号强

15、度，再从特征库中查找信号强度与之接近的信号，再将信号信息转变成位置信息。在该特征数据库建立时，就已经将定位过程中所有遇到地障碍物的影响进行了评估，从而在使用数据库的信息更加贴合实际的定位过程，从而提高定位精度，给出更加准确的定位位置，特征库中的还存有冗余定位保留下来的信息，在利用这些信息对给出的定位位置在进行修正处理，从而进一步提高定位的精度。该项技术已经推广到汽车导航中了，考虑汽车导航的特点，在实际的使用中需要不断的更新数据库。在我国，虽然该项技术的研究和开发没有像国外先进国家那么早就进行开展了，但是经过长期的追赶，将该技术以及应用方面存在的差距正在不断缩小，根据实际的需求，该技术也在不断应

16、用到我国的主要一线城市中去。另一个原因是在这些城市的WiFi覆盖率为实现该技术提供了最基础的保障，充分利用较高的覆盖率才能更好的进行精准而又快速的室内定位。但是利用WiFi网络来提供的位置服务种类繁多，层次不一，而将该技术单独应用到室内定位的案例还不多，大多是一些比较综合但又不精细的应用。所以还需要从算法角度来设计一款纯粹的WiFi室内定位系统。13本文研究目的及意义近两年国内对于WiFi的应用和研究也越来越广泛，很多场馆甚至餐馆内都覆 盖了WiFi热点。WiFi定位技术的研究也越来越深入，人们希望通过这一 技术的优势来解决室内环境下GPS的局限性，实现室内的精确定位，在人们的出行中已经渐渐离

17、不开定位服务的帮助。通过分析定位需求发现，生活中的对定位需求最大的用户经常出现的场景为城市繁华区的高层写字楼内、高校内部等等，在这些地方用户往往花费了一天中的巨大部分时间。因此，在设计室内定位系统主要针对这些人群和出入的场地进行优化，该套系统为了将WiFi网络的利用率达到最高，定位的对象不仅局限于人员的定位，还可以为货品和设备等提供位置服务。比如，物流公司中的货物的实时位置监控，可以提高工作的效率也能防止物件的丢失等等。现如今由于互联网技术的快速发展，人们的数据的使用需求在剧增，因此建立起大量的无线传输网络，并且网络的性能在不断地提升，这为WiFi定位技术提供了强有力的保障，使得定位的效果更好

18、。改变了传统的依赖基站来获取WiFi位置信息，而是用AP接入点，就使得资源的获取变得更加方便不受限制，与GPS定位相比，弥补了其不能提供室内精准三维坐标的定位功能，该技术不仅对于丰富定位的功能有帮助，同时在利用WiFi网络的基础上，大大减少了室内定位所需的成本和建设。该设计就是利用WiFi定位技术来开发室内的导航系统，并且具有很广的应用，主要有下面几种常见的地方： (1)旅馆、机场、国际会议中心等商务人士聚集地； (2)展览会场、博物馆等复杂场地的导览服务：(3)大型仓库、工厂内的物品和人员追踪等定位；2.系统总体方案2.1.系统设计思路由单片机向WIFI模块发送AT指令实时获取三个从站的信号

19、能量大小，然后将能量信号转化为距离上图中的S1S2S3可通过下式予以计算：其中： S- 计算距离 RSSI- 接收信号强度 A-发射端与接收端的信号强度 n- 环境衰减因子 L是已知的，其中坐标系可任意三个顶点中的一个为原点由勾 股定理可得：解得其中x1y1为定位坐标，通过以上算法可实现室内定位，由于是检测 wifi 信号的强度，由单片机向WIFI模块发送AT指令实时获取三个从站的信号能量大小，然后将能量信号转化为距离2.2元器件选型2.2.1芯片选型STC12C5A60S2由于系统体积小，系统的可靠性高，系统的成本低的优势它可称为世界上最小的应用系统。但要求程序长度小于4K，共四个I/O接口

