别人的毕业设计基于TCS颜色传感器的色彩识别器的设计1178

书密()TCS230THECOLORRECOGNITIONDESIGNBASEDONTCS230COLORSENSOR号 20070501116名 伟称 称 与技术指导教师 陈 奎2011年 5月 4日业设计(论文)PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII： ： 日规定即：校生习间知产权归拥有有权保留并向国家有部门机部部部部影、缩扫描等制手段保存汇编： ： 日： 日摘要检测作将越来越多地（品包装色标检测，品外表特征颜色的检测，液体溶液颜色变过的检测与控制，等等。而本就是介绍如何通过使用TCS230颜色传感器来实色彩识别的功能的。（主要是三原色的感应原理）以及深入学TCS230识别颜色的原理，实TCS230颜色传感器测量颜色的功能。其次，对所RGBLCD将经过处理后的数具有体积小、成本低、功能强等特点。关键字：TCS230颜色传感器；AT89S51单片机；LCD1602；色彩识别PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIIIAbstractAsthemodernindustrialproductiontohigh-speed,automaticdirectionofdevelopment,colorrecognitioniswidelyusedinvariousindustrialareasofdetectionandautomaticcontrol,andtheproductionprocesshaslongplayedaleadingrolebythehumaneyecolorwillbemoreandmorerecognitionBereplacedbythecorrespondingcoloras:allkindsofsurfacecolorrecognition(detectionofcolorproductpackaging,theproductslooklikethecolorofthetest,theliquidsolution,thecolorchangeprocessofdetectionandcontrol,etc.).AndthisishowbyusingtheTCS230colorsensortoachievecolorrecognitionfunction.First,byunderstandinglightandcolorofacertaindepthofknowledge(mainlyprimarycolorsoftheinductionprinciple)andidentifythecolor-depthstudyoftheprinciplesTCS230,TCS230colorsensortoachievethefunctionofcolor.Secondly,themeasureddataisprocessed,convertedintoRGBthreecolorsoflightvalues.Finally,theLCDwillbeprocessedbythedatadisplayed.Thedesignhasthecharacteristicsofsmallsize,lowcost,functionalityandsoon.TCS230Color-Sensor Color-RecognitionPAGEPAGE3II1..1.1 . .42.1一般检测难点 章小结 基于TCS23013MCS-51单片机简13硬件电路连接 1414TCS23051单片机连接 15LCD160251单片机连接 16TCS230原理简19液晶显示各种图形显示原理简20章小结 21系统实现 22系统结构框图 22TCS230驱模块 22TCS230采集模块24TCS230采集模块51单片机接口 24TCS230采集模块软件244个白补光模块27LCD1602液晶显示模块 27LCD1602液晶显示模块硬件27LCD1602液晶显示模块软件28章小结 30系统实验 31实验过31实验结分析 31章小结 31结望 33)6.1 .36.23451 !。2 序代码 .63 电路图 .91 论、自动方的发展，颜色识别广泛应用于各种检测和自动控制领域，而过中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别作将越来越多地被相应的颜色传感器所替。如：各种物体表面颜色识别（品包装色标检测，品外表特征颜色的检测，液体溶液颜色变过的检测与控制，等等。目前的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、篮滤光片，然后对输出信号进行相应的对信号进处，进行识别，电的，在较的识别误差，影响识别的效果。