颜色识别测量装置设计

本文主要介绍颜色识别技术及颜色识别装置的设计过程文章首先介绍了颜色HTCS230AT89C51TCS230AT89C51脉冲信号经单片机、处理、判别，颜色信息最后由四位码管显示出颜色信息。：TCS230；AT89C51；TheDesignOfColorIdentifyThispapermainlyintroducesthedesignandrealizationofthecoloridentificationandcolorrecognitiondevice.Thearticlefirstintroducescoloridentificationtechnologybackground,trendsandapplications;Followedbydiscussionofthethreeprimarycolors,andHofthebasictheoryofthreshold;Introducetheidentificationmethodsofthecolorthisbasiscolorrecognitiondevicedesign.IntroducedtheapplicationTCS230colorsensorcircuitandAT89C51whichisusedinthedesignandthecircuitbasedonTCS230andAT89C51.Inthispaper,colorrecognitionmoduleanddigitaldisyunitaredescribed.Thearticleintroduceshardwareandsoftwaredesignprocessdetailed.Thestabilityofthedeviceusingwhitelightsourceforirradiation,formcolorfilterlightthroughtherecementofdifferentcolors,pulseformingbythecolorsensor.Single-chippulsesignalacquisition,processing,identification,color,lastfourdigitsfromthecolorinformation —引 光与颜 混色的含 三基 颜色的三要 RGB计色制与配色方 GRB颜色空间转换到HSV颜色空间与颜色的.............颜色识别装置的三种方 方案1：三个发光二极管分别发射红蓝绿光来检测颜 方案2：在装置上标记颜色来达到辨别颜色的目 方案3：基于89C51和颜色传感器的颜色识别测量装置基于89C51单片机和颜色传感器的颜色识别方 基于89C51单片机和颜色传感器的颜色识别接口电 二器件介 颜色传感器TCS230的介 TCS230的特 TCS230的结构框 TCS230各引脚的功 TCS230识别颜色的原 AT89C51单片 AT89C51简 AT89C51单片机引脚封 数码显示单 数码显示单元原 数码显示单元的硬件电路 三硬件电 硬件电路的介 硬件电路 四系统框图和软件框 系统框 软件框 五测试与分 注意事 测试与分 误差分 六总 七谢 参考文 能颜色传感器所代替。由于的自身生理原因和疲劳所造成颜色识别的误差已经对到人们的生活中了。例如：馆使用颜分对各类文献进行分类，这样能够极大地质和用途；在医用方面可以较准确的帮助医生判断病因，通过各个不同病变时期诊断病情的发展情况。A/D混色的含颜色可以分为为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，人的眼睛就像一个三色，大由于每个人的眼睛对于相同的单色的感受有不同，如果我们用相同强度的三基色混合时，假设得到白光的强度为100%，这时候人的感受是绿光最亮，红光次之，蓝最弱[1]。饱和度是指彩色的深浅、浓淡程度。对于同调的彩色光，饱和度越高，颜色就越深、色光中没有白光成分，所有谱色光的饱和度都是100％；饱和度为零表示全是白光，没有在彩色电视中，所谓传输彩像，实质上是传输图像中每一个像素的亮度和色度信息RGB，根据三基色原理红蓝绿三种基色按不同的比例混合可以获得各种色彩国际规定下面三种光谱为基色光，波长为700nm的红光作为红基色，波长为564.1nm的绿435.8nm，从配色实验可知配出标准E白光所需RGB三基色光通量比为1：4.5907:0.0601。的绿基色作为一个绿基色单位，并用（G）0.0601lm（B（R（G（BRGB于是一种彩色光的配色方程可以由下式表示： （R（G700nm546.1nm435.8nm1(R)=1cd1(G)=4.5907cd，1(B)=0.0601cd；R、G、B对于等能白光，R=G=B=1，FE白 （1-︳FE白︳ （1- （1-色的比例才是1：1：1。这给我们进行的白平衡调整和亮度的描述提供了法。在后面的RGB转化到HSV的算法中提供了另一种亮度描述方法，在本装置中采用1-4的描述方GRB颜色空间转换到HSV颜色空过HHHSVRGBHSVmax=max(R、G、B)min=min(R、G、B)Delta=max–Ifmax!=0,s=delta/max,elseR=G=B=0,S=0,H=undefinedcolorIfR=max,H=(G-B)/deltaIfG=max,H=2+(B-R)/deltaIfB=max,H=4+(R-G0/deltaIfH<0,HSVHSVHV=S=1VS白色可以减小SVH而VS可以人为指定HH修改方案。本设计H阈值表如1-1所示1-1HH0-30-60-100-140-200-280-方案1：三个发光二极管分别发射红蓝绿光来检测颜方案2：在装置上标记颜色来达到辨别颜色的目方案3：基于89C51单片机和颜色传感器的颜色识别测量装CMOSRGBCMOS数据处理单元包括 单元，颜色参 单元，对比运算单元 判断1）单元作用是定期的对传感器的数据进行颜色参数单元用于各种色彩的标准颜色参数对比运算单元用于 的数据 单元 的标准颜色参数进行对比运算）4判断单元用于判断待测物的拿起、放下，并判断是否有待测物放置在托盘）1．