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FDC2214纸张计数显示装置原理图STM32源程序 2019电子设计大赛F题

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ID:273434 发表于 2020-10-18 20:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
内容包含2019一些大赛题目，以及相关的了解。主要是F题电容的程序实现，采用F4系列单片机，有FDC2214的模块的原理图和PCB。分享给大家。

Altium Designer画的原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)
51hei.png 51hei.png 51hei.png

单片机源程序如下:
  1. #include "delay.h"
  2. #include "sys.h"
  3. #include "usart.h"
  4. #include "myiic.h"
  5. #include "FDC2X2X_CMD.h"
  6. #include "FDC2214.h"

  8. #include "led.h"
  9. #include "key.h"
  10. #include "oled.h"
  11. #include "beep.h"
  12. #include "exti.h"
  13. #include "24cxx.h"

  15. #define ROUND_TO_UINT16(x)   ((uint16_t)(x)+0.5)>(x)? ((uint16_t)(x)):((uint16_t)(x)+1) //将浮点数x四舍五入为uint16_t
  16. #define MAX_SIZE   100                                //最大容量---纸张数
  17. #define GAP_MS   50                                        //校准测量采样时间间隔
  18. #define DATA_ACQUIRE_NUMBER 20                //数据采集数
  19. #define CH 1                                                //通道数
  20. #define duty_wideth        0.5                                //滤波窗宽度调整系数


  23. u8 Flag_Work=0,Flag_Calibration=0;                        //Flag_Work   :工作标志位。Flag_Work=0，设备处于待机状态；Flag_Work=1，设备处于测量状态。
  24. float Cap;                                                                        //Cap         :设备两极板间电容值，屏幕上实时显示
  25. int Paper_Number;                                                        //Paper_Number:设备最终计算得到的A4纸张数
  26. __align(4) u8 dtbuf[50];                                           //打印缓存器  __align(4)

  28. float Data_Raw[DATA_ACQUIRE_NUMBER],Data_Level[MAX_SIZE],data_acquire[DATA_ACQUIRE_NUMBER];

  30. //排序函数
  31. void bubble(float a[],int n)
  32. {
  33.     int i,j;
  34.     for(i=0; i<n-1; i++)
  35.     {
  36.         for(j=n-1; j>i; j--)
  37.         {
  38.             if(a[j]<a[j-1])
  39.             {
  40.                 float t=a[j];
  41.                 a[j]=a[j-1];
  42.                 a[j-1]=t;
  43.             }
  44.         }
  45.     }
  46. }

  48. //短路检测函数
  49. void Danger_Test()
  50. {
  51.     if(Cap<0)
  52.     {
  53.         OLED_ShowString(0,0,"   Danger !!!   ",16);

  55.         BEEP=1;
  56.     }
  57. }


  60. //启动测量函数
  61. void Start_Measure()
  62. {
  63.     int i,j,k,index_min=0,counter,sum_effective;
  64.     float variance_high,variance_low,sum_div_sqr,div,div_sqr,sum,baseline,div_min,div_max,high_limit,low_limit,average_effective,data_measure_effective[MAX_SIZE];
  65.     if(Flag_Work==1)        //如果KEY1按键按下，触发外部中断（工作标志位置1），进入此程序，程序进入测量状态
  66.     {
  67.         LED1=0;                                //LED1：测量指示灯

  69.         for(i=0; i<DATA_ACQUIRE_NUMBER; i++)
  70.         {
  71.             Cap=FDC2214_read_CHx(CH);                //Cap为设备所采的电容值
  72.             data_acquire[i]=Cap;
  73.             delay_ms(GAP_MS);
  74.         }


  77.         bubble(data_acquire,DATA_ACQUIRE_NUMBER);

  79.         for(j=0; j<DATA_ACQUIRE_NUMBER; j++)
  80.         {
  81.             sum+=data_acquire[j];
  82.         }
  83.         baseline=sum/(float)DATA_ACQUIRE_NUMBER;

  85.         div_min=(float)duty_wideth*(baseline-data_acquire[0]);
  86.         div_max=(float)duty_wideth*(data_acquire[DATA_ACQUIRE_NUMBER-1]-baseline);

  88.         high_limit=baseline+div_max;
  89.         low_limit=baseline-div_min;

  91.         counter=0;
  92.         sum_effective=0.0f;


