基于RT-Thread的STM32纸张计数显示装置

“该论文主要介绍了在2019年全国大学生电子设计竞赛中，参赛团队设计的一种基于RT-Thread实时操作系统的纸张计数显示装置。装置的核心硬件采用了STM32F407微控制器，以及具备抗电磁干扰（EMI）特性的FDC2214模块作为电容采集传感器。系统利用触摸屏和语音模块进行状态显示和信息播报，并通过卡尔曼滤波和模糊算法来提高纸张计数的准确性和稳定性。” 这篇论文详细阐述了设计一个高效、准确的纸张计数显示装置的过程，以下是其中的关键知识点： 1. **RT-Thread实时操作系统**：RT-Thread是一个开源、轻量级的实时操作系统，适用于各种嵌入式设备。它提供了多任务调度、内存管理、网络协议栈等功能，为硬件平台提供了一个稳定的操作环境。 2. **STM32F407微控制器**：STM32F407是意法半导体公司（STMicroelectronics）生产的一款高性能ARM Cortex-M4内核的微控制器，具有高速浮点运算能力，广泛应用于工业控制、消费电子等领域。 3. **FDC2214模块**：这是一款电容检测传感器模块，其抗EMI特性确保了在复杂电磁环境下仍能稳定工作。它通过IIC协议与主控制器通信，用于检测两金属板间的电容变化，进而推断纸张的数量。 4. **卡尔曼滤波**：这是一种有效的数据平滑和预测算法，可以消除噪声对测量数据的影响。在本系统中，卡尔曼滤波被用来处理由FDC2214模块收集的原始数据，提高数据的准确性。 5. **模糊算法**：模糊逻辑系统用于处理不确定性和模糊性的问题。在这里，系统利用最大隶属度法定义了电容值与纸张数的模糊关系，通过建立模糊规则控制表和模糊查询表，实现了对纸张计数的智能判断，提高了判断的精确度。 6. **电容模拟值与纸张数的对应关系**：在校准模式下，系统通过实验确定了电容值与纸张数量之间的关系，为后续的纸张计数提供了理论基础。 7. **短路判断与实时数据处理**：系统能够识别两极板之间的短路情况，并读取多组实时数据。通过对这些数据的分析，系统可以将它们归类到特定的模拟区间，从而找到最可能的纸张数估计值，减少误差。 这篇论文展示了如何结合现代嵌入式技术、实时操作系统、传感器技术、信号处理算法以及人机交互手段，设计出一种可靠的纸张计数系统，对于相关领域的研究和应用具有很高的参考价值。