ARM/ST全国大学生智能设备创新大赛参赛指南及获奖作品案例实战（2015）

ARM亚太区大学计划经理陈炜、意法半导体微控制器中国区高级市场经理 曹锦东联合推荐

全国大学生智能设备创新大赛（2015赛季）官方指定参考书

 

本书汇集了2014年“ARM/ST全国大学生智能设备创新大赛”所有获奖项目的项目报告书、参赛指南以及参赛过程中常见问题的解答。项目报告书是参加大赛必须提交的核心文档之一，书中包含了项目报告书的标准格式，各获奖项目的摘要、引言、系统方案、硬件设计、软件设计及项目测评与结论等。

本书是“ARM/ST全国大学生智能设备创新大赛”官方指定参考书，同时也适合嵌入式产品设计爱好者学习借鉴。

 

 

序言

ARM/ST全国大学生智能设备创新大赛

参赛指南 1

其于STM32F401的多功能两轮载人平衡车

（特等奖） 8

1 摘要 9

2 引言 9

3 系统方案 9

4 系统硬件设计 10

5 系统软件设计 13

6 系统评测与结论 21

7 附录 22

基于STM32F401RE的四轴飞行器跟踪系统

（一等奖） 25

1 摘要 26

2 引言 26

3 系统方案 27

4 系统硬件设计 31

5 系统软件设计 32

6 系统评测与结论 37

7 系统难点与创新 40

8 附录 41

基于STM32与LabWindows/CVI的单探头下压式

新型脉象仪

（一等奖） 43

1 摘要 44

2 引言 44

3 系统方案 44

4 系统硬件设计 45

5 系统软件设计 49

6 系统评测与结论 51

7 附录 54

基于STM32F4的无线遥控智能小车

（二等奖） 56

1 摘要 57

2 引言 57

3 系统方案 57

4 系统硬件设计 59

5 系统软件设计 64

6 系统创新 70

7 系统评测与结论 70

8 附录 71

基于组网控制和视频传输的探测机器人

（二等奖） 72

1 摘要 73

2 引言 73

3 系统方案 73

4 系统硬件设计 76

5 系统软件设计 82

6 系统评测与结论 84

7 附录 84

E Senses

（二等奖） 88

1 摘要 89

2 引言 89

3 系统方案 90

4 系统硬件设计 91

5 系统软件设计 92

6 系统创新 96

7 系统评测与结论 97

基于Leap Motion手势识别的远程控制机械臂

（二等奖） 98

1 摘要 99

2 引言 99

3 系统方案 101

4 系统硬件设计 101

5 系统软件设计 104

6 系统评测与结论 114

自平衡智能移动平台

（二等奖） 115

1 摘要 116

2 引言 116

3 系统硬件设计 116

4 系统软件设计 118

5 附录 123

视觉引导的自动驾驶演示系统

（三等奖） 125

1 摘要 126

2 引言 126

3 系统方案 126

4 系统硬件设计 127

5 系统软件设计 130

6 系统评测与结论 133

7 附录 134

基于STM32F4的四旋翼实时图传系统

（三等奖） 136

1 摘要 137

2 引言 137

3 系统方案 137

4 系统硬件设计 142

5 系统软件设计 143

6 系统评测与结论 144

7 附录 145

基于STM32的智能门禁系统

（三等奖） 146

1 摘要 147

2 引言 147

3 系统方案 148

4 系统硬件设计 149

5 系统软件设计 151

6 系统评测与结论 152

7 附录 154

基于STM32的智能家居系统

（三等奖） 159

1 摘要 160

2 引言 160

3 系统方案 160

4 系统硬件设计 161

5 系统软件设计 164

6 系统评测与结论 166

7 附录 166

GNSS电子地图导引小车

（三等奖） 168

1 摘要 169

2 引言 169

3 系统方案 170

4 流程设计 176

5 系统评测与结论 189

6 附录 190

基于STM32F401的温室精准种植监控系统

（三等奖） 192

1 摘要 193

2 引言 193

3 系统方案 193

4 系统硬件设计 195

5 系统软件设计 198

6 STM32与LabVIEW的通讯机制 203

7 系统评测与结论 203

8 附录 204

基于STM32F4的智能避障小船

（三等奖） 205

1 摘要 206

2 引言 206

3 系统方案 206

4 系统硬件设计 207