而TCS230颜色传感器是美国 TAOS公司的种可编彩色光到频率的转换器，比市面上见到的光转电压颜色检测仪器在上更多的优势TCS230它态响范围于0～1准频率范围为～，TCS230可编的引脚使用可以对100%20%2%或是动力关闭块的输出量进行选择使用TCS230在不DCs的情况下给每彩色通道至少提供 10字节的分辨TCS230可彩打印机医疗诊断LED脑彩监控标准、颜色品控制、和油漆、纺织品、装品及打印材料的彩色搭配等颜色检测品。传感器技术的发展趋势颜色传感器也叫色彩识别传感器。标的颜色测方是用光光测色,通过测品的,而样品的颜色。目前,于各种的颜色识别传感器种RGB(红绿二是色传感器,检测被测物体与标颜色的色。装多是和光装在各种和外中。技术的成果T公司最新推S不仅够实色传感器精度3色测(CIE)，是测光方，控制以目前的颜色信号的信控制Yxy别的传感器，在变的，MAZET的传感器变，在量很的情况下MAZET的传感器也不会任何老。MTCSiCS数字量TTLCMOS逻辑因此可直接或其他逻辑连接数字量够实道10A/D1MTCSiCS1可知，当入射光投射到MTCSiCS时，通过光电二极管控S2、S3不同组合，可选择不同滤波器：经过电流到频率器后输出不同频率方波(颜色和光强对应不同频率通过输出定标S0、S1，选择不同适应不同的需求。ELTROTEC色标传感器可检测出颜色差异，ELTROTEC色标检测器细微差异或高光标能ELTROTEC检测到，和，控。ELTROTEC色标检测器适快速和检测色标或颜色对比作记号的场合。在 30多种不同灰级，色标检测器可检测所有类型色标标记，可给不同户界面提供多种对比检测技术，满足应领域，是界最佳色彩辨识仪器。FT50C-1颜色传感器：2001年，通过测试开始投入应至今FT50C-1一直得到应该传感器使直径 4mm圆光斑适合分选或检测不同类型标签。FT50C-2颜色传感器使2mm正方形光斑适合检测非常微小体典型应是：检测小部件或检测细致仪器。FT50C-3颜色传感器：使1mm*5mm长方形光斑。专为检测长方形体而。典型应为：检测导管内半导体芯片缺失和正顺序。4）CS颜色检测器色光方CS颜色检测器可射光组合，从而代替了传接收端滤式宽带光谱（易受周围光线影响）。检测射光被接收并数字化，通过集成微处理器进行和标。有、、蓝（RGB）括所信息都括在最信号值这些量与保存参考值在数微秒内进行比，根据结果，变开关输出状态。颜色检测器可利用接收光和射光颜色检测而鉴别-例如透明或液体根据通过习模式存储一个或三个颜色参考值。因颜色检测器对围光极不敏感，所检测可靠性不会进入传感器一端反映或光线影响。与动态.四川火狐公司推出MCS颜色传感器是最小三原色传感器，由三个 Si-PIN光电管及在片滤波器集成在一起，每个光电管都各有三种颜色之一滤波器。它具备小尺寸高质量滤波器和三种颜色同步记录特点三个不同区域颜色识别响应，类似人眼。每个光电管对相应光谱滤波器颜色光最敏感，主要是红色，绿色，蓝色对高动态颜色应（允许信号频率到MHz范围），新紧凑型颜色传感器是首选，适合低价格快速信号处理。这种光电管环型排列，适合辅助光纤测量信号耦合。这些传感器提供TO5和 SOP8透明塑料或者玻璃封装。.广州创光电子有限公司的PDIC903B颜色传感器主要用来检测环境亮度水平，并通过提供高度线性的成比例输出，来调节显示屏幕或键盘的背光。可帮助便携式显示设备降低功耗，延长 屏幕的使用寿命。这些经济型传感器可以根据制造商预先设定的模式来控制便携式 显示器的背光。尺寸（宽 x长 x高）5.0x5.0x1.0mm受光面积：波长范围峰值波长三色)工作电压：2.3-5V灵敏度范围：3klx精确度：输入电线3%可提供。广用：设备 PDA、电、电和的键盘和显示屏背光控制。.TCS3414CS，不但可以侦测颜色，同用主要是带有液晶屏的如液晶电DVDPMP、，,,,,价格更适合国内场的服务理念成为少几家能与国外顶级牌抗衡的高科技企业。目前生产的超高功率RGBRGB颜差异或高光泽目标物也能够轻的检测。主要工作及意义文以色彩识别系统设计为目的，采用 单片为核心，利用 TCS230颜色传感器和 LCD1602建立起来的。文中给出整个系统的设计思路，包括，根据三原色的感原理和 TCS230颜色传感器识别颜色的原理的分析，设计出一个合适的可行的实验环境。其次，利用 TCS230颜色传感器，在合适的环境，被测物体进行检测，将测得的据进行A/D转换，转成字量。最后，将转后的字量送到 单片进行处理，得到被测物体所包含的 RGB三原色的颜色值，之后利用 LCD1602显示出来。文研究的色彩识别系统的意义在降低了色彩识别的难度，而且检测结果能准确可行业以及关行业的发展，同为这个领域以后的研究提出点见解。另外，文中实现的颜色识别系统可用器人比赛的视觉识别系统。PAGEPAGE6

