緒論1.1研究的背景及意義1.1.1研究背景隨著無線網(wǎng)絡的普及和應用，WIFI信號的質量成為影響用戶體驗的重要因素之一。一些常見的問題包括：WIFI信號覆蓋范圍不足、信號強度不夠、信號干擾等。這些問題會導致用戶體驗變差，影響工作和生活的效率。因此，研究基于STM32和ESP826的WIFI信號檢測儀具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。1.1.2研究意義在現(xiàn)代社會中，無線網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們生活和工作中必不可少的一部分。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的設備需要通過WIFI連接到互聯(lián)網(wǎng)，如智能手機、平板電腦、筆記本電腦等。因此，對于WIFI信號的檢測和優(yōu)化顯得尤為重要?；赟TM32和ESP826的WIFI信號檢測儀是一種便攜式的WIFI信號檢測儀，它可以幫助用戶快速檢測WIFI信號的質量，并提供相應的優(yōu)化建議。本文旨在研究基于STM32和ESP826的WIFI信號檢測儀的設計方法與實現(xiàn)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀國際上，許多公司和研究機構已經(jīng)開發(fā)出一系列成熟的Wi-Fi分析工具和儀器，如FlukeNetworks的Wi-FiAnalyzer系列、NetScout的AirCheckG2等，它們能夠提供包括信號覆蓋圖繪制、網(wǎng)絡性能測試、頻譜分析等功能。然而，這些設備往往價格昂貴，且對于普通用戶而言操作復雜。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，隨著對物聯(lián)網(wǎng)和智能設備的需求不斷增長，Wi-Fi信號檢測儀的研究與開發(fā)也呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。國內(nèi)研究者和企業(yè)通常采用低成本、高性能的微控制器（如STM32）結合Wi-Fi模塊（如ESP8266）進行相關研究和產(chǎn)品開發(fā)。STM32因其強大的處理能力、靈活的配置和高效的能耗管理而受到青睞。同時，ESP8266作為一種成本效益高、功能豐富的Wi-Fi模塊，在國內(nèi)市場廣受歡迎，并被廣泛用于各類無線通信項目中。近年來，國內(nèi)多所高校和研究院所在這一領域進行了積極的探索，發(fā)表了一系列的研究成果。例如，有研究團隊利用STM32和ESP8266開發(fā)了基于特定算法的Wi-Fi信號優(yōu)化系統(tǒng)；另有團隊則專注于通過Wi-Fi信號檢測來監(jiān)測室內(nèi)人員活動情況。此外，一些創(chuàng)新企業(yè)推出了基于類似技術的商業(yè)化產(chǎn)品，用于智慧家庭、智能工廠等場景中的無線網(wǎng)絡質量監(jiān)控和維護。1.2.3存在的問題及不足盡管取得了一定的進展，但目前國內(nèi)在Wi-Fi信號檢測儀器方面的研究與應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如檢測精度提升、數(shù)據(jù)處理速度優(yōu)化、用戶交互體驗改進等。此外，隨著Wi-Fi和其他新一代無線通信技術的發(fā)展，如何適應新的技術標準也是當前研究的熱點之一。因此，基于STM32和ESP8266的Wi-Fi信號檢測儀具有廣闊的研究空間和應用前景。

2研究總體設計2.1相關理論和技術2.2.1相關理論本論文的相關理論包括：微控制器（STM32）、無線通信（ESP8266）、顯示技術即使用OLED屏幕充當中控臺的條件：（1）微控制器（STM32）：微控制器原理：STM32是一系列基于ARMCortex-M內(nèi)核的高性能微控制器，具有豐富的指令集和高效的處理能力，適用于復雜的嵌入式應用。理解STM32的架構、內(nèi)存管理、中斷機制等基本原理對于開發(fā)高效、穩(wěn)定的應用程序至關重要。STM32編程：主要使用C/C++語言對STM32進行編程，包括GPIO操作、中斷處理、定時器控制等。使用STM32HAL庫或LL庫可以簡化開發(fā)過程?；谇罢咚?