20、供使用。可编程为5伏电压，擦除时间仅为10毫秒，只有8751和的分数之一。与器件相比，设备不易损坏，对电源无要求。当芯片被重写时，可以重复在多个控制领域进行使用。运行状态下的电压区间宽泛（一般维持在2.7V6V范围内）。而主控芯片在静态模式下运行时，其对应的频率区间是。相比之下，使用8751单片机时工作电压范围较窄。该类型单片机数据总线是在P0节点位置处，并且是三态双向数据连接端口，能够实现外接存储单元的读取以及写入。STC12C5A60S2单片机在主控领域具备较强的竞争优势，在正常工作状态下能耗低，运算速度快，运行较为稳定。芯片具备可多次编写多次擦除的储存器，次数可达1000次，程序可存十年

21、。保存时间为十年。下面详细介绍了该型号单片机的主要特点13：(1)它是8051单片机的升级优化版本，所以拥有更加强劲的CPU;(2)P3.0/P3.1端口负责芯片的程序编任务;(3)单片机的的工作电压分为3和5V两种;(4)存储器通过片上集成最高达到1280字节;(5)设备的输入输出端口众多;(6)设备的时钟输出有3路;(7)互在系统中可以直接编辑联网供应商;(8)由大规模的集成电路实现可编辑技术列阵/PWN; 该型号的单片机本身已经提供了大量的输入输出接口，但是当需要的输入的数据路数很多时，还可以通过串行口方式根据需要进行扩展。并且在系统运行时不会出现占用的情况，是比较经济实用的扩展方式。对

22、比传统的51系列单片机所具有的优点：(1)和传统的转换速率相比，升级后变快了10倍左右；(2)拥有8路高位数模转换器；(3)具有可编辑技术列阵功能；(4)拥有串行外设接口；(5)拥有带电可擦可编程的制度存储器；引脚功能端口：端口是一个双向I/O端口，在该模式下，端口内部会出现上拉的阻力，所以在验证程序的时候就需要外部的上拉电阻。 端口：端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和端口一样存在上拉电阻。根据不同的的工作要求，该端口负责接收字节的功能。引脚所具有的的另一个功能 定时器/计数器：、端口：端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和端口一样存在上拉电阻。进行数据存储

23、时，会输出闩锁的内容。在进行其他功能时，该端口也承担着接收外部控制信号的责任。端口：端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和端口一样存在上拉电阻。该端口负责输入时，下拉的针脚由于存在内部电阻会有输出。端口还承担这单片机的其他功能：接收外部的控制信号。在进行其他功能时，该端口也承担着接收外部控制信号的责任。RST：在工作过程中起到对输入进行重置的作用，利用的是两个机器周期内的高电平完成的。：当系统需要对外部程序器进行访问。通常情况下，的输出时间为固定，利用该特性可实现其计时功能。但是如果要进行外部数据存储的访问时，系统会自动越过脉冲。系统编程产生的闪存时，引脚还起到输入输入的作用。

24、在可能的情况下，禁止操作可以通过在区域的0号位置安装来实现。因为在0号位置之后只有一个固定的指令才能实现的激活。此外，引脚会稍微升高，不执行内部程序时，需要让禁止位无效。：从外部选取的信号来提供给程序存储器使用。单片机在外部获取指令时，只能产生两个循环，即存在两个脉冲输出，此时可访问外部数据储存器，系统会自动越过两个以上的信号。：访问外部的程序内存只能够通过来进行。此时的状态应该是处于接地状态。特别的是，此时编程已经加密了的，则在重置期间，状态将在内部锁定。2.2.2WIFI模块选型模块可以实现对工作模工的支持。模式：模块与互联网、电脑或其它终端的连接是由路由器作为中介，从而实现远程对设备的控

25、制。模式：模块可以作为热点，这样实现模块与计算机或手机等进行通信，从而实现无线控制的目的。模式：这个模式是由不同的模式组合在一起，实现共存的一种模式，此模式可以实现互联网控制的随时切换，操作极为简单。接线：连接模块中脚拉高， （系统如果不存在，此步骤可以忽略）拉低，系统启动时，会对指令默认，当收到用户的指令后，会与转模块上引脚分别连接，随后将与电脑相连。注意：波特率一般会默认，如果指令执行完毕后，则会回到等信息。各个指令之后，都需要加上回车，才能够执行，如果不是这样用户输入什么，模块就会返回什么，而无法执行命令。主要功能主要功能主要功能包括：调控，控制。串口透传：这一功能能够稳定传输数据，速率

