专利摘要

专利摘要

本实用新型是一种基于电容式传感器的纸张计数显示装置，包括电容传感器模块、单片机模块、外围模块、显示模块、测量模块。其中，电容传感器模块采集测量模块规定区域里的电容值，待单片机读取；单片机模块包括STM32f103zet6芯片、电源电路、时钟晶振电路、复位电路以及保证自校准和计数过程正常进行的按键电路、蜂鸣器电路，单片机将接收的数据进行数据处理然后用显示模块显示数值；外围模块包括电源模块和稳压模块，电源模块给整个装置供电，稳压模块将输入的电压稳定到3.3V；显示模块接收单片机传送的数据并显示；测量模块用来放置待测量的纸张。本实用新型克服了价格高、算法复杂、操作困难的缺点，在抗干扰方面也有了很大的提升。

权利要求

1.一种电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，包括电容传感器模块、单片机模块、外围模块、显示模块、测量模块；

外围模块包括电源模块和稳压模块，稳压模块包括稳压模块W1和稳压模块W2,电源模块的VCC引脚通过导线和稳压模块W1的Vin引脚相连，电源模块的GND引脚和稳压模块W1的GND引脚相连，稳压模块W1上的Vout引脚和稳压模块W2上的Vin引脚相连，稳压模块W2上的Vout引脚通过开关和单片机模块上的VCC引脚相连，稳压模块W2上的GND引脚和单片机模块上的GND相连，给单片机供3.3V的电压，电容传感器模块的VCC供电引脚和单片机模块上的VCC引脚相连，电容传感器模块的GND和单片机模块的GND相连，电容传感器模块的SD引脚和单片机模块的PE3引脚相连，电容传感器的ADDR引脚和单片机模块的PE2引脚相连，电容传感器模块的SDA引脚和单片机模块的PE1引脚相连,电容传感器模块的SCL引脚和单片机模块的PE0引脚相连，电容传感器模块的CH0引脚和测量模块的1引脚相连，电容传感器模块的CH1引脚和测量模块的2引脚相连，单片机模块通过IIC读写操作实现对电容传感器的控制，并读取电容传感器模块采集到的电容值，显示模块的VDD供电引脚和单片机模块的VCC引脚相连，显示模块的GND和单片机模块的GND相连,显示模块的SCK脚和单片机模块的PD2引脚相连，显示模块的SDA引脚和单片机模块的PD3引脚相连,显示模块的RES引脚和单片机模块的PD0引脚相连,显示模块的DC引脚和单片机模块的PD1引脚相连,显示模块的CS引脚和单片机模块的GND相连,单片机模块通过SPI读写操作实现对显示模块的控制,并将数据显示在显示模块上。

2.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，所述电容传感器模块采用FDC2214芯片。

3.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，所述单片机模块采用STM32f103zet6单片机。

4.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，所述外围模块，包括电源模块和稳压模块，电源模块输出的电压为7.2V，稳压模块采用AMS1117-5.0和AMS1117-3.3。

5.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，所述显示模块采用OLED显示屏。

6.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，所述测量模块为两块平行单面覆铜板，其中有铜箔的平面相对，两块覆铜板均为100mm*100mm的正方形。

7.根据权利要求1所述的基于电容式传感器的纸张计数显示装置，其特征在于，系统结构简单，只有几个模块简单的连接；动作时需要能量低，适宜用来解决输入能量低的测量问题；动态特性好，电容传感器的相对变化量只受线性和其它实际条件的限制，所以系统的测量结果更加准确。

说明书

技术领域

本实用新型属于纸张计数技术领域，具体涉及一种基于电容式传感器纸张计数显示装置。

背景技术

在现代生活中，人们无时无刻离不开纸张的使用，作业本、书本是学生必不可少的学习工具；笔记本用来记录各种重大的事件；在企业中，加工产品时往往需要对纸张进行计数；在公司中，打印文件需要纸张。由此可见纸张的重要性，但是如果不能提前知道纸张的数目，那将造成巨大的浪费。古老的计数装备基本上都是采用机械结构，这种装备计数速度慢、成本高、体积大，并且对于一些厚度很薄或是破损的纸张不便于测量，而现代人们发明出依据图像处理、摄像头等技术对纸张数目进行测量，推动了纸张计数技术领域的发展，但这些技术对硬件要求较高，并且图像处理后的准确性不高，因此，需要基于电容式传感器的纸张计数显示装置。