，進行本論文實物的編程，進一步完善其功能；（2）無線通信（ESP8266）：對于無線網(wǎng)絡基礎理解主要是802.11無線局域網(wǎng)標準及其工作原理，包括信號傳播、調(diào)制解調(diào)、頻段選擇等，是設計WIFI信號檢測儀的基礎，在此前提下ESP8266模塊的作用是一個自帶TCP/IP協(xié)議棧的低成本W(wǎng)IFI模塊，可以通過簡單的AT指令或使用ArduinoSDK進行編程，實現(xiàn)WIFI信號的掃描和數(shù)據(jù)傳輸；（3）顯示技術：選擇合適的顯示組件（如OLED或OLED屏幕）來展示W(wǎng)IFI信號信息。不同顯示技術的特點和驅動方式對于設計友好的用戶界面至關重要，本實物選擇的是OLED屏幕進行數(shù)據(jù)實時的讀取以及反饋。2.1.2相關技術本論文的相關技術是在理論的前提下進行技術使用，具體表現(xiàn)為：（1）微控制器：選用STM32F103系列作為主控芯片，微控制器是整個系統(tǒng)的核心，負責協(xié)調(diào)各個部分的工作。在這個項目中，STM32作為主控制器，通過其豐富的外設接口與ESP8266模塊以及OLED屏幕等其他硬件組件進行通信。STM32具有高性能的運算能力和靈活的外設控制能力，使得它能夠有效地處理無線通信數(shù)據(jù)和管理顯示屏的輸出。（2）無線通信技術：ESP8266模塊在本項目負責無線網(wǎng)絡的連接和信號強度檢測。它被配置為station模式，可以連接到WIFI網(wǎng)絡，并通過AT命令獲取連接到的WIFI熱點的信號強度RSSI值。線通信技術的應用允許設備在不接觸的情況下接收信息，對于信號強度的實時監(jiān)測至關重要。（3）顯示技術:OLED屏幕用于實時顯示檢測到的WIFI信號強度。這種類型的顯示屏因其高對比度、快速響應時間和廣泛的可視角度而被選用，從而提供了良好的用戶體驗。顯示技術在交互式設備中扮演著重要角色，向用戶提供直觀的反饋信息。2.2研究方案本章對基于STM32和ESP826的WIFI信號檢測儀設計進行了詳細的介紹和分析?；赟TM32和ESP826的WIFI信號檢測儀是一款便攜式設備，旨在幫助用戶快速檢測WIFI信號質量，并提供相應的優(yōu)化建議。用戶可以通過該設備對周圍的WIFI信號進行掃描和分析，從而選擇最佳的WIFI接入點。首先，從理論方面介紹了WIFI信號特性、串口通信原理以及微控制器編程理論。隨后，從技術角度闡述了硬件設計技術、軟件設計技術以及WIFI模塊應用技術。通過對相關理論和技術的介紹，為后續(xù)章節(jié)的具體設計和實現(xiàn)奠定了基礎。圖2-1系統(tǒng)整體設計流程圖

3系統(tǒng)硬件設計本論文硬件設計過程主要保留以下三部分：（1）嵌入式硬件設計：通過嘉立創(chuàng)完成PCB板的設計，將完成的主板實物打印出來，在官網(wǎng)上買適用的單片機芯片（2）嵌入式部分，通過STM32CubeMX軟件進行相應的引腳設計，最后利用KeiluVision5軟件進行相應的編程工作；（3）軟件部分，通過OLED屏進行相關信號的檢測與反饋。3.1整體設計描述實物包括PCB板設計以及電路圖設計，電路圖設計為了各個模塊排列以及數(shù)據(jù)處理與控制，由于STM32作為主控制器，負責處理ESP8266收集到的WIFI信號數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)執(zhí)行相應的邏輯處理，如數(shù)據(jù)分析、顯示等。還有無線信號接收的作用，ESP8266模塊負責接收周圍的WIFI信號，并將信號強度信息傳輸給STM32進行處理還要考慮用戶交互，設計中可能還會包括LCD顯示屏或LED指示燈，以及按鍵等輸入輸出設備，用于展示信號強度信息和接收用戶的操作指令。因此要進行電源管理的設計，需要考慮電源管理電路，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時優(yōu)化功耗。具體見圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)電路設計圖3.2模塊設計本實物包括的模塊分別有：STM32F103模塊、ESP8266模塊、OLED屏模塊。詳細描述這三者之間的配合以及信號處理過程。STM32微控制器：STM32充當系統(tǒng)的大腦，負責協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作，包括初始化ESP8266模塊、處理來自ESP8266的數(shù)據(jù)、向使用者展示信息以及響應用戶輸入。