一种具有显示功能的纸张计数系统

技术领域：

本发明涉及印刷复制行业及日常生活中的纸张页数查点技术领域，特别涉及一种具有显示功能的纸张计数系统。

背景技术：

在实际的生产和生活中，人们经常需要对纸张页数进行快速查点，因此，设计一款快速查点纸张数量的系统具有重要意义。

目前国内纸张计数系统主要分两种，一种是采用机械式计数方法的计数系统，此类系统不仅对纸张的尺寸有要求，同时还伴随噪声大、速度有限、容易造成纸张磨损以及计算精度不高等问题；另一种是采用超声波、射线或图像灰度采集方法的计数系统，此类系统存在传感设备价格昂贵以及对图像采集设备要求高、成本高的问题。因此设计一种简单的纸张计数显示系统有着一定的实际应用价值。

发明内容：

本发明目的在于：提供一种具有精确快速计算出纸张数量并具有显示结果功能的系统，既能够弥补传统机械式计数系统存在的噪声大、速度有限、容易造成纸张磨损以及计算精度不高等不足，又能够避免因超声波、射线、图像灰度采集计数方法的计数系统中采用的价格昂贵的传感设备以及设备要求过高的图像采集设备带来的成本高等问题。

本发明是这样实现的：一种具有显示功能的纸张计数系统，包括纸张计数装置、测量电容值模块、主控板模块、按键电路、电源模块、短路检测电路以及显示模块；纸张计数装置包括：上夹板、下夹板、第一滑动轴、第二滑动轴、第三滑动轴、第四滑动轴、极板A、极板B、重物、底座、导线A、导线B、上导线凹槽、下导线凹槽；测量电容值模块包括FDC2214 电容传感器和LC谐振电路；主控板模块由STM32F103作为MCU；电源模块包括电源电路和USB供电模块；短路检测电路包括短路提示小灯电路和蜂鸣器电路；显示模块包括4脚 OLED显示屏；纸张计数装置与测量电容值模块连接。主控板模块分别与测量电容值模块、按键电路和显示模块连接。所述电源模块分别与主控模块、测量电容值模块、按键电路模块和显示模块连接。所述短路检测电路与主控板模块连接。

所述纸张计数装置包括：上夹板、下夹板、第一滑动轴、第二滑动轴、第三滑动轴、第四滑动轴、极板A、极板B、重物、底座、导线A、导线B、上导线凹槽、下导线凹槽；上夹板与下夹板结构相同，均为矩形，并保持平行,上下夹板四角设有穿过滑动轴的孔洞，在上夹板之间处设有四个滑动轴，分别为第一滑动轴、第二滑动轴、第三滑动轴、第四滑动轴。设置滑动轴的主要功能是保证上夹板和下夹板的活动范围固定，同时也保证了极板A与极板 B的位置对齐。四个滑动轴分别穿过上夹板及下夹板，并且滑动轴上设有螺母，用于固定四个滑动轴，以保证四个滑动轴与上夹板和下夹板的位置不会发生偏移；极板A和极板B是两块材料相同、尺寸完全一样的铜板,极板A紧贴上夹板内侧，极板B紧贴下夹板内侧，并位于极板A的正下方；上夹板的外侧，设有一个重物，其功能是保证被测纸紧密夹在上下极板之间，确保测量电容值准确；下夹板的外侧设有底座，其功能是保证装置底部平整；导线A焊接在极板A侧边，并且沿着上夹板提前预留好的上导线凹槽将导线放入，导线A另一侧接入测量电容值模块；导线B焊接在极板B侧边，同样沿着下夹板提前预留好的下导线凹槽将导线放入，与导线A结构一致，并将导线B另一侧接入测量电容值模块。

所述上夹板的外侧即面向天空的一侧设有一个重物，则内侧即为另一侧；下夹板的外侧即贴地面的一侧设有底座，则内侧即为与上夹板内侧相对的一侧。

所述上导线凹槽和下导线凹槽是分别在上夹板和下夹板上设有一个可以放进导线的凹槽，其功能是保证极板A和极板B的表面平整，以此保证极板A和极板B以及上夹板和下夹板间的距离是相等的，使得在测量纸张数量时，紧贴着纸张的极板A和极板B以及上夹板和下夹板间没有凸起，保持平整，确保测量精度。

所述测量电容值模块包括FDC2214电容传感器和LC谐振电路，在FDC2214电容传感器每个检测通道的输入端连接电感L1和电容C1，组成LC谐振电路，被测电容传感端与LC 谐振电路相连接，将产生一个振荡频率，主控板模块通过串口实时读取测量电容值模块发出的频率值，并计算出被测电容值。该模块的主要功能是通过被计算出的电容值推算出该电容值与测量纸张数量的关系，从而实现纸张计数。测量电容值模块提供两个通道，给使用者预留出一个备用通道。