徐州工程学院毕业设计(论文)2 正如我们所知道的那样，色彩实际上是频率连续的电磁波，理论上色彩是无限的，但是人们能分辨的色彩是有限的，而且存在着个体差异。专业人士在设计一个色彩识别系统5%5%的、、橘间的所有色在色彩识别的时候，都会被看是一色彩。有色彩管值不一样，但是对于受众而是一样的。在现今的工业化社会，色彩识别被广泛的应于各行各业之，如：各物体表面色识别（产品包装色标检测，产品外表特征色的检测，液体溶液色变化过程的检测）和统计工；在包装行业，产品包装利不的色装磺来表示其不的性质途；一般色彩空间()中,用三本色按照不的比例混合得到。这里介绍一最典型的色模型,即 模型。如图 2.1所示,在这个色模型,3个轴分别为G。原对应的为黑色(0,0,0),离原最远的顶对应色(255,255,。由黑到的灰度分布在从原到最远顶间的连线上,正方体的其他六个角分别为、、绿、青、蓝、和品。需要注意的一是色模型所覆盖的色域取决于显示设备因光电的色特性。每一色都有唯一的值与它对应。)蓝B 青红 白黑 G绿R 黄红2.1 RGB,TCS230量,把R、G、B值,从,不同,(RGB三者不相等)上强量也不同。要进行量基准源RGB量出标准源下所强值,两者之比(透)性质,即(1)(2)。R=P/P源(1)G=P/P源B=P/P源由于RGB坐标下0-255255,即得到标准RGB值。透明直量源强-频率值,不透明要量源。传感器技术检测的难点信,要、明三要三()值。准要:、、源、方性等,任何个发生变化都会导致到发生变化。1）.源,、致发生变导致被发生变化。7徐州工程学院毕业设计(论文)为弥补光源变化带来的测量误差Judd等人在1964年提出了照射光修正模型但尽管光源方位和观测方位的影响光源方位,也就是被测物体指向光源的法线方向,它决定了有多少太阳光或外界杂散光作为入射光。观测方位是指被测物体指向传感器的法线方向,它决定了反射到传感器中被测物表面反射状况的影响,,,,一对。被测物表面的也会输出信号带来的误差,为此,Phong,Shafer和Nayar传感器RGB颜色传感器RGB2.21所。2.2 RGB颜色传感器在光管色色,光同一射被物体反射,色,,,。RGB:、绿、蓝比例因无怎样,只,而比例,因,即使机械振动场合;第利用绿蓝的,利用微判,受机械置无用哪,RGB都导功,使非常易置传感器都内建的某形表和阈值,利用它可操作特性。利用全敏件及手段地,般说,需要三及,获得刺激值,因结路都比复8)2)(、质量监控等行),并不需要确切了解被测物的具体颜,而只需要对两个物体的进行识别与判断,区别出从种颜到另种颜的变化例,对家电、汽车外壳的彩管理,对纸浆、油漆、彩钢板等彩进行读取和控制,只要检测出两种颜存定的,就能将它们区开来已发展出硅双结、光纤、有机材料等多种,由于其价格便宜,动态响效果好,能现测量,等行外,硅双结颜：硅双结颜的结要2.3。2.3 2.3(a)的N-P-N结不的两个P-N结管,浅结管D1N+P结;结D2P-N结,有入射光照射N+PN个区其间的区有光,硅的光质,光,已,结光电管对光的,而外光的到结区,结光电管对外光的就结的不区对光具有不的灵敏度,这提供了将这种件于颜识别的可能不波长的光照射下,两只光电管电流的比值,浅结管的短路电流结短路入射波长短路流比近似线关系,即,式A和B值通过预先数据拟合得根据短路流比 ,2.3(b),就可得到入射光的波长。种的出优点:短路电流比与光强无关,几乎只与入射光波长相关敏的出电,容易受外的干扰,因此需要对电进行屏蔽。液晶颜：9)P2N,2.4SiO2

P-SiN-Si

2.4 Tr(λ)～Ir(λ)I(λ)Ph(λ),式中谱透过强;I(λ)强;Ph(λ)测到;λ长透过强加函数,即I=,R=(ne-n0)d–Rbd层厚;ne层中非常线n0层中寻常线的Rb中R单元有效I0(λ)到上的强;ψ分轴在上投影方向方向夹角。测量原理是利用掉中分,改变两端,以改变层中非常ne,从而改变I(λ)测到强与存在中数,测用测用而方式两,峰有,意味种,分辨非常小别。纤：2070而,与,有,而被广泛地应用在通信领域中除此之,纤本身还是一个元,即在纤中时,特性幅长()相位态等将随测10),,,,70,、位、(波长)颜色等。颜色装置2.5所示。图2.5 颜色实验装置源由透镜耦合束,在束端经板反达被测物,RGB标准滤色片同装在个旋转盘上,当旋转盘转动,物体反不同波长继经滤色片达探,敏管电流图样颜色与统比它具:束在源;,装,可实在,,条件,具可靠抗干扰措施;,与动。机静电颜色：近,已越越研究者提采机材料成电,种成本,,实验1986Tang制成电转换效率很太阳电池,由此可见机材料具良好敏,所机材料颜色被认是很展前景种uo两种染料成种P型机静电(staticinductiontrT并研究其电2.6是Kudo成机静电颜色图。电颜色个体,,酞80nm140nm,它在化物具P体上属金u)并与锡铟氧层形成电极,酞青蓝部青膜之间非常薄铝电极当在电上电,电电流,反,电电流。Kudo机静电颜色进行敏实验,部青膜侧照,在两个电极11)2.5V,IDS(VG),。有机静感应传感器构2.7有机静感应传感器光敏特性从2.7中还可以看出,VG有关,还与有机材料本身有关,以利用有机材料完全有希望发展出一种新型价格低廉且性能优良颜色传感器。小结介绍，主要包括色彩识别一般算法（白平衡算法，以及色彩识别现实社会中一些具体应用，另外还介绍了几种主要传感器技术，为后面色彩识别系统做好了准备。