纸张计数显示装置基于RT-Thread实时操作系统，硬件平台采用STM32F407单片机为主控制器，以具有抗电磁干扰（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，读取采集的数据并进行相应判断，应用触摸屏和语音模块进行状态显示与播报。FDC2214模块将采集到的数据通过IIC协议传输给主控制器，主控制器对原始数据进行卡尔曼滤波，抑制噪声对数据采集的影响。校准模式下，本系统利用最大隶属度法，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，建立模糊规则控制表，求得模糊控制查询表。其根据采集到的两极板的数据，做出短路判断并读取多组实时数据，将其与模拟区间进行归类，选取最大可能性区间作为期望值，减小最终判断的差错率。
| 配置参数 | 主控制器(STM32) | 配置参数 | 主传感器(STM32) |
|---|---|---|---|
| 芯片型号 | STM32F407ZGT6 | 芯片型号 | FCD2214 |
| CPU | 32位 Cortex-M4(ARMv7) | 分辨率 | 28位 |
| 主频 | 168MHz | 通道数 | 4 |
| RAM | 192KB | 接口 | I2C |
| 外存 | 1MB(FLASH) | 最高输出速率 | 4.08ksps |
| 单元 | FPU、DSP | 特性 | 抗电磁干扰(EMI) |
- 系统结构简图：
| 目录名 | 描述 |
|---|---|
| 2019电赛题目 | 2019年电赛A-H题题目及器件清单 |
| docs | 数据手册、设计图片、参考文献及设计文档 |
| hardware | FDC2214、核心板原理图及PCB |
| hmi | 串口屏幕设计UI |
| matlab | matlab函数拟合及Kalman |
| mechanical structure | 机械结构设计 |
| media | 设计图片 |
| openMV | openMV设计程序 |
| software | 纸张计数显示装置STM32程序 |
| software for development board | 纸张计数显示装置精简版 |
| software for rail gun | 电磁炮测试程序 |
| 综合测评 | 综合测评题目及Multisim电路仿真 |
- 3维模型
- 核心板(Core Controller)拥有外设：
| 外设名称 | RGB LED | Key | Buzzer | Dial Switch | MS5837 | OLED | W25Q128 | Voltage Detection | Current Detection | Zigbee | JY901 | USR-C216 | CP2102 | OV2640 Camera | Servo Motor | Searchlights | Perpellers |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 控制(通讯)方式 | GPIO | GPIO | GPIO | GPIO | I2C | SPI | SPI | ADC | ADC | USART | USART | USART | USART | DCMI-DMA | PWM | PWM | PWM |
| 功能描述 | 指示灯 | 按键 | 蜂鸣器 | 拨码开关 | 深度传感器 | 显示屏 | 闪存芯片 | 电压检测 | 电流检测 | 2.4G无线通信 | 九轴 | WiFi模块 | 串口转USB | 摄像头 | 舵机 | 探照灯 | ESC |
(1) 保持测试环境不变，采集50个样本，通过MATLAB拟合出纸张页数与传感器原始数据的曲线关系，如图4-2所示。
图4-2 纸张页数与模拟量的拟合函数关系图
(2) 根据(1)中采集的50个样本，确定电容模拟值及纸张数的论域，划分模糊子集，如表4-1 所示。
表4-1页数与模拟量区间对应表
| 页数/张 | 对应模拟量区间 | 页数/张 | 对应模拟量区间 |
|---|---|---|---|
| 1 | [1680.00,1345.34] | 6 | [682.48,633.84] |
| 2 | [1345.34,1013.26] | 7 | [633.84,598.03] |
| 3 | [1013.26,845.12] | 8 | [598.03,569.46] |
| 4 | [845.12,748.79] | 9 | [569.46,546.28] |
| 5 | [748.79,682.48] | 10 | [546.28,529.16] |
(3) 根据（2）中划分的模糊子集，保持测试环境不变，固定测量35张纸张，采集数据如表4-2所示，采集到的原始数据90%落入35张页数所对应的区间[401.35,399.50]，如图4-3所示。
表4-2 纸张数为35的实时数据
| 测试组别 | 原始数据 | 测试组别 | 原始数据 |
|---|---|---|---|
| 1 | 400.896 | 6 | 400.824 |
| 2 | 401.049 | 7 | 400.591 |
| 3 | 400.157 | 8 | 401.111 |
| 4 | 399.912 | 9 | 400.443 |
| 5 | 401.125 | 10 | 398.529 |
图4-3 纸张数为35的分布区间图
(4) 根据（2）中划分的模糊子集，保持测试环境不变，固定测量46张纸张，采集数据如表4-3所示，模拟值大部分落入46张页数所对应的区间[383.6,382.7]，如图4-4所示。
表4-3纸张数为46的实时数据
| 测试组别 | 原始数据 | 测试组别 | 原始数据 |
|---|---|---|---|
| 1 | 383.1243 | 6 | 385.6523 |
| 2 | 383.7841 | 7 | 382.9651 |
| 3 | 384.1236 | 8 | 382.2015 |
| 4 | 384.3164 | 9 | 383.7621 |
| 5 | 383.9984 | 10 | 384.1343 |
图4-4 纸张数为46的分布区间图
- 测试结果
表4-4 工作模式下纸张测试结果表
| 范围 | 测试次数 | 正确次数 | 正确率 |
|---|---|---|---|
| 1~10 | 25 | 25 | 100% |
| 11~20 | 25 | 25 | 100% |
| 20~30 | 25 | 25 | 100% |
| 30~40 | 25 | 25 | 100% |
| 40~50 | 25 | 25 | 100% |
| 50~60 | 25 | 23 | 92% |
| 60~70 | 25 | 20 | 80% |
| 70~80 | 25 | 16 | 64% |
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选定2017综合测评题目【符合信号发生器】，进行综合测评训练
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实际测试结果：
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电路设计
- 硬件搭建 by @Ian
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控制程序
- 整体框架 by @Ian
- 核心分割算法 by @Okurarisona
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机械结构
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论文
- 论文 by @Hyf338