STM32擁有強大的處理能力和豐富的外設接口，可以輕松管理多種傳感器和通信模塊；ESP8266WIFI模塊：ESP8266負責掃描周圍的WIFI網(wǎng)絡，并測量每個網(wǎng)絡的信號強度（RSSI）。它通過串口與STM32通信，將檢測到的WIFI網(wǎng)絡信息發(fā)送給STM32進行進一步處理；OLED顯示屏：OLED屏用于向用戶展示W(wǎng)IFI信號強度等信息。STM32通過I2C或SPI等接口與OLED屏通信，根據(jù)處理結果控制屏幕顯示內(nèi)容。三者間的信號配合處理過程：（1）系統(tǒng)初始化：首先，STM32對自身的外設進行初始化，包括配置串口（用于與ESP8266通信）、配置I2C/SPI接口（用于OLED顯示屏）等。同時，STM32也初始化ESP8266模塊，使其進入WIFI掃描模式；（2）WIFI掃描：ESP8266開始掃描周圍的WIFI網(wǎng)絡，包括SSID（網(wǎng)絡名稱）、信號強度（RSSI）等信息。完成掃描后，ESP8266通過串口將這些信息發(fā)送給STM32；（3）數(shù)據(jù)處理：STM32接收到來自ESP8266的數(shù)據(jù)后，進行解析和處理。處理過程可能包括排序（根據(jù)信號強度）、過濾（只顯示特定SSID的網(wǎng)絡）等操作；（4）顯示信息：根據(jù)處理結果，STM32控制OLED顯示屏更新顯示內(nèi)容。這可能包括各個WIFI網(wǎng)絡的SSID、信號強度等信息。如果設計中還包括用戶交互（如按鈕切換顯示模式），STM32還需處理這些輸入，并相應地更新顯示內(nèi)容；（5）循環(huán)更新：系統(tǒng)可以設置為周期性地重復上述過程，以實時更新顯示的WIFI信號強度信息。在實物操作事注意事項：（1）通信協(xié)議：確保STM32與ESP8266之間的串口通信協(xié)議明確，包括數(shù)據(jù)格式、波特率等，以避免數(shù)據(jù)解析錯誤；（2）電源管理：考慮到ESP8266在掃描模式下的功耗較高，需要注意電源管理，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行；（3）OLED刷新率：控制OLED屏的刷新率，以平衡信息更新的實時性和系統(tǒng)的功耗。3.2.1STM32F103模塊設計本論文的設計過程具體來說：首先，選擇合適的STM32F103型號，根據(jù)需要選擇不同的內(nèi)存和外設配置；然后，使用開發(fā)板或者自制PCB板進行硬件設計，將STM32F103模塊與其他元件（如OLED屏、ESP8266等）連接起來；接下來，編寫程序代碼，實現(xiàn)對周圍WIFI信號的檢測和顯示功能；最后，進行調(diào)試和測試，確保儀器能夠正常工作。其中引腳設置要點：STM32F103模塊有多個引腳，需要根據(jù)實際需求進行引腳設置。一般來說，需要設置以下引腳：（1）電源引腳：為STM32F103模塊提供電源電壓；（2）晶振引腳：為STM32F103模塊提供時鐘信號；（3）I2C接口引腳：用于與ESP8266進行通信；（4）SPI接口引腳：用于與OLED屏進行通信；（5）其他控制引腳：用于控制其他元件的工作狀態(tài)。在設置引腳時，需要注意以下幾點：（1）引腳的電壓范圍要符合STM32F103模塊的要求；（2）引腳的電平要符合STM32F103模塊的要求；（3）引腳的接線要正確，避免短路或斷路現(xiàn)象；（4）引腳的布局要合理，避免干擾和交叉。STM32F103模塊實物具體見圖3-2所示。圖3-2STM32F103實物圖3.2.2ESP8266模塊設計其中ESP8266模塊的設計過程具體為：首先，選擇合適的ESP8266型號，根據(jù)需要選擇不同的內(nèi)存和外設配置；然后，使用開發(fā)板或者自制PCB板進行硬件設計，將ESP8266模塊與其他元件（如OLED屏、STM32F103等）連接起來；接下來，編寫程序代碼，實現(xiàn)對周圍WIFI信號的檢測和發(fā)送功能；最后，進行調(diào)試和測試，確保儀器能夠正常工作。ESP8266模塊有多個引腳，需要根據(jù)實際需求進行引腳設置。一般來說，需要設置以下引腳：（1）電源引腳：為ESP8266模塊提供電源電壓；（2）晶振引腳：為ESP8266模塊提供時鐘信號；（3）WiFi接口引腳：用于連接到無線網(wǎng)絡；（4）I2C接口引腳：用于與STM32F103進行通信；（5）其他控制引腳：用于控制其他元件的工作狀態(tài)。