纸张计数显示装置：基于STM32F407和FDC2214的高精度纸张检测系统
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/20/2019-Electronic-Design-Competition 纸张计数显示装置是一款基于RT-Thread实时操作系统和STM32F407单片机的智能设备，专门设计用于精确计数纸张数量。该系统采用具备抗电磁干扰（EMI）架构的FDC2214模块作为电容采集传感器，通过屏蔽双绞线连接至两铜极板，能够实现对纸张数量的精准检测。
技术架构
硬件平台
- 主控制器：STM32F407ZGT6，32位Cortex-M4内核，主频168MHz，配备192KB RAM和1MB FLASH存储
- 主传感器：FDC2214电容传感器，28位分辨率，4通道，支持I2C接口，具备抗电磁干扰特性
软件系统
- 操作系统：RT-Thread实时操作系统，确保系统的高效稳定运行
- 数据处理：采用卡尔曼滤波算法对采集数据进行处理，有效抑制噪声干扰
- 校准模式：利用最大隶属度法进行模糊控制，建立模糊规则控制表，提高计数准确性
系统功能特点
高精度计数能力
系统在50张以下的纸张计数中达到100%的正确率，展现了出色的检测精度。通过FDC2214传感器采集电容数据，结合先进的算法处理，确保计数结果的准确性。
系统结构简图
抗干扰设计
机械结构和传感器均具备抗电磁干扰特性，采用固定铰链式抗干扰结构设计，确保设备在复杂工作环境中的稳定性。
机械结构实物
智能交互界面
系统支持触摸屏和语音播报功能，提供友好的用户交互体验。通过串口触摸屏实现直观的操作界面，语音模块进行状态显示与播报。
技术实现细节
数据处理算法
系统采用卡尔曼滤波算法对原始数据进行处理，有效抑制噪声对数据采集的影响。校准模式下，利用最大隶属度法确定电容模拟值及纸张数的论域，定义模糊子集和隶属函数，建立模糊控制查询表。
机械结构设计
装置采用精密的机械结构设计，包括力臂、支座、极座等组件，确保传感器与纸张的良好接触和稳定的测量环境。
3D机械结构
测试性能分析
通过大量测试数据验证，系统表现出优异的性能：
- 1-10张：测试25次，正确25次，正确率100%
- 11-20张：测试25次，正确25次，正确率100%
- 20-30张：测试25次，正确25次，正确率100%
- 30-40张：测试25次，正确25次，正确率100%
- 40-50张：测试25次，正确25次，正确率100%
数据拟合曲线
应用场景
纸张计数显示装置适用于多种需要精确计数的场景：
- 办公自动化：自动计数打印纸张，提高办公效率
- 图书馆管理：精确统计书籍页数，便于库存管理
- 工业生产：在包装、印刷等行业中，用于自动计数产品数量
开发与部署
项目采用模块化设计，硬件和软件均便于维护和扩展。控制程序基于Keil5开发环境，使用RT-Thread实时操作系统，确保系统的稳定性和可靠性。
控制器PCB设计
总结
纸张计数显示装置是一款集成了先进传感技术、智能算法和精良机械设计的高精度计数设备。无论是在办公、图书馆还是工业生产环境中，它都能为用户提供高效、精准的计数解决方案，体现了现代电子技术在实用设备中的成功应用。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