所述主控板模块由STM32F103作为MCU，该模块主要功能为收集信息，并且对数据进行整理计算，从而推算出该电容值与测量纸张数量的关系，得出纸张数量，并驱动现实模块显示最终纸张数量。

所述按键电路包括启动按键、key1开始测量键、key2进入校准键，key3、key4保留键，按键与STM32F103相连。该模块主要功能是接到使用者启动系统、开始测量和纸张校准的指令。

所述电源模块，包括电源电路和USB供电模块，电源电路是利用变压器和桥式整流电路将220v电压转变为3.3v供给MCU,USB供电模块是使用USB接口直接供电。电源模块的主要功能是为整个电路和主控板模块提供电量。

所述短路检测电路包括，短路提示小灯电路和蜂鸣器电路；小灯提示电路包括短路提示小灯LED3,备用小灯LED2，电阻R5,电阻R6。电阻R5、R6，阻值510欧，电阻用来保护小灯，防止电流太大使小灯损坏；蜂鸣器电路包括，有源蜂鸣器，NPN三极管和电阻R4。短路检测时将两个极板紧贴，系统判断是否电路短路，如短路则显示模块显示“短路”，短路提示小灯LED3点亮，蜂鸣器响起。短路检测电路的功能是提示使用者错误操作，避免系统损害的问题。

所述显示模块包括4脚OLED显示屏，OLED显示屏与STM32F103相连。该模块主要功能是显示被测纸张数量和是否短路的信息。

与现有技术相比，本发明提供的一种具有显示功能的纸张计数系统具备以下有益效果：

(1)纸张计数装置的上下夹板以及底座使用PVC材料，价格低廉，用途广泛。

(2)纸张计数装置整体结构简单，便于维修。

(3)纸张计数装置利用滑动轴及螺母固定保证上下夹板保持平行，既保证两极板位置始终保持上下对齐，又保证了测量精度。

(3)电路采取冗余设计，实际使用中如出现某一部分元件损坏或电路故障，则可以及时切换至冗余部件，保证系统正常使用。

附图说明：

图1为本发明一种具有显示功能的纸张计数系统的系统总框图；

图2为本发明纸张计数装置结构示意图；

图3为本发明一种具有显示功能的纸张计数系统的程序流程图。

图中标记：

图1：1-纸张计数装置，2-测量电容值装置，2-1FDC2214电容传感器，2-2LC谐振电路， 3-主控板模块，4-按键电路，5-电源模块，5-1电源电路，5-2USB供电模块，6-短路检测电路，6-1短路提示小灯电路，6-2蜂鸣器电路，7-显示模块。

图2：1-1上夹板，1-2下夹板，1-3第一滑动轴，1-4第二滑动轴，1-5第三滑动轴， 1-6第四滑动轴，1-7极板A，1-8极板B，1-9重物，1-10底座，1-11导线A，1-12导线B， 1-13上导线凹槽，1-14下导线凹槽。

具体实施方式

实施例：

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便本技术领域的技术人员理解。

如图1所示，一种具有显示功能的纸张计数系统，包括纸张计数装置1、测量电容值模块2、主控板模块3、按键电路4、电源模块5、短路检测电路以及显示模块6；纸张计数装置包括：上夹板1-1、下夹板1-2、第一滑动轴1-3、第二滑动轴1-4、第三滑动轴1-5、第四滑动轴1-6、极板A 1-7、极板B 1-8、重物1-9、底座1-10、导线A 1-11、导线B 1-12、上导线凹槽1-13、下导线凹槽1-14；测量电容值模块2包括FDC2214电容传感器2-1和LC谐振电路2-2；主控板模块3由STM32F103作为MCU；电源模块5包括电源电路5-1和USB供电模块5-2；短路检测电路6包括短路提示小灯电路6-1和蜂鸣器电路6-2；显示模块7包括 4脚OLED显示屏；纸张计数装置1与测量电容值模块2连接。主控板模块3分别与测量电容值模块2、按键电路4和显示模块7连接。所述电源模块5分别与主控模块3、测量电容值模块2、按键电路模块4和显示模块7连接。所述短路检测电路6与主控板模块3连接。

