顏色識別測量裝置設(shè)計

本文主要介紹顏色識別技術(shù)及顏色識別裝置的設(shè)計過程文章首先介紹了顏色HTCS230AT89C51TCS230AT89C51脈沖信號經(jīng)單片機、處理、判別，顏色信息最后由四位碼管顯示出顏色信息。：TCS230；AT89C51；TheDesignOfColorIdentifyThispapermainlyintroducesthedesignandrealizationofthecoloridentificationandcolorrecognitiondevice.Thearticlefirstintroducescoloridentificationtechnologybackground,trendsandapplications;Followedbydiscussionofthethreeprimarycolors,andHofthebasictheoryofthreshold;Introducetheidentificationmethodsofthecolorthisbasiscolorrecognitiondevicedesign.IntroducedtheapplicationTCS230colorsensorcircuitandAT89C51whichisusedinthedesignandthecircuitbasedonTCS230andAT89C51.Inthispaper,colorrecognitionmoduleanddigitaldisyunitaredescribed.Thearticleintroduceshardwareandsoftwaredesignprocessdetailed.Thestabilityofthedeviceusingwhitelightsourceforirradiation,formcolorfilterlightthroughtherecementofdifferentcolors,pulseformingbythecolorsensor.Single-chippulsesignalacquisition,processing,identification,color,lastfourdigitsfromthecolorinformation —引 光與顏 混色的含 三基 顏色的三要 RGB計色制與配色方 GRB顏色空間轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間與顏色的.............顏色識別裝置的三種方 方案1：三個發(fā)光二極管分別發(fā)射紅藍綠光來檢測顏 方案2：在裝置上標記顏色來達到辨別顏色的目 方案3：基于89C51和顏色傳感器的顏色識別測量裝置基于89C51單片機和顏色傳感器的顏色識別方 基于89C51單片機和顏色傳感器的顏色識別接口電 二器件介 顏色傳感器TCS230的介 TCS230的特 TCS230的結(jié)構(gòu)框 TCS230各引腳的功 TCS230識別顏色的原 AT89C51單片 AT89C51簡 AT89C51單片機引腳封 數(shù)碼顯示單 數(shù)碼顯示單元原 數(shù)碼顯示單元的硬件電路 三硬件電 硬件電路的介 硬件電路 四系統(tǒng)框圖和軟件框 系統(tǒng)框 軟件框 五測試與分 注意事 測試與分 誤差分 六總 七謝 參考文 能顏色傳感器所代替。由于的自身生理原因和疲勞所造成顏色識別的誤差已經(jīng)對到人們的生活中了。例如：館使用顏分對各類文獻進行分類，這樣能夠極大地質(zhì)和用途；在醫(yī)用方面可以較準確的幫助醫(yī)生判斷病因，通過各個不同病變時期診斷病情的發(fā)展情況。A/D混色的含顏色可以分為為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，人的眼睛就像一個三色，大由于每個人的眼睛對于相同的單色的感受有不同，如果我們用相同強度的三基色混合時，假設(shè)得到白光的強度為100%，這時候人的感受是綠光最亮，紅光次之，藍最弱[1]。飽和度是指彩色的深淺、濃淡程度。對于同調(diào)的彩色光，飽和度越高，顏色就越深、色光中沒有白光成分，所有譜色光的飽和度都是100％；飽和度為零表示全是白光，沒有在彩色電視中，所謂傳輸彩像，實質(zhì)上是傳輸圖像中每一個像素的亮度和色度信息RGB，根據(jù)三基色原理紅藍綠三種基色按不同的比例混合可以獲得各種色彩國際規(guī)定下面三種光譜為基色光，波長為700nm的紅光作為紅基色，波長為564.1nm的綠435.8nm，從配色實驗可知配出標準E白光所需RGB三基色光通量比為1：4.5907:0.0601。的綠基色作為一個綠基色單位，并用（G）0.0601lm（B（R（G（BRGB于是一種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對于等能白光，R=G=B=1，F(xiàn)E白 （1-︳FE白︳ （1- （1-色的比例才是1：1：1。這給我們進行的白平衡調(diào)整和亮度的描述提供了法。在后面的RGB轉(zhuǎn)化到HSV的算法中提供了另一種亮度描述方法，在本裝置中采用1-4的描述方GRB顏色空間轉(zhuǎn)換到HSV顏色空過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白色可以減小SVH而VS可以人為指定HH修改方案。本設(shè)計H閾值表如1-1所示1-1HH0-30-60-100-140-200-280-方案1：三個發(fā)光二極管分別發(fā)射紅藍綠光來檢測顏方案2：在裝置上標記顏色來達到辨別顏色的目方案3：基于89C51單片機和顏色傳感器的顏色識別測量裝CMOSRGBCMOS數(shù)據(jù)處理單元包括 單元，顏色參 單元，對比運算單元 判斷1）單元作用是定期的對傳感器的數(shù)據(jù)進行顏色參數(shù)單元用于各種色彩的標準顏色參數(shù)對比運算單元用于 的數(shù)據(jù) 單元 的標準顏色參數(shù)進行對比運算）4判斷單元用于判斷待測物的拿起、放下，并判斷是否有待測物放置在托盤）1．2．