基于WiFi的姿态测量系统设计

摘要

姿态检测在人们日常生活中有着十分现实的物理意义，随着传感器等相关技术的发展，姿态测量技术也愈来愈成熟，以姿态采集技术为代表的新技术的不断涌现，推动了现代社会的快速发展。特别是某些运动环境中，姿态检测数据需要通过无线方式，实时上传。本文针对特殊环境的无线姿态检测需求，设计了一种基于STM32F103、MPU6050，ESP8266的无线姿态检测装置，实时获取所测物体的姿态信息，为进一步分析物体的运动状况提供准确的信息。 本文设计的无线姿态检测系统包括检测单元与上位机显示单元两部分。检测单元以MPU6050传感器为核心，配合ESP8266无线射频收发模块、STM32F103单片机为基础，搭建了姿态采集测量系统模块。该模块利用MPU6050采集姿态信息，以STM32F103单片机为中央控制单元，利用ESP8266实现数据传输。上位机接收显示单元可通过手机APP、网页等显示方式显示姿态数据信息。系统软件设计主要包括采集单元运行软件设计以及上位机接收端手机APP、网页的显示界面设计。系统搭建完成后，负载于游泳者进行了四种游泳姿态测量实验，并对实验数据分析，整个系统由上位机人机交互软件通过命令远程实时控制。实验结果证明该系统实现了基本姿态的检测，满足了系统设计的基本要求，为后续的研究提供了一定的基础。

目录

声明

1 绪论

1.1背景意义

1.2姿态检测的国内外研究背景

1.3姿态检测系统的应用前景

1.4姿态检测系统的发展现状

1.5本文的主要研究内容

1.5.1论文的主要研究工作

1.5.2论文的章节安排

2 姿态检测的基本理论

2.1坐标系

2.2陀螺仪

2.3加速度传感器

2.4磁场力

2.5姿态融合与四元数

2.6四元数与欧拉角之间的转换

2.7本章小结

3 系统硬件电路结构设计

3.1系统设计方案

3.2 ARM系统以及外围电路

3.3无线传输模块

3.3.1无线传输方案

3.3.2 ESP8266模块

3.3.3 ESP8266与ARM连接

3.4姿态检测模块

3.4.1姿态检测传感器

3.4.2 MPU6050介绍

3.4.3 MPU6050与ARM接口电路

3.4.4基本测试

3.5本章小节

4 软件设计

4.1系统运行过程

4.2 WiFi的软件设计

4.2.1数据传输协议

4.2.2连接数据库

4.2.3 WiFi的软件编写

4.3数据上传及显示流程

4.4上位机软件设计

4.4.1工具介绍

4.4.2设计APP/网页目的

4.4.3 App设计

4.4.4网页设计

4.4.5数据传输（HTTP）协议

4.4.6游泳姿态监测软件平台设计

4.5本章小节

5 系统实验与数据分析

5.1实验测试与结果

5.2数据分析

5.3本章总结

6 结论与展望

6.1实验总结

6.2论文展望

附录一

附录二

附录三

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