26、一般会保持在：。调控：可以实现三色的调节，同时还可对电机的运行速度进行调节。控制：对开关、继电器的控制。工作模式模块可以支持模式。模式：模块能够将计算机和手机通过路由器与互联网相连接 ，从而让设备远程控制成为可能。模式：如果作为热点时，可以将手机及计算机相连接，从而实现无线控制。模式：此模式将两种模式融合在一起，能够通过互联网，实现控制的无缝切换，使得操作十分简单。2.2.3显示模块选型本产品用到的是LCD1602显示器。LCD1602与单片机P0口连接，同时外接上拉电阻，通过上下两行来显示蔬菜大棚温度的设定阈值以及实测值，两者可同时限制，单片机P2.3、P2.4、P2.5实现电路的复位，此时

27、端口和读写端口相连接，显示参考主程序或者是其他时序。液晶显示器所显示的字符都是5*7的点阵构成，这类显示具有控制灵活、简单特点，与其他液晶控制方式和原理基本一致。显示器工作原理：利用电压控制需要显示区域，进而让图形能够显示出来。缺点：无法将图形更好显示出来。LCD1602优点：显示内容多，能耗低且体积小。下表2-1是显示单元的引脚功能。若选用的是带背光显示模块，则具备有16个引脚接口，如果使用的显示模块不带背光的，则需要引脚接口达14个。表2-1 液晶引脚接口说明表3.电路原理图3.1AD电路图3.1.1STC89C52最小系统模块晶宏公司推出的STC89C52模块不仅性能优良，而且功耗低，是

28、一款经过内核优化芯片。此芯片8K的储存器集成其中，便于保存数据信息从而确保数据不丢失等功能。具有三十二个通用IO口，同时还包括三个定时器以及1个外部中断等。具体使用过程中，成本相对较低，而性能却较为优良。电路中最小系统主要构成由:电源、复位、时钟电路，也是电路正常工作不可忽略的三个部分。 电源电路 芯片引脚VCC与电源模块电联，电源模块的主要功能是为系统其它外接设备供电，在引脚Vcc与GND之间，装有一个0.1uF陶片电容，来提高电路的抗干扰能力，防止杂波对电路产生干扰，因而可有效提升电路的稳定性。时钟电路 时钟电路主要构成是由晶体振荡器和陶瓷片电容组成。两者共同组成了启动电路，为微控制器传递

29、定时指令，控制器进行工作。按照生成方式的差异，又能够分类成内部和外部这两种。振荡器、微调电容分别与XTAL1、XTAL2相连接，进而生成运行平稳自激振荡器，在引脚上输出3V的正弦波复位电路 上电复位电路是在上电瞬间开始工作，电容为储能器件，其两侧电压需要保持稳定，芯片运行瞬间RESET引脚，则与5V电压连接相当，芯片瞬间进入复位状态。随着5V电压不断给电容充电，R1上的电压两端的电压在逐渐地减小，当某个时刻R3电阻上的电压减小为0V时，芯片将从复位状态退出，进入正常的工作状态。利用RST按键控制芯片复位的按键复位也是同一个道理，只要RST按键被下，且该状态保持的时间不低于15ms以上，芯片即可

30、进入复位状态。RST按键抬起后，芯片自动从复位状态退出。3.1.2LCD1602液晶显示模块在工业领域中使用较多，是一种字符型液晶，能够显示32个字符。液晶主要是通过其物理特性，控制显示区域的显示，如果上电则就可以显示 ，并且用户可以看到图形。液晶显示一般有很多种分类的方法，依据不同的显示方式，具体分为点阵、字符以及段式等。按照显示颜色不同分为彩色、灰度。按照驱动不同的方式，分成静态驱动（）、单纯矩阵驱动（）、主动矩阵驱动（）三种。 能够显示不同的图形，具体原理为：1.线段的显示点阵圆形液晶主要是、N个显示单元构成。LCD显示行，然而各各行则会有列，一个字节8位，则与每8列相对应，共个点构成，