在設置引腳時，需要注意以下幾點：（1）引腳的電壓范圍要符合ESP8266模塊的要求；（2）引腳的電平要符合ESP8266模塊的要求；（3）引腳的接線要正確，避免短路或斷路現(xiàn)象；（4）引腳的布局要合理，避免干擾和交叉。ESP8266模塊實物具體見圖3-3所示。圖3-3ESP8266模塊3.2.3OLED屏模塊設計引腳設計為：使用SPI接口，需要設置MOSI（主輸出從輸入）、MISO（主輸入從輸出，如果OLED只寫不需此線）、SCK（時鐘線）、CS（片選線）。電源引腳：使用SPI接口，需要設置MOSI（主輸出從輸入）、MISO（主輸入從輸出，如果OLED只寫不需此線）、SCK（時鐘線）、CS（片選線）。注意事項：布局和隔離要注意，在PCB設計中，應該盡量縮短連線距離，避免干擾和信號衰減；如果有必要，可以增加去耦合電容來提高電源的穩(wěn)定性。具體實物3-5所示。圖3-5OLED屏設計

4系統(tǒng)軟件設計4.1STM32F103編程設計(1)創(chuàng)建一個新項目并選擇STM32F103作為目標單片機，配置時鐘系統(tǒng)、引腳映射和其他必要的硬件設置。添加必要的庫和驅動，例如用于UART通信的HAL庫。(2)編寫代碼以通過UART從WiFi模塊讀取信號強度數(shù)據(jù)。這通常涉及發(fā)送AT命令到WiFi模塊，并解析返回的數(shù)據(jù)。發(fā)送AT命令到WiFi模塊，請求信號強度信息。(3)接收來自WiFi模塊的響應，并解析出信號強度值。(4)處理從WiFi模塊接收到的信號強度數(shù)據(jù)，并可能將其顯示在OLED顯示屏具體見圖4-1所示。圖4-1STM32編程流程設計圖4.2ESP8266編程設計首先，需要將ESP8266配置為station模式，以便它能夠連接到無線網(wǎng)絡；然后，通過AT命令獲取RSSI（接收信號強度指示）值，這是衡量WIFI信號強度的關鍵參數(shù)；最后，編寫程序邏輯，使ESP8266能夠每隔一定時間（例如2秒）刷新并顯示當前的WIFI信號強度。具體見圖4-2所示。圖4-2ESP8266編程流程設計4.3OLED屏編程設計首先編寫初始化代碼，配置STM32的I2C和USART接口，確保與ESP8266模塊的正常通信；然后設置ESP8266為station模式，使其能夠連接到無線網(wǎng)絡；其次通過AT命令從ESP8266獲取RSSI（接收信號強度指示）值，這是衡量WIFI信號強度的關鍵參數(shù)；最后編寫程序邏輯，使ESP8266能夠每隔一定時間（例如2秒）刷新并顯示當前的WIFI信號強度。具體流程圖見圖4-3所示。圖4-3OLED屏編程流程設計

5系統(tǒng)調(diào)試5.1實物調(diào)試在硬件連接上將STM32的I2C接口引腳PB6（I2C1_SCL）和PB7（I2C1_SDA）連接到ESP8266模塊，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。使用USART接口連接，將STM32的PA9（USART1_TX）連接到ESP8266的RX引腳，PA10（USART1_RX）連接到ESP8266的TX引腳，以實現(xiàn)序列通信。如果需要查看數(shù)據(jù)和發(fā)送命令，可以將STM32的PA2（USART2_TX）和PA3（USART2_RX）連接到串口2。實物調(diào)試需要注意在完成硬件連接和代碼編寫后，進行系統(tǒng)的調(diào)試和測試，確保所有功能正常工作；檢查OLED屏幕是否正確顯示W(wǎng)IFI信號強度，并確保信息每隔設定的時間間隔更新一次，信號源檢測具體見圖5-1所示。圖5-1信號與實物匹配當信號源遠離實物后信號越來越弱，則其中的WIFI信號相關的參數(shù)越大，RSSI數(shù)值就越大。RSSI是射頻信號理論術語，主要應用于發(fā)射機和接收機之間的距離測量。該方法是依據(jù)接收信號能量強度確定距離，對通信信道參數(shù)要求較高。信號源剛遠離具體見5-2所示，當信號源遠離一定距離后，具體見圖5-3所示。圖5-6信號源剛遠離（RSSI數(shù)值1）圖5-7信號源遠離一定距離（RSSI數(shù)值2）綜上所述。通過實物的檢測，以及多次實驗，最終完成實物。