现有技术中，测量纸张数目的设备很多，有专门测量钱币数目的验钞机，有专门测量纸张数目的纸张厚度测量仪，有机器视觉的纸张计数方法，有灰度图像处理的纸张计数算法等等，算法复杂，抗干扰能力差，而基于电容式传感器的纸张计数显示装置具有自校准功能，针对任何薄片都能够先进行新的自校准，然后根据新的电容值得出薄片数目，大大地提高了实用率。

发明内容

为了解决现有技术问题，制作出了一种基于电容式传感器的纸张计数显示装置。

本实用新型的目的可用以下技术方案实现：基于电容式传感器的纸张计数显示装置，包括电容传感器模块、单片机模块、外围模块、显示模块、测量模块；其中，电容传感器模块采集测量模块有效区域里的电容值，将采集到的数据发送给单片机；单片机模块采用STM32f103zet6单片机，其中包括保证处理器正常工作的电源电路、时钟晶振电路和复位电路以及保证自校准和计数过程正常进行的按键电路、蜂鸣器电路，单片机将所接收的电容数据转换为实际电容值，经过数据处理后，通过显示模块显示纸张数目；外围模块包括电源模块和稳压模块，电源模块给装置供电，稳压模块将输入的电压稳定到3.3V；显示装置接收单片机传送的数据并显示在显示屏上；测量模块用来放置待计数的纸张。

各个模块与单片机模块的连接：外围模块包括电源模块和稳压模块，稳压模块包括稳压模块W1和稳压模块W2,电源模块的VCC引脚通过导线和稳压模块W1的Vin引脚相连，电源模块的GND引脚和稳压模块W1的GND引脚相连，稳压模块W1上的Vout引脚和稳压模块W2上的Vin引脚相连，稳压模块W2上的Vout引脚通过开关和单片机模块上的VCC 引脚相连，稳压模块W2上的GND引脚和单片机模块上的GND相连，给单片机供3.3V的电压，电容传感器模块的VCC供电引脚和单片机模块上的VCC引脚相连，电容传感器模块的GND和单片机模块的GND相连，电容传感器模块的SD引脚和单片机模块的PE3引脚相连，电容传感器的ADDR引脚和单片机模块的PE2引脚相连，电容传感器模块的SDA引脚和单片机模块的PE1引脚相连,电容传感器模块的SCL引脚和单片机模块的PE0引脚相连，电容传感器模块的CH0引脚和测量模块的1引脚相连，电容传感器模块的CH1引脚和测量模块的2引脚相连，单片机模块通过IIC读写操作实现对电容传感器的控制，并读取电容传感器模块采集到的电容值，显示模块的VDD供电引脚和单片机模块的VCC引脚相连，显示模块的GND和单片机模块的GND相连,显示模块的SCK脚和单片机模块的PD2引脚相连，显示模块的SDA引脚和单片机模块的PD3引脚相连,显示模块的RES引脚和单片机模块的 PD0引脚相连,显示模块的DC引脚和单片机模块的PD1引脚相连,显示模块的CS引脚和单片机模块的GND相连,单片机模块通过SPI读写操作实现对显示模块的控制,并将数据显示在显示模块上。

装置中电容传感器模块与测量模块的两块平行覆铜板连接，覆铜板单面覆有铜箔，其中有铜箔的平面相对。

本装置使用的电容传感器模块采用FDC2214芯片，FDC2214芯片在高噪声环境下也能维持性能不变，较为稳定。

本装置使用的单片机模块采用STM32f103zet6，STM32f103zet6拥有高的运算速度及高的指令执行效率，价格相对较低，性价比高。

本装置的外围模块包括电源模块和稳压模块，电源模块提供7.2V电压，稳压模块将输入的电压先降到5.0V再降到3.3V。其中，稳压模块采用AMS1117系列，包括AMS1117-5.0和AMS1117-3.3，使用方便，且价格较低。

本装置使用的显示模块采用OLED显示屏，界面显示当前电容值、当前使用模式以及测量出的纸张数目。OLED显示屏在低功耗、高色域、宽视角、可弯曲、更薄更轻、可透明方面有显著的优势。