31、显示时为个单元，各单元则会与显示区字节对应，显示屏字节则与对应位置亮暗进行对应。2.字符的显示屏显示字符过程比较复杂，字符主要是由点阵构成，这个过程不仅找到与之对应的区8字节，同时还要对各字节位为“1”进行确定，其余为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮，从而组成了一个字符。但是，字符对于控制器来说有些简单，输出主要为文本方式。另外依据显示的各行列数和列号，找到地址，设置光标，同时配备字对应的代码。3.汉字的显示对汉字完成显示时往往使用图形的模式，首先在微机当中选择出需要显现的汉字点阵码（往往都是通过字模去进行提取），一个汉字为32B，可以分成前后两部分，分别是16B，前面是1、3、5后面是

32、2、4、6按照显示模块中的行列号可显示不同行列数及其所对应的地址，传递首个字节，随后完成第二字节的传送，同时要逐一对齐，直至32B全部显示完成就能够得到所需的汉字。3.1.36V转3.3V模块为稳压器，在1A电流下压降为1.2V。该模块内部有过热保护和限流电路，是电池供电的一个最优选择。包含两大版本，分别为固定输出，除此之外还可实现电压可调，固定输出电压为，其精度能够达到1；而在1.2V情况下对应的精度是2%。3.1.4WIFI无线模块模块是一种串口通信模块，模块为可视物联网传输，其主要功能是将串口信号转换为逻辑电平信号，同时为无线网络标准提供嵌入式模块，在该模块中可见逻辑电平转换为与通信标准

33、相适应的模块，且其内置有以及协议栈。传统硬件嵌入可实现硬件设备模块的连接，是实现智能家居、物联网应用等系统的重要组成部分。共有三种不同类型，第一种为通用模块，例如移动设备和电商上的接口模块，协议栈驱动需要功能强大的中央处理器来实现。第二种为路由器模块，这种模块的典型应用为家用路由器。第三种为嵌入式模块，适用于硬件单品以及智能家居之中。模块包含两种不同的拓扑形式，分别为基础网，其二为自组网。要深入了解无线网络拓扑结构形式首先要了解练歌改变，其一为无线接入点，其二为无线网络的创建者。GND：接地：其实是，低电平复位，因此为确保顺利工作，需要和VCC进行衔接。VCC：接3.3V，不可以接5V，接5V

34、可以正常使用，但在使用过程中遇到的问题是芯片会发烫，因此长时间使用可能会烧坏芯片，导致芯片过热，因此在电源连接上选用3.3V。UTXD、URXD：前者接单片机或利用USB转串口模块RXD，后者接TXD。该引脚可连接RXD、TXD连接，经测试通信正常，无需5V转3，3VGPIO2、GPIO0：悬空CH_PD：经电阻连接到VCC，也就是串联个电阻然后电阻再接到VCC。 3.1.5电源指示模块4.系统流程图第4章和第5章合并流程图有开始有结束，有判断，有结束。判断用菱形。不标准。 各个子模块，也可以画子流程图。程序放到附录里。5.C语言程序6.调节测试6.1WIFI模块模式设置具有下列三类模式：1.

35、 （客户端模式）2.AP （接入点模式）3. （共存模式）共存模式表明模块可为模块设备提供路由，同时也可完成单独路由的设定。我们需要把设定在共存模式下。准备工具：USB转串口；杜邦线；两节1.5V电池使用过程中，不断的插拔杜邦线是十分耗费时间的一个工作，因此焊接了一个底座，在运行过程中将模块、USB To TTL以及独立电源插至其中，烧录时还需要再添加两个杜邦线，能够有效地节约时间。把全部的线都顺利插上之后（无需不烧程序，开启运行模式，因此根据上图接线时需要把GPIO2以及0针脚空位，），USB转串口进行插入，开启设备管理器，查看有没有扫描端口。打开WIFI模块配置软件点击“打开串口”选择“C