5 系统软件设计 210

6 系统评测与结论 210

7 附录 211

家庭智能语音无线控制系统

（三等奖） 212

1 摘要 213

2 引言 213

3 系统方案 213

4 系统硬件设计 215

5 系统软件设计 219

6 系统评测与结论 221

7 附录 222

无线可视对讲多用途工程协助器

（三等奖） 225

1 摘要 226

2 引言 227

3 系统方案 228

4 原理分析 229

5 系统硬件设计 230

6 系统软件设计 234

7 系统评测与结论 237

8 系统难点与创新 237

空气盒子（基于STM32的家庭空气监控系统）

（三等奖） 240

1 摘要 241

2 引言 241

3 系统方案 241

4 系统硬件设计 242

5 系统软件设计 246

6 系统评测与结论 250

7 附录 250

基于STM32F401的汽车安全主动防御系统

（三等奖） 252

1 摘要 253

2 引言 253

3 系统方案 254

4 系统硬件设计 257

5 系统软件设计 263

6 系统评测与结论 269

7 系统创新 271

基于STM32F401单片机的四轴飞行器系统的设计

（三等奖） 273

1 摘要 274

2 引言 274

3 系统方案 275

4 系统硬件设计 276

5 系统软件设计 277

6 系统评测与结论 281

7 附录 281

非常荣幸受中国水利水电出版社万水分社杨庆川社长的邀请，为这本参赛指南和获奖作品案例实战的合集作序，“ARM/ST校园创新大赛”由意法半导体和ARM联合主办、360eet电子工程网承办，是在校大学生课外活动中一项具有示范性、引导性和广泛性的竞赛活动，经过短短两年的发展，已经成为在校大学生参与智能硬件创新，学习嵌入式技术的一个重要平台。

回顾过去的20年，微控制器在技术、性能、生态系统方面发生了巨大的变化。特别是ARM公司相继推出针对嵌入式应用的ARM7内核和微控制器领域的Cortex-M内核之后，更加速了微控制器市场的变革。这场变革体现在打破了传统私有内核之间不兼容的壁垒，以生态链的方式推动了各个环节自我的发展，让芯片供应商、工具设计者、软件开发者等在统一的协议下进行紧密的分工和合作，让使用者可以在各个环节有多样的选择。这些选择的内在生命力在于：所有内核指令是一致的，或者是兼容的。

致力于为行业和客户提供技术、高性能、安全可靠的芯片是意法半导体作为企业的使命之一。在过去的10年中，意法半导体基于ARM Cortex-M内核，为多元化应用推出了基于M0、M0+、M3和M4内核的产品系列，形成了业界为宽广的STM32家族。除内核因素以外，其领先的设计和制造工艺、创新的系统架构、卓越的功耗效率和化的集成度，使得STM32迅速获得众多客户的青睐。从2007年面世，到2015年第二季度末，STM32全球累计出货数量超了10亿，这是一个里程碑式的成就。

中国是一个特殊的市场，因为其广泛的地域中蕴含了众多的中小客户。为更好地服务和支持中国市场，意法半导体和ARM公司积极推动本土化的生态系统的建设，积极参与人才的培养，为教育者和学生提供具有技术的产品，培养其学习和实践能力，使其能够快速适应社会对人才的要求。学生竞赛成为生态系统建设的一个重要部分。正是基于这样的想法，意法半导体联合ARM公司从2013年开始举办“全国大学生智能设备创新大赛”，通过大赛，将的技术和产品提供给学生学习和动手实践，并借此机会与老师和学生进行面对面的交流，为未来的竞赛和课程设计进行探讨和规划。

过去的两届竞赛得到了全国高校师生的热烈响应，每届均有超过700支队伍和近2000名学生报名，经过初选和作品评审后，后在意法半导体总部决出大赛的冠军。看到学生的作品，我们由衷地为学生的想象力和创造力感到兴奋，这是因为学生的创作覆盖了多样化的应用和场景，部分作品的完善程度已经接近了商业化的水平。为了更好地推广学生的作品、记录大赛的历程，我们将2014年度全部获奖作品收集、编辑成册，以便公众阅览。衷心希望同学们能够借此机会吸收科技的营养，提升自身的能力，成为未来真正的人才！

借此机会，也感谢ARM公司前任中国大学计划经理时忻博士的全力支持，得以让大赛在2013年如愿启动；感谢2013年首届大赛的协办方与非网对赛事的大力推广；感谢ARM和ST公司本地团队成员对大赛尽心尽责的配合与付出；后再次感谢中国水利水电出版社和现大赛协办方360eet的帮助，得以让大赛优秀方案整理成册，传播知识，分享成功。

意法半导体微控制器中国区高级市场经理

陈炜

ARM亚太区大学计划经理

2015年8月于上海