12)3 TCS230的设计TCS230LCD1602MCS-51单片机简介MCS-51Intel19808515251803180518751三种型们指令与芯引脚完1RO8051芯4KBROM，8751芯4KBEPROM51特点：4k／8k字节序存储；128／256字节数据存储；32条I／O口线；111条指令其中大多数字节指令；21专用寄存：2可编定时／数：5中断源2一全双串行通信口；外部数据存储寻址64k外部序存储寻址64k字节；寻址能MCS-51用种用多INTEL种MCS-51一lNTEL放了MCS-51技术加之51已经成8通用认标因此著名半导体生产厂家AtmelPhilipsCygnalDallas等纷纷80C51形成了庞家族熟悉51们提供了最选择51注入了勃勃生13徐州工程学院毕业设计(论文)图 3.1 C51单片机管脚图 图 3.2 C51单片机实物图件电路的连接TCS230芯片的结构框图与特点:TCS230是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS（RG）三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器，TCS230的输出TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接，由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单，图3.3TCS230能框图。TCS2301 S0 S3 82 S1 S2 7OE OUT 6GND 5列

输出电流--频率转换器S2 S3 S0 S1 OE图 3.3 TCS230的脚能图图 3.3中，TCS230采用8脚的 SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有 64个14徐州工程学院毕业设计(论文)光电二极管，这些二极管分为四种类型，6个光电二极管带有红色滤波器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。工作时，通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从 500kH，可以通过两个可编程引脚来选择 1022的输出，或电。输出传感器的输出能够不同的范，的能。，的频率计器时，就可以选择小的定标值，TCS230的输出频率和计器相匹配。从图3.3可知：入射光投射到 TCS230上时，通过光电二极管控制引脚 S2S3的不同组合，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方波（占空比是 0），不同的颜色和光强对不同频率的方波；可以通过输出定标控制引脚 S0S1，选择不同的输出，对输出频率范进行调整，以不同的需求。TCS230S0S1S2S3于选择滤波器的类型；OE反是频率输出能引脚，可以控制输出的状态，有多个芯片引脚共微处理器的输出引脚时，也可以作为片选信号，OUT是频率输出引脚，GND是芯片的接地引脚，VCC为芯供工作电压，表3.1是S0、S1及S2、S3表 3.1 S0、S1及 S2S3的组合选项S0 S1 输出频率定标 S2 S3 滤波器类型L L 电源 L L 红色L H 2% L H 蓝色H L 20% H L 无H H 100% H H 绿色TCS23051单片机的连接TCS230TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，该传感器具有分辨、可变成的颜色选择与输出定标、供电等特点；输出为，可直接与微处理器连接。图3.4为TCS230颜色传感器的实物图。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，OUT管脚接 P3.2管脚，S2管脚接管脚，S3管脚接P1.7管脚。下图3.5所示。15)3.4 TCS230S0 P1.0S1 P1.1E P1.2TCS230 S2S3OUT

3.5TCS230LCD160251单片机的连接1、液晶显示简介液晶显示特应用系统中得到了日益广泛应用。液晶显示按其功能可分为三类：笔段式液晶显。前两种可显示数字、字符和符号等，而形点阵式液晶显示还可以显示汉字和任意形，达到并茂效果。显示字、数字、符号等点阵式液晶显示模5*7型显示，有应LCD、来对 进扫描及空ROM和RAM来存储写入命令和显示字符点阵。现在往往将 LCD、、RAM、ROM和LCD显示在一，称为液晶显示模块。用时只向送入命令据现所需16)16*116*2、20*240*2LCM虽然显示符数各不相同，但是都具相同输入输出界面。本文16*2CA1602A应。、CA1602A外观与引脚CA1602A216点阵图形符液晶显示器，它的3.6。3.6CA1602A外观CA1602A采标准16脚接口，各引脚情况如下：1脚：Vss，电源地第2脚：Vcc，+5v电源第3脚：Vo，液晶显示偏压信号第4脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。第5脚读/但 RS当 RS为低电平当RS为高电平6EE7-14脚：D0-D78位双向数据线。