36、OM3”。选择串口测试窗口界面如下ESP8266出厂默认波特率115200，需要将波特率设置成9600，USB转TTL工具（3.3VTTL）连接ESP8266之后，点击上图中的波特率9600按钮，点击一下即可设置成功，然后将串口断开，将图像的软件波特率设置成9600如下图：然后点击设置AP|Station按钮，设置ESP8266模式，设置完成后在发送输入栏输入如下命令：AT+CWSAP=ESP1,1234567890,5,3点击自定义发送，即可设置完成从站1，从站2、3和主站同理，只需将ESP1改成ESP2和ESP3，主站名字可自定义设置。6.2电路预连接这个WIFI定位电路设计相对简单，所以

37、没有采用仿真软件仿真，我选择的是用万用板先进行调试，电路调通后再用PCB板进行焊接。6.3PCB板制作调试万用板上电通路后，采用PCB板安插元器件，电烙铁焊锡焊接，焊接之后的一个主站，3个从站如图所示程序采用开发板烧录之后，第一次上电，LCD1602显示异常未能显示预期的功能情况如图所示。LCD1602未按预期显示：第一行分别显示三个基站的能量信号分别是1：xx 2：xx 3:xx1:代表1号基站的，2：代表2号基站的，3：代表3号基站的第二行第一个数显示的是X轴坐标和原点的距离（以1号基站为原点），第二个数显示的是Y轴坐标和原点的距离。进行电路检测后发现是将时钟电路中的30pf瓷片电容C2C

38、3误焊成104fpf的瓷片电容。6.3.1错误分析（1）：在特定的区间内，C2,C3对应的数值越低就越符合标准。电容值偏大尽管能够帮助振荡器进行平稳运行，但是同样也会是的起振时间变久。（2）：需要让C3值超过C2值，如此一来在上电的过程中就能够加速晶振起振。在石英晶体以及陶瓷谐振器使用时，需要关注负载电容的变化。各个厂家所制造的石英晶体谐振器特征以及质量都有着一定的区别，在选用之后，需要掌握振荡器的核心参数，例如等效电阻，频率偏差等。在具体的电路应用中，也能够经由示波器查看振荡波形进而了解振荡器的运行情况。在进行查看时，观察管脚要选用带宽以上的探头，其容抗小，不会对波形带来较大干扰等特性。（因

39、为探头自身会具有一个的电容，因此在观察过程中，适当降低管脚电容能够获得更接近实际状况的波形）。一个高质量的振荡波形呈现的曲线为正弦波，峰值需要超过电压的七成。若低于该数值，则需要降低OSCI和管脚中的外接电容，反之也需提升负载电容数值。例如常见4MHz石英晶体谐振器，通常制造商给出的参考电容为1030pF区间。若取中值15pF，那么C1，C2分别设定30pF就能够获得串联等效电容值15pF。并且还要综合考虑其余器件所自带的电容影响，所以在真正设置C2，C3时，可各取2030pF左右。并且C2，C3使用瓷片电容为佳。所以将C2，C3误焊成104pf瓷片电容导致阻抗过大，时钟电路无法起振，无法为系

40、统提供时序，导致程序无法运行。将C2C3换成30pf瓷片电容后再次上电调试。，上电后显示结果如图所示已，达到预期显示目标，下一步进行精度测试。6.3.2软件调试WiFi定位电路受WiFi信号强度影响较大，跟障碍物，电池电量，主从站之间能量大小关系很大，所以在算法里，衰减因子按经验值取值为2.5；A的取值为主站跟其中一个从站之间间隔1米时的能量值，由于WiFi能量信号不稳定，应多次测量取平均值。主站与一号从站的能量465352544747525547主站与二号从站的能量515350464751544952主站与三号从站的能量444647504952504751以一米间隔为例，主站分别与三个从站之

