基于TCS230颜色识别器的设计

1、姓姓 名：名：指导教师：指导教师：毕业设计答辩毕业设计答辩目录设计算法传感器绪论结果结论绪论国内外成果 研究动态研究背景发展趋势本说明书的任务及意义返回发展趋势：现在应用于实际当中的颜色传感器主要有这两种：一种是颜色传感器，它识别颜色的方法是通过检测对象的一些颜色特征值然后与标准颜色比较;另一种是RGB颜色传感器，用分光测色仪检测三刺激值，通过三刺激值和颜色模型比较然后识别出颜色。研究背景：随着时代的发展，越来越多的领域中应用到了颜色识别，例如：产品包装表面颜色的识别、化学实验或是一些溶液颜色变化过程的检验与调控，产品外表的颜色特征的印染控制等。很早以前颜色识别主要以人眼识别为主，可是人眼识别

2、具有一定的误差以及不能进行严格控制，所以现在，颜色识别器将会代替人眼，越来越多的应用在社会生产及其他工作中。 CS颜色检测器国外几种传感器： 德国ELTROTEC色标传感器 MAZET公司最新推出的颜色传感器MTCSiCS FT50C-1颜色传感器 上海精电电子设备有限公司的色标传感器系列产品国内几种传感器： 四川火狐公司推出的MCS颜色传感器 广州创光电子有限公司的PDIC903B颜色传感器 深圳市易创特自动化设备有限公司推出的TCS3414CS本说明书的任务及意义本说明书的意义在于利用颜色传感器将色彩识别的过程和操作简单化，且使识别的准确性提高，本设计如果进一步研究使其应用于更多领域是非常

3、有益的，但是本设计处于初级阶段，后续还需要进行更多的研究，才能使设计更加严谨且可靠。本文以色彩识别系统设计为目的，采用STC89C52RC单片机为核心，利用TCS230颜色传感器和LCD1602建立起来的6。在本说明书中详细阐述了整个设计的思路，主要内容包括背景的简介，给出了颜色识别的应用和几种颜色算法，简单介绍所需器件的基本原理，设计了TCS230颜色传感器、51单片机、LCD1602的软硬件连接，利用传感器将测得的模拟信号转换成数字信号，然后将输出的数字量通过软件的连接在单片机上处理得出入射光三基色的组成分量，然后将其显示在LCD1602上，硬件的焊接是为了验证理论上的设计是否能够硬件实现

4、。返回颜色识别算法白平衡算法色彩空间法返回21色彩空间法白平衡算法色彩空间法所有的颜色都有唯一与之对应的RGB值。白平衡算法首先，参照RGB光源的光强度的基础测量值，然后根据由物体反射的光再测光强度值，二者之比即为物质的反射（或透射）的性质，即实际色彩，如公式(1), (2), (3)。R=P物红/P源红 (1)G=P物绿/P源绿 (2)B=P物蓝/P源蓝 (3)而想要计算出标准的RGB值，将上式所得结果与255相乘即可得到，这样做的原因是在颜色模型中，所有颜色的坐标都在区间（0,255）之内。返回TCS230颜色传感器返回1、TCS230原理介绍 2、显示器的显示原理3、51单片机和显示器的

5、连接4、 51单片机和传感器的连接TCS230识别颜色原理简介 TCS230颜色传感器中有三个颜色滤波器，当识别颜色时，滤波器分时工作，即选定一种颜色的滤波器之后，其他颜色的分量都不能够通过滤波器，而只有这种颜色能够通过滤波器，该分量通过滤波器之后，则得出要识别颜色中该分量的值。简单来说就是当蓝色滤波器处于工作状态时，只有蓝色光能通过滤波器，而红色、绿色不通过，这样就能够得出蓝色分量的值。当入射光通过三个颜色滤波器之后，得出三个颜色分量值，这样，叠加在一起则得出被测物体颜色。通过这三个值，就可以分析投射到TCS230传感器上的光的颜色。显示器的原理简介字符的显示： 在液晶显示器上显示字符的过程

