【颜色识别系统中的硬件和软件设计案例4200字】

颜色识别系统中的硬件和软件设计案例颜色识别系统中的硬件和软件设计案例 11基于TCS3200的硬件设计 11.1AT89S52单片机简介 11.2.1TCS3200芯片的结构 21.2.2TCS3200传感器识别原理 1.3AT89S52的主要功能 41.4液晶显示器简介 51.51602显示器与单片机的连接 62颜色识别系统的设计与实现 62.1系统结构框图 62.1.1照明电路 7 72.1.3采样电路 82.2颜色识别系统的软件设计 82.2.1TCS3200颜色采集模块与52单片机 82.2.2颜色识别的软件设计 8 2.4颜色检测的程序 2.5液晶显示的程序 3实物调试结果 13.1实验过程 1.1AT89S52单片机简介AT89S52单片机片内ROM全部采用FLASHROM技术，与MCS-51系列完全兼容。AT89S52是一个片内具有一种小型低电压，高性能的并且具有一个CMOS8位数的小型单片机，片内还包括一个具有8k背景的硬件组，其中包括一个主机存储器和256bytes的RAM、功能强大的数据内存硬件。AT89S52有40个引脚，AT89S52最小系统如图3-1所示，AT89S52单片机的实物图如图3-2所示。89AT89S52单片机内部含有8K字节的闪存，32位I/O端口线，看门狗定时器，两个数据指针，三个16位定时器/计数器等等。除此之外，AT89S52的工作频率可以降低到OHZ,有一种节能模式可以支持两种软件可选。在空闲模式下，CPU停止工作后，但是串行接口和外部中断系统仍然可以继续工作。1.2TCS3200颜色识别简介1.2.1TCS3200芯片的结构TCS3200是TAOS公司推出的一款可以将彩色光的频率进行转换的仪器。它的CMOS电路中将可配置的硅光电二极管和电流频率转换器集成到一起，并在一个芯片上集成了红、绿、蓝三种滤波器。它是业界第一款具有数字兼容接口的产品，TCS3200的输出信号是数字的，可以驱动标准TT因此可以直接与微处理器或CMOS连接，其他的逻辑电路都是连接在一起的，因为输出信号是数字的，而且每个颜色通道都能达到10位以上的转换精度，所以不需要A/D转换电路，所以电路就更加简单明了，图3-3是TCS3200的引脚如果按照不同的比例搭配适当的三原色(红、绿、蓝),会产生不同的色彩实际上就是物体表面吸收照射在上面的白光(阳光)的一部分有色成分，然后在频率的可见光混合而成，即白光中含有多种颜色(如红R、绿G、蓝B)。根据德国物理学家海林霍尔茨的三原色理论，各种颜色都是由三原色(红、绿、蓝)TCS3200颜色传感器的识别原理其实就是在我们选择一个特殊颜色背光滤已经成为可以直接获取带有蓝色入射光和带有绿色入射射在TCS3200传感器上的物体光线反射颜色。AT89S52芯片有40个引脚，包括主电源引脚、时钟电路引脚和控制信号引脚。AT89S52单片机引脚功能图如图3-4所示。4023934563573483392端□1是一个双向I/O端口，它的内部是具有提升电路的。类似地，如果端□1的输出设置为高电平，那么最后就会从这个端口输入数据。如果使用8052或8032,则P1.0可用作定时器2的外部脉冲输入引脚，而P1.1具有T2EX功能，并可用作外部中断输入的触发器，详见表3-1所示。引脚号T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)MOSI(在系统编程用)MISO(在系统编程用)SCK(在系统编程用)端□3是一个8位的双向I/O端口，可以控制四种TTL逻辑模式。当“1”有串行通信、外部中断控制、外部数据存储器的定时和计数控制等功能。P3端□也是AT89S52的一个特殊功能(第二个功能),如图3-5所示。