41、间进行能量测试获得以上数据求取平均值。可以求得A=49.703，故取A的值为50。6.3.3室内测试在室内选一块边长为一米的等边三角形区域，用粉笔画出，并标出坐标，以10厘米为间隔（为排除障碍物对WiFi信号能量的影响选择在较为空旷的羽毛球场地进行测试）。先设置预定轨迹。如图所示：所选测试场地边长为一米的等边三角形为测试区域，区域中的折线为预设轨迹将三个从站依次摆在等边三角形三个顶点处（为降低误差，将ESP8266模块置于顶点处）之后将主站依次摆在预设轨迹与坐标格的交点上（主站ESP8266模块置于交点上）。第一次预定轨坐标数据X坐标00.10.20.250.30.40.50.60.50.55

42、0.60.70.80.850.91Y坐标00.10.20.30.40.50.60.50.40.30.20.30.20.10.050将三个从站摆在三角形三个顶点处，开始按预定轨迹坐标测试。第一次测试得坐标数据如下 （单位，下同）X坐标0.10.150.180.210.280.440.510.60.520.570.630.670.810.820.930.98Y坐标0.10.080.230.330.420.480.610.470.420.290.170.320.160.140.020.01为了对比测量轨迹与预定轨迹的偏差，采用matlab软件进行绘图新建“.m”文件输入预定值与测量值，将预定轨迹设置

43、为红色，蓝色为实测轨迹。点击运行后出现如下图所示：Matlab测试轨迹与预设轨迹对比图进行第二次测试，不以原点为起点，预设轨迹如图所示：第二次预设轨迹图 （图不明确）第二次预定轨坐标数据X坐标0.10.150.20.30.40.50.50.50.550.60.70.80.750.7Y坐标0.10.20.30.350.40.30.20.10.20.30.250.20.30.4将三个从站摆在三角形三个顶点处，开始按预定轨迹坐标测试。第二次测试得坐标数据如下X坐标0110.150.180.320.390.470.510.490.530.570.720.780.780.66Y坐标0.120.170.2

44、90.330.410.310.220.110.170.290.270.220.260.37将测试坐标和预设坐标输入matlab里，进行比对。对比如下图：Matlab输入数据显示轨迹对比图进行第三次测试，选择离一号从站近的地方为起始点。预设轨迹如图：第三次测试预设轨迹 （图不明确）第三次预定轨坐标数据X坐标0.50.40.30.40.50.60.650.70.60.50.550.60.70.8Y坐标0.70.60.50.50.450.50.40.30.350.40.30.20.150.1将三个从站摆在三角形三个顶点处，开始按预定轨迹坐标测试。第三次测试得坐标数据如下X坐标0470.350.320

45、.410.470.60.680.720.590.470.560.580.740.76Y坐标0.730.640.490.50.460.530.420.290.40.410.270.220.150.14将测试坐标和预设坐标输入matlab里，进行比对。对比如下图Matlab输入数据显示轨迹对比图6. 3. 4 误差分析由路径对比图可知，测试轨迹与预设轨迹有一定的偏差，下面将计算测试结果与预设值的误差率，看是否达到预期误差10%的精度。以第三次测试数据为依据将得出的每点坐标和预定的坐标看作两组二维数组，求其协方差，来计算误差率。X0.70.730.5Y100.4701E(X)=0.51+0.50+0

46、.470+0.470=0.97E(Y)=0.71+0.70+0.730+0.731=1.43E(XY)=0.70.51+0.50.730+0.470.70+0.730.471=0.6931Cov(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y)=0.6931-0.971.43=-0.694误差率=0.6931-0.6940.6931100%=12.9%X0.60.640.4Y100.3501E(X)=0.75E(Y)=1.04E(XY)=0.464Cov(X,Y)=-0.316误差率=31.89%X0.50.490.3Y100.3201E(X)=0.62E(Y)=0.99E(XY)=0.3068Cov(

47、X,Y)=-0.307误差率=6.52%X0.50.50.4Y100.4101E(X)=0.81E(Y)=1E(XY)=0.405Cov(X,Y)=-0.405误差率=0X0.450.460.5Y100.4701E(X)=0.97E(Y)=0.91E(XY)=0.4412Cov(X,Y)=-0.4415误差率=6.80%X0.50.530.6Y100.601E(X)=1.2E(Y)=1.03E(XY)=0.618Cov(X,Y)=-0.618误差率=0X0.40.420.65Y100.6801E(X)=1.33E(Y)=0.82E(XY)=0.5456Cov(X,Y)=-0.545误差率=1.