本实用新型涉及纸张测量技术领域，具体的操作是，装置里没有纸张的前提下轻轻放置上板使上下两极板接触后开机，开机后电容传感器模块和其他模块自行进行初始化，初始化完成后在OLED显示屏上显示主页面，依据蜂鸣器是否发出响声检测装置是否短路和断路，若蜂鸣器发出声音，属于短路状态，正常进行，若蜂鸣器没有声音，属于断路状态，则说明装置连接有问题需检查装置连接，修整完毕后，用按键控制选择自校准模式，抬起重物支架，将一张待测量纸张放入两极板之间进行自校准即可，放平后按下校准按键，此时单片机中便被存储当前纸张的电容值，且此值掉电不丢失便于多次使用；选择测量模式，随意放任何数目的纸张在两极板之间，按下测量按键，系统会读取出当前电容值，将此值与系统自校准所记录的电容值进行一一对比，有最小差值的电容值对应的纸张数目便是当前纸张数目，并将纸张数显示在OLED显示屏上，从而实现纸张计数功能。

本装置系统结构简单，只有几个模块简单的连接；动作时需要能量低，适宜用来解决输入能量低的测量问题；动态特性好，电容传感器的相对变化量只受线性和其它实际条件的限制，所以系统的测量结果更加准确。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出了一种新的纸张计数方案，采用的电容传感器不受光照等环境的影响，克服了现有技术成本高、体积大、不稳定、操作困难的缺点，提高了准确度和稳定性，便于应用和推广。

附图说明

图1为本实用新型纸张计数系统结构图。

图2为本实用新型的电路整体连接图。

图3为本实用新型系统流程图。

图4为FDC2214部分控制流程图。

图5为OLED控制流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术问题，实用新型了一种基于电容式传感器的纸张计数显示装置。

本实用新型包括电容传感器模块、单片机模块、外围模块、显示模块、测量模块。

各个模块与单片机模块的连接：外围模块包括电源模块和稳压模块，稳压模块包括稳压模块W1和稳压模块W2,电源模块的VCC引脚通过导线和稳压模块W1的Vin引脚相连，电源模块的GND引脚和稳压模块W1的GND引脚相连，稳压模块W1上的Vout引脚和稳压模块W2上的Vin引脚相连，稳压模块W2上的Vout引脚通过开关和单片机模块上的VCC 引脚相连，稳压模块W2上的GND引脚和单片机模块上的GND相连，给单片机供3.3V的电压，电容传感器模块的VCC供电引脚和单片机模块上的VCC引脚相连，电容传感器模块的GND和单片机模块的GND相连，电容传感器模块的SD引脚和单片机模块的PE3引脚相连，电容传感器的ADDR引脚和单片机模块的PE2引脚相连，电容传感器模块的SDA引脚和单片机模块的PE1引脚相连,电容传感器模块的SCL引脚和单片机模块的PE0引脚相连，电容传感器模块的CH0引脚和测量模块的1引脚相连，电容传感器模块的CH1引脚和测量模块的2引脚相连，单片机模块通过IIC读写操作实现对电容传感器的控制，并读取电容传感器模块采集到的电容值，显示模块的VDD供电引脚和单片机模块的VCC引脚相连，显示模块的GND和单片机模块的GND相连,显示模块的SCK脚和单片机模块的PD2引脚相连，显示模块的SDA引脚和单片机模块的PD3引脚相连,显示模块的RES引脚和单片机模块的 PD0引脚相连,显示模块的DC引脚和单片机模块的PD1引脚相连,显示模块的CS引脚和单片机模块的GND相连,单片机模块通过SPI读写操作实现对显示模块的控制,并将数据显示在显示模块上。

上述电容传感器与测量模块的两块平行覆铜板连接，覆铜板单面覆有铜箔，其中有铜箔的平面相对，两块覆铜板均为100mm*100mm的正方形，纸张放在两覆铜板之间，两覆铜板分别和电容传感器模块上的CH0引脚和CH1引脚相连，FDC2214芯片读取覆铜板采集到的电容值，并将其发送给单片机。

理论原理：常见的平行板电容器，电容值为C＝εr*S/d，其中，εr为极板间介质的介电常数，S是极板的正对面积，d是两极板之间的距离。当电容传感器用于测量其他物理量时，必须进行预变换，将被测参数转换成d，S或εr的变化。将系统设计成两线制平行极板结构，变量中S确定，变量只剩下d，在两极板间添加纸张，增加d，继而计算出电容。

根据FDC2214原理，在芯片每个检测通道的输入端连接一个电感和电容，组成LC电路，被测电容传感端与LC电路相连接，将产生一个振荡频率，根据该频率值可计算出被测电容值。FDC2214的传感平面为覆铜板，当纸张接近该覆铜板有铜箔的一面时，传感端的电容值发生了变化，这就会导致LC电路振荡频率的变化，从而得到相应的电容值。该装置具有低成本、低功耗、计数精准的特点。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

一种基于电容式传感器的纸张计数显示装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。