  95.         for(k=0; k<DATA_ACQUIRE_NUMBER; k++)
  96.         {
  97.             Cap=FDC2214_read_CHx(CH);
  98.             delay_ms(GAP_MS);
  99.             if((Cap>low_limit)&&(Cap<high_limit))
  100.             {
  101.                 data_measure_effective[counter]=Cap;
  102.                 sum_effective+=Cap;
  103.                 counter++;
  104.             }
  105.         }

  107.         average_effective=sum_effective/(float)counter;

  109.         for(i=0; i<MAX_SIZE; i++)
  110.         {
  111.             if(average_effective>Data_Level[i])
  112.                 break;
  113.         }



  117.         sum_div_sqr=0.0f;
  118.         for(j=0; j<counter; j++)
  119.         {
  120.             div=data_measure_effective[j]-Data_Level[i-1];
  121.             if(div<0)
  122.                 div=-div;
  123.             else div=div;
  124.             div_sqr=div*div;
  125.             sum_div_sqr+=div_sqr;
  126.         }
  127.         variance_high=sum_div_sqr/(float)counter;


  130.         for(j=0; j<counter; j++)
  131.         {
  132.             div=data_measure_effective[j]-Data_Level[i];
  133.             if(div<0)
  134.                 div=-div;
  135.             else div=div;
  136.             div_sqr=div*div;
  137.             sum_div_sqr+=div_sqr;
  138.         }
  139.         variance_low=sum_div_sqr/(float)counter;


  142.                 if(i>=1)
  143.                        
  144.         {
  145.                         if(variance_high>variance_low)
  146.                                 index_min=i;
  147.                         else
  148.                                 index_min=i-1;
  149.                 }


  152.         Paper_Number=index_min+1;                        //下标+1得到纸张数



  156.         OLED_ShowNum(0,4,Paper_Number,10,16);        //OLED显示纸张数

  158.         BEEP=1;
  159.         delay_ms(500);
  160.         BEEP=0;
  161.         LED1=1;
  162.         Flag_Work=0;      //将工作标志位置0，测试仪进入待机状态
  163.     }
  164. }



  168. //校准函数
  169. void Calibration()
  170. {
  171.     int i,j,k,counter;
  172.     float sum,sum_effective,baseline,high_limit,low_limit,div_min,div_max;

  174.     Flag_Calibration=0;                //校准标志位，KEY2按键置1，相当于确定
  175.     OLED_ShowString(0,0,"   Calibration  ",16);

  177.     for(i=0; i<MAX_SIZE; i++)                //循环校准不同数量纸的电容值
  178.     {
  179.         sprintf((char *)dtbuf,"Place %d paper.",i+1);
  180.         OLED_ShowString(0,2,dtbuf,16);
  181.         OLED_ShowString(0,6,"  Press KEY2 !!!",16);
  182.         while(Flag_Calibration==0)
  183.         {
  184.             Cap=FDC2214_read_CHx(CH);
  185.             sprintf((char *)dtbuf,"Cap:%4.4f  pF",Cap);
  186.             OLED_ShowString(0,4,dtbuf,16);
  187.         }
  188.         sum=0;



  192.         for(j=0; j<DATA_ACQUIRE_NUMBER; j++)                                                //采集DATA_ACQUIRE_NUMBER次数据并取平均值存入AT24C02
  193.         {
  194.             Cap=FDC2214_read_CHx(CH);
  195.             Data_Raw[j]=Cap;
  196.             delay_ms(GAP_MS);
  197.         }

  199.         bubble(Data_Raw,DATA_ACQUIRE_NUMBER);

  201.         for(j=0; j<DATA_ACQUIRE_NUMBER; j++)
  202.         {
  203.             sum+=Data_Raw[j];
  204.         }
  205.         baseline=sum/(float)DATA_ACQUIRE_NUMBER;

  207.         div_min=(float)duty_wideth*(baseline-Data_Raw[0]);
  208.         div_max=(float)duty_wideth*(Data_Raw[DATA_ACQUIRE_NUMBER-1]-baseline);

  210.         high_limit=baseline+div_max;
  211.         low_limit=baseline-div_min;

  213.         counter=0;
  214.         sum_effective=0.0f;


  217.         for(k=0; k<DATA_ACQUIRE_NUMBER; k++)
  218.         {
  219.             Cap=FDC2214_read_CHx(CH);
  220.             delay_ms(GAP_MS);
  221.             if((Cap>low_limit)&&(Cap<high_limit))
  222.             {
  223.                 sum_effective+=Cap;
  224.                 counter++;
  225.             }
  226.         }