4基于89C51單片機和顏色傳感器的顏色識別方傳感器將反射光信息轉(zhuǎn)換為頻率電信號，并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元的單元；數(shù)據(jù)處理單元的對比運算單元根據(jù)單元所的數(shù)據(jù)及顏色參數(shù)單元數(shù)據(jù)處理單元的判斷單元根據(jù)上述顏色判斷的結(jié)果，生成狀態(tài)和判斷結(jié)果1．2．5基于89C51圖1- 。89C51TCS230白平衡調(diào)整，調(diào)整白平衡子程序；否則轉(zhuǎn)到下一步，檢測是否需要進行顏色識別。。此方案對發(fā)光源沒有特殊的要求，傳感器只待測物的反射光在顏色識別中，傳感器的作用是顏色信號并把顏色信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，直AD此裝置將事先的顏色參數(shù)與待測物的顏色數(shù)據(jù)進行比較來獲得顏色識別的 顏色傳感器TCS230TCS230TCS230TAOS(TexasAdvancedOptoelectronicSolutions)電同時在單一上還集成了紅綠藍(RGB)三種濾光器是業(yè)界第一個有數(shù)字兼容接RGBTCS230TTLCMOS10A/DTCS230的結(jié)構(gòu)框118765光電二極SS電流到頻SS圖2- 圖2-1中TCS230采用8引腳的SOIC表面貼裝式封裝在單一上集成有64個光16161616在內(nèi)是交叉排列的，能夠最大限度地減16過兩個可編程的引腳來動態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz，用戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇100%、20%2%的輸出比例因子，或TCS230表2- LLLLLHLHHLHL無HHHH2-1TCS230S2、S3可以選擇不同的濾波器經(jīng)過電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的(占空比50%)不同的顏色和光強對應不同頻率的還可以通過輸出定標控制引腳S0S1擇不同的輸出比例因子，對輸出頻率范圍進行調(diào)整，以適應不同的需求。頻率輸出使能引腳可以控制輸出的狀態(tài)當有多個引腳共用微處理器的輸入引腳時，也可以作為片選信號；OUT是頻率輸出引腳，GND是的接地引腳，VCC為提供工作2S0、S1S2、S3[2]。TCS230識別顏色的原TCS230R、G、BRYGV、藍B、紫P)。根據(jù)德國物理學家(Helinholtz)的三原色理論可知，各種顏色是由不TCS230255TCS230R、GB10ms)，TCS230出一個比例因子，通過這個比例因子可以把這些脈沖數(shù)變?yōu)?55。在實際測試時，使用同G和B[4]。AT89C51單片AT89C51簡在一片集成電路上集成微處理器、器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單微1980年，In公司推出MCS—51系列單片機。該系列單片機在內(nèi)集成有8位CPU、4K字節(jié)程序器9（ROM、128字節(jié)數(shù)據(jù)器（RAM、4個8位并行口、1個全雙工串行口、21664KB。AT89C512-DIP40VSS（GNDXTAL1：晶體振蕩器接入的一個引腳（采用外部振蕩器時，此引腳接地的輸入端控制線引腳（4EA/VPP：內(nèi)外器選擇引腳/片內(nèi)EPROM（或FLASHROM）編程電壓輸入引腳；PSEN：外部程序器選通信號輸出引腳。I/O（3248P0.0～P0.7:I/OP1.0～P1.7:I/OP2.0～P2.7:一般I/O口引腳或地址總線引腳P3.0～P3.7:I/ODIP20XTAL1：晶體振蕩器接入的一個引腳（采用外部振蕩器時，此引腳接地控制線引腳（1RST：I/O（15P1.0～P1.7:I/OP3.0～P3.7:I/O8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯COM端，就I/O端口，而且功耗更低。起，它們的公共端分別連至P2口。這樣當選通某一位LED時，相應的地址線輸出的是高LED選用共陽LED頻率太低，LEDLED點亮的時間太短，LED的亮度太低，肉眼無法看清，所以一般均取幾個ms左右為宜。數(shù)碼顯示單元的硬件電路圖2- 硬件電路的介TCS230LEDAT89C51、傳感器TCS230可以有兩種工作方式：分別是測顏色信號和測光強信號，TCS將光信號轉(zhuǎn)換成脈沖頻率電信號，輸出頻率2HZ—500HZ之間。脈沖信號接主單片機的P3.5口，輸入進單片機中經(jīng)過軟件處理后顏色及亮度信號由單片機的P0口送到數(shù)碼管顯示出來，P0口硬件電路圖3- 被測顏色被測顏色驅(qū)電數(shù)碼顯示 圖4- 數(shù)碼顯示 T0CPU響應中斷后立即TH1、TL1兩寄存器中的記數(shù)值，并重新初始化T0、T1，以便檢測NYN別YNY圖4- TCS230軟件流89C51TCS230平衡調(diào)整。，調(diào)整白平衡子程序；否則，轉(zhuǎn)動下一步，檢測是否需要進行顏色識別。P2P2NY圖4- RRGB圖4- TCS230，RGBRGBSWITCHHSWITCHH顏色判別程序的作用是通 和調(diào)用函數(shù)計算出接收到的信號是什么顏色圖4- $；P1.04- void{{{ //50ms}{}{}}}} TCS230TCS230電源線必須采用0.01uF—0.1uF的電容退耦，而且電容應盡可能靠近OEGND）6的輸出設(shè)計為短距離驅(qū)動標準TTL或COMS邏輯輸入電平若輸出線超過12英）測試與分流穩(wěn)壓電源、DF1632TCS2309-1表5- 藍紅綠無1:3.5:21:3.5:2的狀態(tài)下測得的是光強度。 總了一個以TCS230為的系統(tǒng)。本設(shè)計裝置已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)顏色的識別。本裝置通過四個按鍵已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的復位，白平衡的調(diào)整，顏色識別的啟動以