15脚：A，背光源正极16脚：K，背光源负极、指令格式与指令功能表3.2HD44780内部寄存器选择表RS00 01 10 11 表3.2HD44780内部寄存器选择表RS00 01 10 11 表 3.3：17徐州工程学院毕业设计(论文)表 3.3 控制命令表序号指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存储器地址0001 字符发生存储器地址8置数据发生存储器地址001显示数据发生存储器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址写数到CGRAM或DDRAM 1 0 要写的数据内容从 CGRAM或 DDRAM读数 1 1 读出的数据内容液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图3.7是1602的内部显示地址。图 3.7 1602的内部显示地址2液晶模块内部的字符发生存储器（M）已经存储了 0个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大 小写、常用的符号、和日文，每一个字符有一个定的，大写的英文字母的是 01000001（41），显示时模块地址 41H的点阵字符图形显示出，就能到字母。（3）、LCD用之前行，以位，也以在位，程下：..功能设置。.开/关显示设置。.输入方式设置。18)PAGEPAGE192、160显示器与单片机的连接P0.0~P0.7D0~D7P2.7E51单片机LCD1602P2.1RWP2.0RS在本1602显示器与单片机的连接如下3.8Vss管脚接地，c接+5V管脚接地，RSP2.0P2.1管脚，EP2.7管脚，D0-D7P0.0~P0.7D0~D7P2.7E51单片机LCD1602P2.1RWP2.0RS图3.81602显示与单片机连接图TCS230TCS230识别颜色的原理:由上面的介绍可知，这种可编的彩色光到频率转换器适合于色度测量应用领域，如彩色打印、医疗诊断、算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过TCS230三原色的感应原理：一色，的一色光在中的应。色是由种频率的可见的，是光中种颜色的色光（如R、Y、G、青V、、P）。物理的三原色理可知，种颜色是由不同比例的三原色（、、）合的。TCS230识别颜色的原理：由三原色感应原理可知，如知种颜色的三原色的，能够知所测物TCS230一颜色器种的原色通过，阻止其他原色的通过。例如：当选择色滤波器，光中色可以通过，色和色都被阻止，这可以到色光的光强；同时，选择其他的滤波器，可以到蓝色光和色光的光。通过这三个值，可以析投TCS230感器上的光的颜色。平衡和颜色识别原理：平衡是告诉系统什么是色。理上，色是由量的色、色和色混合的色中的三原色并不完全相等并且对TCS230的光感器，它对这三种基本色的敏感性是不相同的导，致TCS230的RGB输出并不相等，因此在测试前必须进行白平衡调整，使得TCS230对所检测的"白色"中的三原色是相等的。进行白平衡调整是为后续的颜色识别作准备。在本装置中，白平衡调整的具体步骤和方法如下：将空的试管放置在传感器的上方，试管的上方放置一个白色的光源，使入射光能够穿过试管照射到TCS230上；根据前面所介绍的方法，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的3个调整参数。当 TCS230识别颜色时，就用这 3个参数对所测颜色的 R、G和 B进行调整。这里有种方法计算调整参数：1、依次选通三颜色的滤波器，然后对 TCS230的输出依次进行计数。当计数到255时计数，分别计算个通所用的时，这时对测试时 TCS230种滤波器所用的时基准，在这时所测得的数就是所对的R、G和B的值。2、设置时器为一时如 s，然后选通三种颜色的滤波器，计算这时TCS230的输出数，计算出一个因，通过这个因可这数为 255。在测试时，同的时进行计数，测得的数得的因，然后就可得到所对的R、G和B的值。的：M×N个，设 有 64行，行有128，8对1的8，行，8=128个，上 16个RAM1024相对一的和 上相置的对。如的一行的RAM的 000——H的 6的，当000）=H时，的上一，为 8个；当H=FFH时，的下一；当000=FFH，001HH， HH，00E，00FHH时，在的一8和 8的。这就是 的基本原。的：用 一个时，因为一个6×88×8，要到和 上个置对的RAM的8，要使的不同为“1”，其它的为0，为“1的，为0的不。这一就个 。带发生器的控制器说，就简了，可让控制器工作在文本方，根据在 上的行行的数出对的，设光，在此上对的可。的：汉的一般用的方，事先从微机中提取要的汉的码一般用提，个占，分，占B，为 1、3、5为PAGEPAGE21)246……根据在RAM对应的地址，32BLCD小结本章主要介绍了TCS230LCD1602TCS230颜色传感器的内部结构和各个管脚以及它们的功能作了详细介绍，另外对颜色传感器识别颜色的原理以及液晶显示器显示各种图形的原理进行了一定深度的介绍，为后面整个系统的具体提供了很好的帮助。)4 与实现结构框图MCS-51TCS230TCS230D2。物图4.2。TCS230TCS230