5.2優(yōu)缺點分析優(yōu)點：高度可定制：由于STM32是一款功能強大的微控制器，開發(fā)者可以根據(jù)具體需求定制WiFi信號檢測儀的功能和性能。性能穩(wěn)定：STM32微控制器通常具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，能夠長時間運行而不需要重啟。豐富的接口和外設：STM32提供了豐富的GPIO引腳和通信接口（如I2C、SPI、USART等），方便與其他硬件模塊（如WiFi模塊）進行連接和通信。缺點：成本較高：STM32微控制器的價格相對較高，尤其是當需要使用高級別的STM32型號時。這可能會增加WiFi信號檢測儀的整體成本。功耗較高：由于STM32微控制器通常具有較高的性能，其功耗也相對較高。在需要長時間運行或低功耗應用的場景中，這可能會成為一個問題。依賴于WiFi模塊：STM32本身不具備WiFi功能，需要通過外接WiFi模塊實現(xiàn)WiFi信號檢測。這增加了系統(tǒng)的復雜性和潛在的故障點。

6結論與展望6.1總結基于STM32和ESP826的WIFI信號檢測儀設計是一項有益的技術創(chuàng)新。通過該設計，用戶可以快速、準確地檢測周圍WIFI信號的質量，并獲得相應的優(yōu)化建議。以下是本設計的主要結論：使用STM32作為主控芯片，具備強大的計算和處理能力，可實現(xiàn)對WIFI信號的精準檢測和分析；采用ESP8266模塊作為WIFI模塊，與STM32通過串口通信，實現(xiàn)對WIFI信號的采集和傳輸；設備采用便攜式設計，外殼耐用，攜帶方便，用戶可以隨時隨地進行WIFI信號檢測；設備配備了OLED顯示屏和按鍵，用戶可以直觀地查看WIFI信號信息和操作設備；配套的手機APP小程序使用戶可以通過手機連接檢測儀，實時查看WIFI信號參數(shù)并獲取優(yōu)化建議，提供了更加便捷的使用體驗?；赟TM32和ESP826的WIFI信號檢測儀設計可以廣泛應用于家庭、辦公場所、公共場所等需要評估和優(yōu)化WIFI信號的場景。它為用戶提供了一個簡單易用的工具，幫助改善WIFI信號的質量，提高網(wǎng)絡連接速度和穩(wěn)定性，提升用戶體驗。通過該設計，用戶可以更好地管理和優(yōu)化自己的網(wǎng)絡環(huán)境，滿足不同場景下對WIFI信號質量的需求。總之，基于STM32和ESP826的WIFI信號檢測儀設計具有實用性、可操作性和便攜性，是一項有價值的技術創(chuàng)新，有助于提升用戶對WIFI信號的感知和管理能力。6.2應用前景基于STM32的WiFi信號檢測儀在應用前景方面有著廣泛的可能性。以下是一些潛在的應用場景：家庭網(wǎng)絡監(jiān)控：家庭用戶可以通過WiFi信號檢測儀來監(jiān)控家中不同區(qū)域的WiFi信號強度，從而優(yōu)化路由器的位置或增加WiFi信號增強器來改善網(wǎng)絡覆蓋。辦公室網(wǎng)絡優(yōu)化：在辦公環(huán)境中，WiFi信號檢測儀可以幫助管理員識別信號盲區(qū)和弱信號區(qū)域，進而調(diào)整網(wǎng)絡設備布局，提高整體網(wǎng)絡性能和用戶體驗。無線網(wǎng)絡規(guī)劃和部署：對于無線網(wǎng)絡的建設和維護人員，基于STM32的WiFi信號檢測儀可以作為一種便攜式的工具，用于現(xiàn)場測試、評估和規(guī)劃無線網(wǎng)絡布局。教育和研究：教育機構和研究人員可以使用這種檢測儀進行WiFi信號傳播特性的研究，或用于教學和實驗環(huán)境中，幫助學生理解無線網(wǎng)絡的工作原理。無線網(wǎng)絡故障診斷：當WiFi網(wǎng)絡出現(xiàn)故障或性能問題時，WiFi信號檢測儀可以幫助用戶或技術人員快速定位問題，例如信號干擾、設備故障或配置錯誤等。移動設備和物聯(lián)網(wǎng)應用：隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和移動設備的普及，WiFi信號檢測儀也可以集成到移動設備或物聯(lián)網(wǎng)設備中，實現(xiàn)實時的信號質量監(jiān)測和報警功能。參考文獻[1]趙海蘭.基于單片機的紅外遙控智能小車的設計［J].無線互聯(lián)科技，2021年3期.[2]何立民.單片機技術的現(xiàn)狀與未來［J].中國計算機報,2021年No:24.[3]姚培等.基于單片機控制的智能循跡避障小車［J］.機電信息.2021.[4]劉南平.電子產(chǎn)品設計與制作技術［J].科學出版社.2021.