【颜色识别系统的设计与实现分析10000字（论文）】

第第：德国物理学家赫姆霍兹三原色理论认为，只要拥有了红、绿、蓝三色，便可以创造肉眼可见的大部分颜色。（2）TCS3200识别颜色原理：通过调整三色光强度数据，便可以获得TCS3200传感器所接收到的不同光的颜色。（3白平衡和颜色识别原理：世界各国针对颜色的研究显示，理论角度来讲，将红、绿、蓝三色按同等量分配，便形成了白色。但实际上，同等比例调出来的并非白色，而是需要调整比例，才能调出白色，显示了颜色组合的复杂性，这同样也决定了颜色识别的复杂性，因此需要进行相关的白平衡调节才能保持测量结果的准确性。3.3lcd1602显示电路有关显示模块的设计，基于传统数码管它不能呈现英文信息，导致加大了操作难度。本文为避免这种问题的发生，故采用了LCD1602液晶显示器。它属于工业字符型产品，能够呈现两行信息，无论是数字、字母，还是符号，但总长度不超过三十二位，显示功能可以满足本设计的要求。这一产品的尺寸小，功耗低，能够有效的呈现信息，具有极强的实用性。LCD1602集成了16个引脚，如下：表3-1LCD1602引脚介绍引脚号引脚名称引脚功能1GND电源接地端2VCC5V电源正极3VL调节显示器对比度4RS寄存器选择端5RW读写信号线6E使能端口7~14D0~D7双向数据端口15BL+背光正极16BL-背光负极LCD1602能够在3.5V~5V驱动下正常运行，它集成了复位电路，故用户可通过位移光标、清屏等方式进行管理。对其联系的电位计做出合理的控制，由此实现对亮度的显示。其数据可存储于内部的存储器内。这一产品能够和MCU直接相连，接受来自后者的信息，并将其呈现出来。LCD1602集成了16个引脚，RS、RW主要用于读写控制：表3-2LCD工作状态介绍表RSRW操作命令00写入指令寄存器（清清屏等）01读busy(DB7)，以及读取位址计数器（DB0—DB6）的值10写入数据寄存器（显示各字符等）11从数据寄存器读取数据LCD1602型产品在执行指令前，首先必须读取模块标志位的忙信号，如果发现其为低电平，此时代表“闲状态”，可执行相应的指令。图3.8LCD1602引脚图

3.4电源电路本文采用的MCU，要求在直流5V驱动下开展，电源管理模块集成为3脚电源座子、6脚电源开关两类。前者的用途是和电源插头相连，后者则负责MCU电路的状态控制。后者的1,3口和4,6口的作用是一致的，即电源正输出。其2、5口则起到接地引脚的作用，在应用过程中必须做出选择，若以1、3口进行文化输出，此时5口应该接地；若以4、6口为输出，此时2口应该接地。该MCU的传感器和无线传输芯片所需电压均在5V以内，便能满足使用需求，若存在12V或其他电压传感器，就需要在系统中集成升压模块，实现更高电压。见下图，这本次设计的电源电路：图3.9电源电路3.5小结本章内容主要介绍系统硬件设计先介绍总体在介绍部分，其中包括：单片机电路、TCS3200颜色传感器、lcd1602显示电路等。针对电路图绘画和引脚功能做出介绍，以此为接下业的设计打好基础。

4系统软件设计4.1总体流程图完成硬件部分的选型和设计后，接下来即为软件的设计，本系统集成的程序包括了：主程序、白平衡矫正子程序及颜色比较子程序。相应的程序流程图为:图4.1总体流程图

4.2子程序流程图相关子程序流程见下图所示：图4.2子程序流程图4.3液晶显示程序设计LCD1602共包含有16个引脚，这里面，由RS、RW负责读写选择：表4-1LCD工作状态介绍RSRW操作命令00写入指令寄存器（清清屏等）01读busy(DB7)，以及读取位址计数器（DB0—DB6）的值10写入数据寄存器（显示各字符等）11从数据寄存器读取数据LCD1602型产品在执行指令前，首先必须读取模块标志位的忙信号，如果发现其为低电平，此时代表“闲状态”，可执行指令。当LCD1602所需呈现的内容为字符时，前提是确定内容的RAM地址。该产品提供了11条控制指令，通过这些指令能够方便的进行清屏，光标移动等操作。显示程序运行步骤详见下图：图4.3液晶显示程序流程图4.4小结本章主要是介绍软件模块，首先从总体出发，介绍了总体的程序流程图，然后紧接着介绍了子程序流程图的设计，最后将显示模块的流程图也进行了展示，为后序的模块程序流程的罗列、软件功能的实现，实物测试等打好了基础。

5系统的实现与测试5.1整体测试效果基于前文介绍，已基本实现了设计要求。记录相应的实验数据。其操作进程为：首先于颜色采集模块中盖上一盒光效，同时将待测彩色纸板铺设为传感器面向彩色纸板的一段。将开发板和电源相接通，将事先预备的待测彩色物体齐整地置于桌面，再将颜色信息采集管理模块垂直于待测物体，当与之距离拉近至1cm左右时，LCD显示屏将显示数据并予以记录，该方法适用于所有检测操作。测试过程中要求关注以下两点:

（1）颜色识别过程中，纸箱尽可能密封或是采用防光设计，由此降低非测光线对检测结果带来的不良影响；（2）白平衡调整[12]：TCS3200在初接触电源时，应立足前文白平衡原理作出调整。由于标准白光的R、G、B原色分量均为255，故本次设计中四个白色LED补光电路所释放白光均属于非标准的。基于此，为降低非标准补光电路所带来的识别误差，就需要进行白平衡调整。完成了这一过程后，再通过颜色传感器对原本准备的待测物体展开检测。

（3）实现过程如图所表现：进行黄色测试：图5.1黄色测试图

进行蓝色测试：图5.2蓝色测试图

进行红色测试：图5.3红色测试图

进行绿色测试：图5.4绿色测试图

5.2小结本章主要介绍了测试的相关方法，而且简述了测试过程中需要注意的地方，随后将测试的结果进行了展示，因为颜色识别的重难点在于对先进RGB三色测量算法的设计，要求具备优良的计算能力，表现出良好的精准度，此即测量算法是其中的最大难点。这就意味着本次系统的设计，难免会有误差的存在，或是识别过程缓慢等问题存在。本次测试显示，所设计系统能及时、精准地测试红、黄、蓝、绿四色，具有良好的颜色识别功能。6总结与展望本次设计将TCS3200各方特征都考虑在内，设计采用的是STM32单片机，最终设计出的系统能够成功的识别目标光线内的三基色。故此，本文详细地介绍通过软件对TCS3200的测色值展开校准，以此促进颜色识别精准性的提升。通过本次设计电路、软件流程图，本次设计有着高效化、低成本的优势，但在精度方面有所不足。本文介绍了颜色识别系统的设计和实现过程，主要取得如下结论：

(1)了解颜色知识，及传感装置识别颜色原理。

(2)对颜色识别系统进行了整体性设计。(3)完成本系统各个模块的设计，并对设计过程予以详解。

(4)完成硬件部分的选型，进行针对性的测试，并对测试数据结果进行了相关对比分析。

由于研究时间的限制，加之笔者个人水平的不足，导致本文的设计有所不足，未来的研究将由以下几方面进行优化：(1)优化颜色识别算法。本文中系统在测量RGB方面存在较大的误差，未来还需设计更加先进的颜色识别算法，从而有效的降低这一误差。

(2)有关颜色色彩区分中有所