MC-51

LCD1602LED4.1 TCS230驱动模块

4.2物图TCS2308引脚SOIC表面贴装式封装一芯成有64电二极管，二极管分为种类型16电二极管带有红滤波；16电二极管带有绿22)PAGEPAGE3216616TCS230、定时和采集具体序如下：voidTCS230Inital(void){ DDRC=DDRC|0x0f;PORTC=PORTC|0x0f;=PORTC=PORTC&0xdf;TCS230Mode(FrequencyMode,PhotoDiodeMode);}voidTimerInital(void){ TCCR1A=0x00;TCCR1B=0x06;TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00;ICR1H=0x00;ICR1L=0x00;OCR1AH=0x00;OCR1AL=0x00;OCR1BH=0x00;OCR1BL=0x00;ASSR=0x00;TCCR2=0x07;TCNT2=0xb7;OCR2=0x00;TIMSK=0x40;}unsignedcharTCS230Mode(unsignedcharFOutMode,unsignedchar{ if(FOutMode==F_POWERDOWN){=&}=={ PORTD=PORTD&0xfe;PORTD=PORTD|0x02;}elseif(FOutMode==F_100_20){ PORTD=PORTD&0xfd;PORTD=PORTD|0x01;}elseif(FOutMode==F_100_100){ PORTD=PORTD|0x03;}else{return1; }FrequencyMode=FOutMode;if(PhotoType==PH_RED){PORTD=PORTD&0xf3; }elseif(PhotoType==PH_CLEAR){ PORTC=PORTC&0xf7;PORTC=PORTC|0x04; }elseif(PhotoType==PH_BLUE){ PORTC=PORTC&0xfb;PORTC=PORTC|0x08; }elseif(PhotoType==PH_GREEN){ =|}else{return2;}PhotoDiodeMode=PhotoType;return0;}TCS230TCS23051单片机接口本设计中，TCS230模块主要与 51单片机的 P1口和 P3口连接。P1口是准双向口，它只能作通用 接口使用。P1口的输出只由一个场效应管与内部上拉电阻组成。其输入输出原理特性与 P0口作为通用接口使用时一样，当其输出时，可以提供电流负载，不必像P0口那样需要外接上拉电阻。P1口具有驱动4个 LSTTL负载的能力。P3接口使用外，它的每一根线还具有第二种功能，见表4.1.表 4.1P3口的第二功能P3口的引脚 第二功能P3.0 RXD P3.1 TXD 串行口输出端P3.2 INT0 外部中断 0请求输入端，低电平有效P3.3 INT1 外部中断 1请求输入端，低电平有效P3.4 T0 定时/计数器 0外部计数脉冲输入端P3.5 T1 定时/计数器 1外部计数脉冲输入端P3.6 WR 外部数据存储器写信号，低电平有效P3.7 RD 当P3接口时，第二功能输出线为高电平，与非门的输出取决于锁存器的状态。时，P3、P1、P2。P3QQP3于第二功能输出线的状态。单片机时，锁存器的输出端为高电平。P3RXD、INT0、INT1、T0、T1。TCS230器与51单片机具的连接4.3TCS230软件本设计的TCS230/T0和外部中断INT0的。流程4.4所示。4.3 TCS23051否是4.41/：MCS-51系列5116位可编/定/T0和/51/T2.每个/都有多种作方式，其T0有四种作方式；T1有三种作方式，T2有三种作方式。通过编可作于某种方式。0下，16位加法13为，分别TL05TH08位，TL03位未用。TL05TH0TH0也满则溢TF0TF0判溢。由于13位/方式，因而最大2138192。在实际使用，先根据算，然后按位置置入寄存。如/T0的1007190，010N001msTH0=0xe08，/T0voidtimer0(void)/T0k/0lck10000voidint0(void)dispcountvoidinitTimer(void) //1ms{TMOD=0x0;TH0=0xe0;TL0=0x18;}voidtimer0(voidinterrupt1 //1,{TH0=0xe0;TL0=0x18;lck++;if(lck==1000){disp=dispcount;lck=0;dispcount=0;}}MCS-515硬件源2012/T0和T1TF0和TF1；1串口发TI和RI源INT0和INT1P3.2和P3.3、处INT0和INT1CPUP3.2或 P3.3保证检测跳P3.2或 P3.3上高与低至少保持 1机CPU响后能够由硬件将或 IE1清零。