2．4基于89C51单片机和颜色传感器的颜色识别方传感器将反射光信息转换为频率电信号，并发送给数据处理单元的单元；数据处理单元的对比运算单元根据单元所的数据及颜色参数单元数据处理单元的判断单元根据上述颜色判断的结果，生成状态和判断结果1．2．5基于89C51图1- 。89C51TCS230白平衡调整，调整白平衡子程序；否则转到下一步，检测是否需要进行颜色识别。。此方案对发光源没有特殊的要求，传感器只待测物的反射光在颜色识别中，传感器的作用是颜色信号并把颜色信号转换为频率信号，直AD此装置将事先的颜色参数与待测物的颜色数据进行比较来获得颜色识别的 颜色传感器TCS230TCS230TCS230TAOS(TexasAdvancedOptoelectronicSolutions)电同时在单一上还集成了红绿蓝(RGB)三种滤光器是业界第一个有数字兼容接RGBTCS230TTLCMOS10A/DTCS230的结构框118765光电二极SS电流到频SS图2- 图2-1中TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装在单一上集成有64个光16161616在内是交叉排列的，能够最大限度地减16过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。该传感器的典型输出频率范围从2Hz~500kHz，用户还可以通过两个可编程引脚来选择100%、20%2%的输出比例因子，或TCS230表2- LLLLLHLHHLHL无HHHH2-1TCS230S2、S3可以选择不同的滤波器经过电流到频率转换器后输出不同频率的(占空比50%)不同的颜色和光强对应不同频率的还可以通过输出定标控制引脚S0S1择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。频率输出使能引脚可以控制输出的状态当有多个引脚共用微处理器的输入引脚时，也可以作为片选信号；OUT是频率输出引脚，GND是的接地引脚，VCC为提供工作2S0、S1S2、S3[2]。TCS230识别颜色的原TCS230R、G、BRYGV、蓝B、紫P)。根据德国物理学家(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不TCS230255TCS230R、GB10ms)，TCS230出一个比例因子，通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为255。在实际测试时，使用同G和B[4]。AT89C51单片AT89C51简在一片集成电路上集成微处理器、器、I/O接口电路，从而构成了单微1980年，In公司推出MCS—51系列单片机。该系列单片机在内集成有8位CPU、4K字节程序器9（ROM、128字节数据器（RAM、4个8位并行口、1个全双工串行口、21664KB。AT89C512-DIP40VSS（GNDXTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地的输入端控制线引脚（4EA/VPP：内外器选择引脚/片内EPROM（或FLASHROM）编程电压输入引脚；PSEN：外部程序器选通信号输出引脚。I/O（3248P0.0～P0.7:I/OP1.0～P1.7:I/OP2.0～P2.7:一般I/O口引脚或地址总线引脚P3.0～P3.7:I/ODIP20XTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地控制线引脚（1RST：I/O（15P1.0～P1.7:I/OP3.0～P3.7:I/O8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显COM端，就I/O端口，而且功耗更低。起，它们的公共端分别连至P2口。这样当选通某一位LED时，相应的地址线输出的是高LED选用共阳LED频率太低，LEDLED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取几个ms左右为宜。数码显示单元的硬件电路图2- 硬件电路的介TCS230LEDAT89C51、传感器TCS230可以有两种工作方式：分别是测颜色信号和测光强信号，TCS将光信号转换成脉冲频率电信号，输出频率2HZ—500HZ之间。脉冲信号接主单片机的P3.5口，输入进单片机中经过软件处理后颜色及亮度信号由单片机的P0口送到数码管显示出来，P0口硬件电路图3- 被测颜色被测颜色驱电数码显示 图4- 数码显示 T0CPU响应中断后立即TH1、TL1两寄存器中的记数值，并重新初始化T0、T1，以便检测NYN别YNY图4- TCS230软件流89C51TCS230平衡调整。，调整白平衡子程序；否则，转动下一步，检测是否需要进行颜色识别。P2P2NY图4- RRGB图4- TCS230，RGBRGBSWITCHHSWITCHH颜色判别程序的作用是通 和调用函数计算出接收到的信号是什么颜色图4- $；P1.04- void{{{ //50ms}{}{}}}} TCS230TCS230电源线必须采用0.01uF—0.1uF的电容退耦，而且电容应尽可能靠近OEGND）6的输出设计为短距离驱动标准TTL或COMS逻辑输入电平若输出线超过12英）测试与分流稳压电源、DF1632TCS2309-1表5- 蓝红绿无1:3.5:21:3.5:2的状态下测得的是光强度。 总了一个以TCS230为的系统。本设计装置已经能够实现颜色的识别。本装置通过四个按键已经能够实现装置的复位，白平衡的调整，颜色识别的启动以