如图2所示，纸张计数装置包括；上夹板1-1，下夹板1-2，第一滑动轴1-3，第二滑动轴1-4，第三滑动轴1-5，第四滑动轴1-6，极板A 1-7，极板B 1-8，重物1-9，底座1-10，导线A1-11，导线B 1-12，上导线凹槽1-13，下导线凹槽1-14；上夹板1-1与下夹板1-2结构相同，均为矩形，并保持平行,上、下夹板四角设有穿过滑动轴的孔洞，在上、下夹板之间处设有四个滑动轴，分别为第一滑动轴1-3，第二滑动轴1-4，第三滑动轴1-5，第四滑动轴 1-6。设置滑动轴的功能是保证上夹板1-1和下夹板1-2的活动范围固定，同时也保证了极板 A 1-7与极板B 1-8的位置对齐。四个滑动轴分别穿过上夹板及下夹板，并且滑动轴上设有螺母，用于固定四个滑动轴，并保证四个滑动轴与上夹板1-1与下夹板1-2的位置不会发生偏移；极板A1-7和极板B 1-8是两块材料相同、尺寸完全一样的铜板,极板A 1-7紧贴上夹板内侧，极板B1-8紧贴下夹板内侧，并位于极板A 1-7的正下方；上夹板1-1的外侧，设有一个重物1-9，其功能是保证被测纸紧密夹在上、下极板之间，确保测量电容值准确；下夹板1-2的外侧设有底座1-10，保证装置底部平整；导线A 1-11焊接在极板A 1-7侧边，并且沿着上夹板1-1提前预留好的上导线1-13凹槽将导线放入，导线A 1-11另一侧接入测量电容值模块；导线B 1-12焊接在极板B 1-8侧边，同样沿着下夹板提前预留好的下导线槽1-14将导线放入，与导线A 1-11结构一致，导线B 1-12另一侧接入测量电容值模块2。

所述上夹板1-1的外侧即面向天空的一侧设有一个重物1-9，则内侧即为另一侧；下夹板 1-2的外侧即贴地面的一侧设有底座1-10，则内侧即为与上夹板1-1内侧相对的一侧。

所述上导线凹槽1-13和下导线凹槽1-14是分别在上夹板1-1和下夹板1-2上设有一个可以放进导线的凹槽其功能是保证极板A1-7和极板B 1-8的表面平整，以此保证极板A1-7和极板B 1-8以及上夹板1-1和下夹板1-2间的距离是相等的，保证在测量纸张数量时，紧贴着纸张的极板A 1-7和极板B 1-8以及上夹板1-1和下夹板1-2间没有凸起，保持平整，确保测量精度。

所述测量电容值模块2包括FDC2214电容传感器2-1和LC谐振电路2-2，在FDC2214电容传感器2-1每个检测通道的输入端连接电感L1和电容C1，组成LC谐振电路2-2，被测电容传感端2-1与LC谐振电路2-2相连接，将产生一个振荡频率，主控板模块3通过串口实时读取测量电容值模块2发出的频率值，并计算出被测电容值。该模块的主要功能是通过被计算出的电容值推算出该电容值与测量纸张数量的关系，从而实现纸张计数。测量电容值模块提供两个通道，给使用者预留一个备用通道。

所述主控板模块3由STM32F103作为MCU，该模块主要功能是收集信息，并且对数据进行整理计算，从而推算出该电容值与测量纸张数量的关系，得出纸张数量，并驱动现实模块显示最终纸张数量。

所述按键电路4包括启动按键，key1开始测量键、key2进入校准键，key3、key4保留键，按键与STM32F103相连。该模块主要功能是接到使用者启动系统、开始测量和纸张校准的指令。

所述电源模块5，包括电源电路5-1和USB供电模块5-2，电源电路5-1是利用变压器和桥式整流电路将220v电压转变为3.3v供给MCU,USB供电模块5-2是使用USB接口直接供电。

所述短路检测电路6包括，短路提示小灯电路6-1和蜂鸣器电路6-2；小灯提示电路6-1 包括短路提示小灯LED3,备用小灯LED2，电阻R5,电阻R6。电阻R5、R6，阻值510欧，电阻用来保护小灯，防止电流太大，使小灯损坏；蜂鸣器电路6-2包括，有源蜂鸣器，NPN三极管和电阻R4。短路检测时将两个极板紧贴，系统判断是否电路短路，如短路则显示模块7 显示“短路”，短路提示小灯LED3点亮，蜂鸣器响起。短路检测电路6的功能是提示使用者错误操作的作用，避免系统损害的问题。

所述显示模块7包括4脚OLED显示屏，OLED显示屏与STM32F103相连。该模块的功能是显示被测纸张数量，是否短路的信息。

本实施例的一种具有显示功能的纸张计数系统按照以下流程进行工作：

如图3所示，电路通电，按下启动按键，系统进入初始化检测，之后系统开始短路检测，判断极板是否短路，如果是则显示模块7显示“短路”，短路提示小灯LED3点亮，蜂鸣器响起，如果否则系统扫描按键，按下校准键，提示放入纸张进行校准，校准后按下测量按键，启动测量并显示结果，最后系统结束运行。

在进行纸张计数时，用户启动系统，查看是否短路，电路正常后先按下校准按键，进入校准，然后手提重物将上夹板提起，从侧面将纸张放入装置，并使其在极板A1-7和极板B1-8 之间，放下上夹板1-1，使装置压紧纸张，按下开始测量按键，即可得到具体纸张数量。

本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来将，只要各种变化在所附的权利要求限定内和本发明确定的的精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护范围之内。