INT0传感TCS230传感OUT端与（P3.2）管相连0voidint0(void)dispcoundispcount1/T0内voidint0(void)interrupt0 /00T端0端{ dispcount++;//}RGB三彩集三d)d)voidblue(，分别代红绿蓝三红S2S3低0S01S1020SS31S01S10%S20S31色S01S1020具体序如下：red()//{ P1=0x01;delay1ms(1100);date=disp/100;date=(255.0/153)*date 值green() //{ P1=0xc1;delay1ms(1100);date=disp/100;date=(255.0/145)*date; } //145纯白情况下测得值blue() //蓝{ P1=0x81;delay1ms(1100);date=disp/100;date=(255.0/183)*date; } //183纯白情况下测得蓝值4LED因本TCS230颜采集模块需要密闭环境下实现所需要另外添加一个稳定光源本模块主要是用4个白LED光照待检测物体上然后反射到TCS230颜传感上达到合适光强目路图4.5所示。LCD1602液晶显示模块LCD1602液晶显示模块硬件设计本LCD1602MCS-51单片机P0P2口连接Vss管脚接地c管脚接Vo管脚接地RS0RWEP2.7管脚7P0.0-P0.7管脚AVK管脚接地。P0口是一个三态双向口可作地/用接口可作用。。P2口是双向口用：用I/O8P1口，路上P1口一个模拟转换开关MUX和反LCD1602514.6。4.5补光模块电路图LCD1602件设计4.6 LCD160251

LCD162

是4.7 LCD1602LCD1602LCD。如4.7所。首先MCS-51所得最终uchar*int2str(uintd)函此函数功能将接收到d每个取放到一个str[]中便LCD1602具体序如下：uchar*int2str(uintd) //函数{ str[0]='0'+d/100;str[1]='0'+d%100/10;str[2]='0'+d%10;returnstr;}其次LCD1602使8两使5*7；器打开关闭闪烁；为不动自动右移一格。具体序如下：voidinit_LCD(void) //{ LCD_w_com(0x38); //lcd为两8线有效LCD_w_com(0x0e); //关闭LCD_w_com(0x06); //入向右移动一ac-1}clear_LCD() //{ LCD_w_com(0x01); //指令LCD_w_com(0x02); //归于左上}最LCD1602器写命令函voidLCD_w_com(unsigned写voidLCD_w_dat(uchardtvoiddisplay_LCD_string(ucharvoidgotoxy(unsignedx,unsignedLCD1602中写入相LCD_w_com(0x01)LCD1602清屏功能。写据和的功能是向LCD1602写入要的据，中定义的指P指向前面的型组str[]LCD1602要的据的显示位置。具体序如下：voidLCD_w_com(unsignedcom) //写命令，com为要写的指令{RW=0;RS=0;E=1;P0=com;delay1ms(10);E=0;RW=1;}voidLCD_w_dat(uchardat) //写据， 写要显示的据{ RW=0;RS=1;E=1;P0=dat;delay1ms(10);E=0;RW=1;}*p//{ while(*p){ LCD_w_dat(*p);p++;delay1ms(10);void//定位 ，x为行为列{ if(x==1) LCD_w_com(0x80+y);else LCD_w_com(0xC0+y);}小结本章对整个系统所包含的几个模块进行了详细的介绍和TCS230驱动模块、TCS230LEDTCS230颜色采LCD1602TCS230颜色传感器进行据采集，量51单片机里进行LCD1602液晶显示器显示来。徐州工程学院毕业设计徐州工程学院毕业设计论文)5 5.1事物是随时间变化而运动变化的，由于本系统对软硬件关联性要求很高，其整个实验过程中间变化过程很复杂，一般仿真无法实现。本设计的实验过程很简单，具体操作如下：首先将开发板接通电源，将色彩纸板放平，其次把设计中的颜色采集模块放在待测的纸板上，放正放平，最后用隔光较好的纸张或者盒子将颜色采集模块遮盖起来，然后用笔记录显示的值，依次测量不同颜色的纸板并记录数据即可。5.1颜色RGB颜色RGB一次253246243次255250253次249252250一次166036044次166047041次166036040一次078131061次075128062次069133058一次035043107次028045101次031042105像通过上的实验仿真可，如测物体的颜色中，色较，在显示的中的 R的值同的，如色，中的 G的值，如色，中的 B的值。最后一颜色值对的色彩，而的一的色彩，可，实测值值间在一的，的很，其中一是光的在，其次因对光的性不同，可的光模块中的 发的光在的的，本系统更进一的整个系统。5.3 本章小结色)