48、10%X0.30.290.7Y100.7201E(X)=1.42E(Y)=0.59E(XY)=0.4188Cov(X,Y)=-0.419误差率=4.78%X0.350.40.6Y100.5901E(X)=1.19E(Y)=0.75E(XY)=0.446Cov(X,Y)=-0.409误差率=8.29%X0.40.410.5Y100.4701E(X)=0.97E(Y)=0.81E(XY)=0.3927Cov(X,Y)=-0.393误差率=7.64%X0.30.270.55Y100.5601E(X)=1.11E(Y)=0.57E(XY)=0.3162Cov(X,Y)=-0.3165误差率=0.94%

49、X0.20.220.6Y100.5801E(X)=1.18E(Y)=0.42E(XY)=0.2476Cov(X,Y)=-0.248误差率=1.62%X0.150.150.7Y100.7401E(X)=1.44E(Y)=0.3E(XY)=0.216Cov(X,Y)=-0.216误差率=0X0.10.150.8Y100.7501E(X)=1.55E(Y)=0.25E(XY)=0.1925Cov(X,Y)=-0.195误差率=12.8%表的格式，各部分分别代表什么？每张图，需要再图的正下方写上 图X 该图代表的含义每张表，需要再表的正上方写上 表X 该表代表的含义6.4结论从对比图与分析数据上看，测

50、试的轨迹大致与预定轨迹相符，有一定的误差，误差大约在6.3%左右，达到预期精度，有部分点的误差较大，主要在边界上，以测试的起点为例，若以原点为起点，主站与从站重叠了，导致无法测出该点的坐标，因为在边界上衰减因子n的值与经验值2.5偏差较大，在区域中间测试时衰减因子近似于2.5，所以中间的轨迹偏差较小。WIFI能量受影响的因素较多，在这里排除障碍物的影响，WiFi信号主要受到的是电池电量的影响，在测试中，从站的能量不是很稳定，第一次测试采用全新的电池供电，测试的A值大约能稳定在-50dB左右，第三次测试时明显感到电量减少，再次测量A值时出现不稳定情况，衰减十分明显，约为-62dB，所以在电池电量

51、不足时直接影响了定位算法的计算，从而造成了偏差，不过在实际使用时，可以采用220V插座电源供电，提供稳定的能量。增加一章 总结与展望8.参考文献1 曹赟，周宇，徐寅林. 加速度传感器在步态信号采集系统中的应用J. 信息化研究, 2009，35(9).2 钱朋安，葛运建，唐毅.加速度计在人体运动检测中的应用J.计算机技术与应用进展，2004:632636.3 陈义华.基于加速度传感器的定位系统研究D.福建：厦门大学，2006. 4 孟维国 三轴加速度计ADXL345的特点及其应用J 电子设计工程，2007(2)：47-50 5 贾朱红，张晓冬 基于IC总线的单主多从单片机之问的通信J微计算机信息

52、，2009，25(3-2)：101 6 高吉祥 模拟电子线路设计M 北京：北京电子工业出版社， 2007 7 陈尔绍 电子控制电路实例M 北京： 电子工业出版社，2004 8 王彦朋 大学生电子设计与应用M 北京：中国电力出版社，2007参考文献格式找王威要具体要求附录附录1附录2 程序LCD1602液晶显示驱动功能：LCD1602液晶显示驱动接口：数据口 P2 RS-P06 RW-P05E -P04*/#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#include delay_ms.h#define uint unsigned int#define uchar

