王 鑫，张子轩 ，张雨鑫，张昊博，王 杰，李鹏海，宋立红

(1.天津理工大学，天津 300384；2.天津启诚伟业科技有限公司，天津 300190)

0 引言

在工业生产和日常生活中，经常会遇到需要对纸张进行计数的情况。传统纸张计数是采用人工方法测量纸张堆叠后总厚度除以单张纸的厚度四舍五入计算，费时费力又不精确[1]。后来随着技术发展，出现了图像、超声波、红外、电磁和射线等方法进行纸张数量测量，大都结构复杂，成本高昂[2]。FDC2214芯片具有强抗电磁干扰且功耗低的特点，能够适应多种物体电容值的测量[3]。基于C语言的高性能低功耗32位单片机STM32在软件编程上灵活快速[4]。卡尔曼滤波算法能很好地解决系统噪声问题[5]，近年来在目标跟踪、人脸识别、图像分割和图像边缘检测等多个领域应用效果显著。

文中通过采集纸张两侧极板上不同厚度的电容，然后用单片机编程实现离散型卡尔曼滤波对采集的电容值进行平滑处理，可进一步提高抗干扰性。经过多次自校准学习和实验验证后，本方案的系统具有成本低、快速、稳定的纸张计数能力。

1 硬件设计

设计的纸张计数测量系统主要由STM32F103ZET6主控芯片、FDC2214电容传感器模块、OLED显示模块、语音播报模块、电源模块、降压模块、单面覆铜板压片组成。FDC2214将数字电容转换器输出的数字量信号通过IIC传送给STM32F103ZET6最小系统，通过STM32F103ZET6最小系统来储存FDC2214电容传感器测量的电容值，进而通过卡尔曼滤波算法精确计算出当前纸张数量下的电容值。同时调用OLED显示模块字库，通过I/O接口接收数据并显示。……