6 与展望本文就色彩识别系统的原理及实现做了研究。现将本论文所做的主要工作内容总结如下:建立颜色识别系统的模型，推算出颜色识别的算法。介绍单片机等主要模块的的功能及优势。对系统进行整体的软硬件设计。编写程序计算RGB三种颜色值，然后进行测试实验，以验证论文中结论的准确性。总的来说，本论文是以 单片机为基础，利用 TCS230颜色传感器模块，LCD1602液晶显示模块实现色彩识别系统的设计，并进行了色彩识别的测试实验。其中，色彩识别的算法实现原理和各模块的实现是本论文研究的重点。由于本人水平有限，在本文的研究过程中也存在着一些不足之处:色彩识别的核点是 RGB三种颜色测的算法设计，算法的优程程了色彩识别系统的优，以建立确的测算法。展望、要进行的下一研究工作做如下:色彩处理的算法。本文对测得的 RGB三种颜色的频率值只取了前三位，所以在确不够确，因此要建立更确的色彩处理算法，以使测结果更准确。没有对所测色彩进行过多的色彩区分。在以后的工作中要对色彩空间进行划分，从本设计的色彩识别系统到实际的产品，还有多的不足之处，要考虑系统的稳定抗干扰能力我相信在不久的将来，色彩识别系统将被广泛应用到各个行业之中。)致谢“桃李言自蹊”私与伟大恩治态度使生受益匪浅；恩对科学精益求精断取精神严律己宽待人崇对；恩大；恩自求人生态度我生声科之际由衷地向恩表示诚挚谢意。其次感谢电全同门感谢你们撰写之际提宝贵建议使得能顺利感谢 07届同门四年们朝夕相处共同窗之谊将终生；感谢妹们生照顾生方面建议欢乐笑声感谢班级里德全那些曾经美好回忆必将留底。再次要感谢父母年你们精神对支持鼓励能够顺利走大处于何种境地想起你们私有勇气坚持去因你们情路充满温暖。最后评审答辩委员会各位百忙之抽出宝贵对行评阅审查此表示感谢。参考文献李朝青.单片机原理及借口技术北京航空航天大学出版社杨家国.单片机原理与应用及 C51程序设计[J].电子报张松灿,肖本贤高分辨率颜色传感器 TCS230的原理和应用合肥工业大学李广弟,朱月秀王秀ft单片机基础北京航空航天大学出版社，2001.7.张 伟.单片机原理及应用[M].机械工业出版社，2002.1.卢川英,于浩成,孙敬辉,孟 中.基于 TCS230传感器的颜色检测系统吉林大学学报杨 杰,谢元媛.基于 TCS230芯片颜色测量系统的研究[J].新疆电力设计院[8]李爱勤,张绪坤基于 TCS230与 LabVIEW的颜色测量系统[D].南京航空大学.2007.11.王 晴,尹志勇基于颜色传感器 TCS230的新型经皮测疸仪的设计[D].第三军医大学.2008.6.王安敏,尚绪超赵龙.基于颜色传感器 TCS230的油检测仪的设计青技大学.2010.9.丁,李 .程色/器 TCS230及应用[D].天工程学院,,,成业,杨 .新型颜色传感器 TCS230应用于 机检测的研究[D].广西大学胡建民.颜色传感器 TCS230及颜色识别电路单片机与嵌入式系统应用[14]刘增辉.颜色传感器技术研究进展[J].传感器技术[15]庞小兵,黄东胜邹富顺在线式纤传感颜色识别系统的设计[D].自动化仪表.2010.9.[16]郑喜凤,黄 娉刘贵华.三基色亮度计的设计和应用[J].计算机信息刘双喜,丁筱玲.基于 TCS230的便携式数字化调色仪的系统设计电子元器件应用荣硕马晓军,张思博.基于 RGB色空间的颜色识别系统设计[J].计算机信息胡建民.颜色传感器 TCS230及颜色识别电路 [EB/OL].张松灿,肖本贤.高分辨率颜色传感器 TCS230的原理和应用 [EB/OL].[21李爱勤,张绪坤.基于 TCS230与 LabVIEW的颜色测量系统 [J].电子技,2008,21(6):26-29.卢川英,等.基于 传感器的颜色检测系统 [J].吉林大学学报 信息学版),2008,26(6).颜色传感器 TCS230[EB/OL].)1 代码#include<reg51.H>#include<string.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharstr[3];uchar*s;uintdate; //uintdispcount=0; //uintlck=0; //uintdisp=0; //sbitRS=P2^0; ///--sbitRW=P2^1; ///--sbitE=P2^7; ///**************************************************1ms**************************************************/voiddelay1ms(uinti){ uintj;while(i--){ or(j=0;j<125;j++);}}/****************************************************************************************************/initTimer(void) //1ms{TMOD=0x0;TH0=0xe0;TL0=0x18;}/************************************************************