53、unsigned charsbitrs=P04;sbitrw=P05;sbit e=P06;uchara,num;uchar code tab=123456789abcdef;/*功能：LCD写命令参 数：unsigned char返回值：无*/void write_com(uchar com)rs=0;rw=0; P2=com; e=1; /当有高脉冲到来时，命令写入delay_ms(5); e=0;/*功能：LCD写数据函数参 数：unsigned char返回值：无*/void write_dat(uchardat)rs=1;rw=0; P2=dat; e=1; /当有高脉冲到来时，数据

54、写入delay_ms(5); e=0;/*功能：LCD初始化函数参 数：无返回值：无*/void init_lcd()write_com(0 x01); /清屏函数write_com(0 x38); /显示16*2write_com(0 x0c); /开显示及光标设置write_com(0 x80); /数据写入地址 /液晶屏测试代码 for(a=0;a15;a+) /显示123456789abcdef write_dat(taba);delay_ms(20); #endif大篇幅的程序建议放到附录里。下同串口驱动/数据处理程序功能：串口驱动/数据处理*/#ifndef _TC35_H_#de

55、fine _TC35_H_/*头文件包含库函数*/#include#include#includelcd1602.h#includemath.h/*宏定义*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Buf_Max 200 /缓存长度uchari=0;ucharRec_BufBuf_Max;/定义缓存数组ucharWifi_Rssi3=0,0,0;/三个基站WiFi信号能量缓存sfr AUXR=0 x8e;/*定义指示灯*/ sbit LED=P14; /握手指示灯/*函数声明*/void delay_ms(uint

56、 z);void Serial_Init();void Send_String(uchar *tab);void Send_Char(uchar a);void CLR_Buf();bit Hand(uchar *a);void Receive_control();void start_up();void Send_Hex(unsigned char c);void Display_Dis();/*功 能：ESP8266初始化函数参 数：无返回值：无*/void start_up_init()CLR_Buf();Send_String(AT); /发送AT指令Send_Hex(0 x0d);

57、/发送回车符Send_Hex(0 x0a); /换行符while(!Hand(OK);CLR_Buf();Send_String(AT+CWLAP=ESP1); /设置WIFI模式 softAP+station modeSend_Hex(0 x0d); /发送回车符Send_Hex(0 x0a); /换行符while(!Hand(OK);write_com(0 x80);/数据写入地址write_dat(1);write_dat(:);write_dat(Rec_Buf37);write_dat(Rec_Buf38);Wifi_Rssi0=Rec_Buf37*10+Rec_Buf38;writ

58、e_dat( );CLR_Buf();Send_String(AT+CWLAP=ESP2); /设置WIFI模式 softAP+station modeSend_Hex(0 x0d); /发送回车符Send_Hex(0 x0a); /换行符while(!Hand(OK);write_com(0 x80+0 x06);/数据写入地址write_dat(2);write_dat(:);write_dat(Rec_Buf36); write_dat(Rec_Buf37);Wifi_Rssi1=Rec_Buf36*10+Rec_Buf37;CLR_Buf();Send_String(AT+CWLAP=

59、ESP3); /设置WIFI模式 softAP+station modeSend_Hex(0 x0d); /发送回车符Send_Hex(0 x0a); /换行符while(!Hand(OK);write_com(0 x80+0 x0b);/数据写入地址write_dat(3);write_dat(:);write_dat(Rec_Buf36); write_dat(Rec_Buf37);Wifi_Rssi2=Rec_Buf36*10+Rec_Buf37;CLR_Buf();/*功 能：数据处理与距离显示参 数：无返回值：无*/void Display_Dis() float S1=0,S2=0

60、,S3=0; float WIFI1=0,WIFI2=0,WIFI3=0,WIFIK=0,WIFIX=0;uchar bai1=0,shi1=0,ge1=0,bai2=0,shi2=0,ge2=0,bai3=0,shi3=0,ge3=0;uint XX=0,YY=0; WIFI1=(Wifi_Rssi0 - 50) / 25.0; S1 = pow(10,WIFI1);/主站距离从站1的距离，单位米 WIFI2=(Wifi_Rssi1 - 58) / 25.0;/40从站距离主站1米时的信号能量大小 S2 = pow(10,WIFI2);/主站距离从站2的距离，单位米 WIFI3=(Wifi_