在FLASH编串行通信输入定时/计数器0的外部输入串行通信输出定时/计数器1的外部输入外中断0输入外部数据存储器写选通外中断1输入外部数据存储器读选通XTAL1—一振荡器外部额外正相信号输出放大器及内部额外反相信号时钟外部信号输出发生器为控制电路之外部反相信号输入端。XTAL2—一振荡器是与反馈三相放电扩大器之间的输出端。1.4液晶显示器简介LCD液晶显示器外观示意图如图3-6所示。由于它具有独特的低电压和微功耗这种功能特性，在单片机系统中被广泛的应用和发展。现实生活中常用的液晶显示模块分为三类，分别是数字液晶显示模块、点阵字符液晶显示模块和点阵图形液晶显示模块。其中，图形液晶显示模块在全国范围内广泛被使用，但是我们的汉字不能像西文那样用字符模块显示，如果想要能够显示汉字，就必须使用图形模块。每行的字符数和每个字符的位置是固定的；点阵液晶显示器是指整个液晶显示器由几个点组成。例如240128是240*128点，可以显示图形、汉字、字母、1.51602显示器与单片机的连接在本次的项目实验中，1602液晶显示器与52单片机的引脚连接情况如图3-751单片机E对比度运算单元根据数据采集单元采集的数据和颜色参数2颜色识别系统的设计与实现颜色识别系统主要以AT89S52单片机的颜色控制模块为基础，增加了颜色识别传感器数据采集模块TCS3200,TCS3200驱动控制模块，设计了具有白色节点的LED光显示模块和LCD1602液晶显示模块，在此基础上设计了一个颜色识别系统。该颜色识别系统的基本结构如图4-1系统框图所示。多次设计然后做出来的颜色识别装置的实物图如图4-2所示。MCU控图4-1系统框架图图4-2实物图2.1.1照明电路系统中首先需要用白色光源来进行自动照明使其成为白平衡状态，然后通过放置不同颜色物体来进行颜色识别，实现识别不同颜色物体的功能。2.1.2颜色传感器电路系统主要采用OPT101和两台灯光的视频切换一起来操作完成不同种颜色的物体区别，采用不同种颜色的物体光照后反射到一个物体内部表面，然后再检测经光从物体内部吸收后和反射后的物体光强，经过两台单片机的视频比较处理来准确判断两个物体的不同颜色。2.1.3采样电路使用一个新的AD进行输出采样，由于我们目前选用的单片机内部只包含了AD,所以将OTP101的模拟输出端口连接在我们选用的单片机上的AD多模采样输出端□上即可。2.2颜色识别系统的软件设计2.2.1TCS3200颜色采集模块与52单片机在本次设计中我们需要将TCS3200颜色传感器与52单片机的P1端口和P3端口连接起来。我们可以了解到P3□的每一根线还具有第二种功能，P3□的第二功能如图4-3所示。2.2.2颜色识别的软件设计颜色识别相关的软件流程如图4-4所示。NN图4-4颜色识别软件设计流程图软件设计的流程第一步就是先将系统进行初始化，它负责设置单片机否需要进行颜色识别，识别到的RGB值就会显示在LCD液晶显示屏上。光源采集，为此，我们设计了一个光补偿模块，该模块的主要工作原理是将被测物体放置在白光LED上，然后将白光反射到TCS3200颜色传感器上，达到检测物体颜色的目的。白色LED补光模块如图4-5所示。2.4颜色检测的程序{lcd_shuzu_write(8,1,elseif(red>blue&&red>2.5液晶显示的程序液晶显示程序最后实现的效果就是将之前检测到的颜色显示在LCD1608液再接收单片机传送过来的数据，并显示对应的颜色，最后将对应的颜色显示在LCD1608液晶显示屏上，如果探测物体的颜色为红色，则液晶显示屏上显示“Red”。5实物调试结果3.1实验过程如图5-1所示。然后接通电源，将所有带有颜色的待测纸板准备好放在旁边，然会发生变化，其结果如图5-2所示。最后在上面放置一个绿颜色物体，其结果如图5-3所示，最后记录它的数据位置即可。3.2结果和误差分析G值和B值就相对偏小；同样，如果是绿色多，那么G