6、是首先要确定字符在显示器上显示位置的地址，地址是根据RAM进行选择的，每个字符都是由矩阵组成的，在矩阵中对应要显示的部分呈高亮状态，而不需要显示的部分呈现出暗的状态即可。显示的字符相对比较简单，允许控制器在文本模式下工作的基础上，对每行和列数的液晶显示开头的列数，找出相应的显示RAM地址，建立一个光标，给出相应的代码字符即可。汉字的显示： 汉字显示常用的方法是图形方式，通过计算机提取字符点阵代码（通常是用矩阵提取软件），每个字符占32B，分左、右两半，各16B，左侧为单数，右侧为双数。基于LCD显示屏上的行列号及每行的列数，能识别显示RAM对应的地址，建立一个光标，送上汉字要显示部分的第一个字

7、节，光标位置加一，发送第二个字节，换行对齐，发送第三个字节至32B显示完成则可以在液晶显示屏上一个完整的汉字。51单片机和传感器的连接TCS230颜色传感器的S0管脚接51单片机的P1.0管脚，S1管脚接P1.1管脚，OE管脚接P1.2管脚，GND管脚接地，Vcc管脚接电源，OUT管脚接P3.2管脚，S2管脚接P1.6管脚，S3管脚接P1.7管脚。51单片机和显示器的连接VssVss管脚接地，管脚接地，VccVcc管脚接管脚接+5V+5V电源，电源，VoVo管脚接地，管脚接地，RSRS管脚接管脚接P2.0P2.0管脚，管脚，RWRW管脚接管脚接P2.1P2.1管脚，管脚，E E管脚接管脚接P2

8、.7P2.7管脚，管脚，D0-D7D0-D7管脚依次接管脚依次接P0.0-P0.7P0.0-P0.7管脚，管脚，A A管脚接管脚接+5V+5V电电源，源，K K管脚接地。管脚接地。返回系统设计系统结构框图LCD显示模块驱动模块颜色采集模块返回 系统设计总图系统结构图色彩识别系统是基于MCS-51系列单片机控制的基础上，添加了TCS230颜色传感器采集模块，TCS230驱动模块，四个白色LED补光模块，LCD1602液晶显示模块，在这些模块的基础上实现的色彩识别系统。驱动模块TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管，这些二极管分为四种类型，其16个光电二

9、极管带有红色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器，其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息，这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。颜色采集模块RGB三种色彩通道采集：此处设置了三个函数void red()、void green()、void blue()，分别代表红、绿、蓝三种颜色通道。LCD显示模块本模块的设计原理是将经过单片机处理后所得到的颜色值送入相关的函数，经过此处处理后得到的最终结果

10、是得到的颜色提取相关的整形数据全都转换成字符型，然后让他们组成一个数组，以便LCD1602输出显示。系统结构设计总图返回设计结果误差分析理想实验结果设计实验过程返回实验过程实验过程理想实验结理想实验结果果误差分析误差分析实物图实物图设计实验过程1、将焊接的版块接通电源，将有颜色彩纸放平。2、把TCS230颜色采集模块放到颜色彩纸上，摆放整齐，保持水平，然后用隔光性材料将TCS230颜色采集模块进行隔光，记录1602LCD显示器所显示的值。3、重复实验步骤，用不同颜色的彩纸进行实验，验证数据是否合理。理想设计结果在硬件焊接并调试成功的情况下，应出现如上结果。误差分析可能是硬件连接的问题，也可能是软件调试的问题使本次设计没能成功做出硬件识别系统。对于成功的系统误差分析如下：1、外界光线的影响。因为外界天气存在一定的差异，例如晴天光线较强，而阴天则光线较暗，因此，使实验结果有一定的误差。2、不同的芯片对光线的敏感度不同。因为我们不保证所有的芯片完全相同，例如不同的厂家不同的生产工艺生产的产品则不同，所以，造成一定的误差。3、在TCS230传感器上现在一般都有四个LED补光原件，补光原件不一定稳定，因此会使结果造成一定误差。4、另外，不同的物体对光的反射和吸收能力不同，因此，会造成一定的误差。实物图结论结论1、根据阅读文献和参考资料，进行理论内容的梳理，建