  228.         Data_Level[i]=sum_effective/(float)counter;
  229.                
  230.                 if(i==0)
  231.                 {
  232.                         storFloatData DATA_LEVEL= { Data_Level[i] };          //向AT24C02写入数据
  233.                         Storage_WriteFloatNum(4*i,DATA_LEVEL);
  234.                         BEEP=1;
  235.                         delay_ms(500);
  236.                         BEEP=0;
  237.                 }
  238.                
  239.         if(i>=1)
  240.         {
  241.             if(Data_Level[i]<Data_Level[i-1])
  242.             {
  243.                 storFloatData DATA_LEVEL= { Data_Level[i] };          //向AT24C02写入数据
  244.                 Storage_WriteFloatNum(4*i,DATA_LEVEL);
  245.                 BEEP=1;
  246.                 delay_ms(500);
  247.                 BEEP=0;
  248.             }
  249.             else
  250.             {
  251.                 i=i-1;
  252.                 BEEP=1;
  253.                 delay_ms(200);
  254.                 BEEP=0;
  255.                 delay_ms(200);
  256.                 BEEP=1;
  257.                 delay_ms(200);
  258.                 BEEP=0;
  259.             }
  260.         }
  261.         Flag_Calibration=0;
  262.     }
  263.     OLED_Clear();
  264.     OLED_ShowString(0,2,"Calibration OK!!",16);
  265.     BEEP=1;                                                                                //校验通过后蜂鸣器响2秒
  266.     delay_ms(2000);
  267.     BEEP=0;
  268.     OLED_Clear();
  269. }

  271. //循环读取AT24C02数据函数
  272. void Read_AT24C02()
  273. {
  274.     int i;
  275.     for(i=0; i<MAX_SIZE; i++)
  276.     {
  277.         storFloatData DATA=Storage_ReadFloatNum(4*i);
  278.         Data_Level[i]=DATA.value;                                                        //录入到Data_Level数组
  279.     }
  280. }

  282. int main()
  283. {
  284.     delay_init(168);            //延时函数初始化
  285.     uart_init(115200);                 //串口初始化为115200

  287.     LED_Init();
  288.     KEY_Init();
  289.     BEEP_Init();
  290.     OLED_Init();
  291.     EXTIX_Init();
  292.     AT24CXX_Init();
  293.     FDC2214_Init();

  295.     Read_AT24C02();                        //上电复位后读取AT24C02中存储的纸张数的电容值均值(做比对参考电容值)
  296.     OLED_Clear();
  297.     while(1)
  298.     {
  299.         Cap=FDC2214_read_CHx(CH);             //读取电容值

  301.         //----------OLED第一行显示内容-------------//
  302.         OLED_ShowString(0,0,"|Paper  Counter|",16);
  303.         //----------OLED第二行显示内容-------------//
  304.         OLED_ShowString(0,2,"----------------",16);
  305.         //----------OLED第三行显示内容-------------//实时电容值
  306.         sprintf((char *)dtbuf,"Cap:%4.4f",Cap);
  307.         OLED_ShowString(0,4,dtbuf,16);
  308.         OLED_ShowString(112,4,"pF",16);
  309.         //----------OLED第四行显示内容-------------//纸张数
  310.         OLED_ShowString(0,6,"Number:",16);
  311.         OLED_ShowNum(56,6,Paper_Number,9,16);
  312.         if(Flag_Calibration==1)                //如果KEY2键按下，触发中断进入校准状态，不能退出（可复位重新开始）
  313.         {
  314.             Calibration();                        //校准函数
  315.             Flag_Calibration=0;
  316.         }
  317.         LED0=0;                                //LED0：待机指示灯--待机状态常亮
  318.         BEEP=0;                                //蜂鸣器，待机状态不响
  319.         Danger_Test();                //短路检测
  320.         Start_Measure();        //启动测量
  321.     }
  322. }
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ID:786920 发表于 2020-12-3 17:50 | 显示全部楼层
有实物展示吗
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ID:901785 发表于 2021-4-21 08:05 | 显示全部楼层
编译出来有两个错误呀
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ID:497515 发表于 2021-7-17 10:04 | 显示全部楼层
不能用，后面读的通道地址返回的数据都是0
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