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1、智能颜色识别报警系统摘要: 随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，色彩识别广泛应用于各种工业检测和自动控制领域，而生产过程中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。如：各种物体表面颜色识别（产品包装色标检测，产品外表特征颜色的检测，液体溶液颜色变化过程的检测与控制，等等）。而本文就是介绍如何通过使用TCS230颜色传感器来实现色彩识别的功能的。首先，通过了解一定深度的光与颜色的知识以及深入学习研究TCS230识别颜色的原理，实现TCS230颜色传感器测量颜色的功能。其次，对所测得的数据进行处理，转换成RGB三种颜色光数值。最后，通过LCD将经过处理后的
2、数据显示出来。 本设计具有体积小、成本低、功能强等特点。关键词：单片机 颜色识别 TCS230 三原色 颜色传感器The intelligent color recognition alarm systemAbstract : With the modern industrial production to speed the development of automated direction, color recognition is widely used in various industrial detection and automatic control field, and t
3、he production process has long played a leading role by the human eye color recognition will be more and moreare replaced by the corresponding color sensor. Such as: surface color identification (product packaging color detection, the product appearance characteristic color detection, detection of t
4、he liquid solution color change process and control, and so on). This article is to introduce TCS230 color sensor color recognition.First of all, through the understanding of a certain depth of knowledge of light and color as well as in-depth study TCS230 identify the color of principle TCS230 color
5、 sensor to measure the color functionality. Next, the measured data is processed and converted to RGB three color light value. Finally, the processed data will pass through the LCD display. This design has the characteristics of small size, low cost, feature.Keywords：SCM Color recognition TCS230 Tri
6、chromatic Color sensor 目 录1 概述11.1 课题研究目的11.2 颜色识别的发展现状21.2.1 颜色传感器国外发展现状21.2.2 颜色传感器国内发展现状31.3 课题设计任务42 设计总体方案42.1 课题设计背景42.2 设计方案论证52.2.1 主机选择52.2.2 颜色模块方案选择52.3 设计方案框图73 硬件电路设计83.1 AT89S52简介83.2显示电路设计103.2.1液晶显示电路介绍103.2.2 TG12864E液晶显示模块的基本特性113.2.3 字符显示123.3颜色识别简介133.3.1 色彩识别和其常用算法133.3.2 TCS230
7、识别颜色原理143.3.3 TCS230颜色传感器163.3.4 TCS230颜色传感器与单片机的连接174 系统调试194.1 程序流程图194.2 程序调试软件介绍215 总结226 致谢23参考文献24附录1：总设计电路图25附录2：实物照片26 1 概述1.1 课题研究目的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、蓝滤波片，然后对输出信号进行相应的处理，才能将颜色信号识别出来；有的将两者集合起来，但是输出模拟信号，需要一个A/D电路进行采集，对该信号进一步处理，才能进行识别，增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别的效果。TAOS（Texas Adv
8、anced Optoelectronic Solutions）公司最新推出的颜色传感器TCS230，不仅能够实现颜色的识别与检测，与以前的颜色传感器相比，还具有许多优良的新特性。本设计以STC89C52单片机为控制核心，利用颜色传感器TCS230设计一颜色识别系统，并能够辨别生活中的各类颜色。颜色识别在现代生产中的应用越来越广泛，无论是遥感技术，工业过程控制，材料分拣识别，图像处理，产品质检，机器人视觉系统，还是某些模糊的探测系统都需要对颜色进行探测，而颜色传感器的飞速发展，生产过程中长期由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被颜色传感器所替代。为这上述应用的自动化实现提供了可能。本文以色
9、彩识别系统设计为目的，采用AT89S51单片机为核心，利用TCS230颜色传感器和TG12864E建立起来的。文中给出整个系统的设计思路，包括，根据对三原色的感应原理和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，在合适的环境下，对被测物体进行检测，将测得的数据送到AT89S52单片机进行处理，得到被测物体所包含的RGB三原色的颜色值，之后利用TG12864E显示出来。本文研究的色彩识别系统的意义在于降低了色彩识别的难度，而且检测结果能准确可信，将有利于自动化行业以及相关行业的发展，同时为这个领域以后的研究提出自己的一点见解。另外
10、，文中实现的颜色识别系统可用于机器人比赛的视觉识别系统。 1.2 颜色识别的发展现状 颜色传感器也叫色彩识别传感器。目前,基于各种原理的颜色识别传感器有两种基本类型: 其一是RGB(红绿蓝) 颜色传感器, 检测的是三刺激值; 其二是色差传感器,检测被测物体与标准颜色的色差。这类装置许多是漫反射型、光束型和光纤型的, 封装在各种金属和聚碳酸酯外壳中。1.2.1 颜色传感器国外发展现状MAZET公司最新推出的颜色传感器MTCSiCS，不仅能够实现颜色的识别与检测，色彩传感器具有高精度的三色测量(CIE)，是测量光源系统的出色解决方案，其控制系统可以捕捉到目前的颜色状况，然后根据图像信号反馈的信息控
11、制并达到相应的Yxy值。相比别的传感器，在温度变化的情况下，MAZET的传感器性能不变，甚至在温度或者能量很高的情况下、MAZET的传感器也不会有任何老化。MTCSiCS的输出信号是数字量，可以驱动标准的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。德国ELTROTEC色标传感器可以检测出颜色的差异，ELTROTEC色标检测器具有灵敏度高、响应速度快、抗背景干扰能力强。即使颜色上的细微差异或高光泽目标物也能够被ELTROTEC检测到，产品被广泛的运用于包装机械和
12、印刷机械，造纸机械等自控系统中。ELTROTEC色标检测器适用于必须快速和准确检测色标或其他用颜色对比作记号的场合。在30多种不同的灰度等级中，色标检测器可检测所有类型的色标标记，可给不同的用户界面提供多种对比度检测技术，以满足广泛的应用领域，是业界最佳的色彩辨识仪器。FT50C-1颜色传感器：自2001年，通过测试开始投入应用至今FT50C-1一直得到广泛应用。该传感器使用直径4mm的圆光斑。适合用于分选包装或检测不同类型的标签。FT50C-2颜色传感器：使用2mm的正方形光斑。适合于检测非常微小的物体。典型应用是：检测小部件或检测细致的仪器。FT50C-3颜色传感器：使用1mm*5mm的长
13、方形光斑。专为检测长方形物体而设计。典型应用为：检测导管内半导体芯片的缺失和正确顺序。CS颜色检测器利用三色光方法鉴别颜色。CS颜色检测器可以发射多种光谱组合，从而代替了传统的接收端滤式宽带光谱（易受周围光线影响）。被检测物体的反射光线被接收并被数字化，通过集成的微处理器进行运算和标准化。所有的红、绿、蓝（RGB）波长范围包括所有必要色度、饱和度和亮度等信息都被包括在最后的信号值中。这些测量与保存的参考值在数微秒内进行比较，根据结果，改变开关输出的状态。颜色检测器可利用接收光和发射光的颜色检测而鉴别物体-例如透明物体或液体。根据工作需要，可以通过自学习模式存储一个或三个颜色参考值。因为颜色检测
14、器对周围光线极度不敏感，所以检测的可靠性不会被进入传感器一端的反映或光线影响。1.2.2 颜色传感器国内发展现状四川火狐公司推出的MCS颜色传感器是最小的三原色传感器，由三个Si-PIN光电管以及在片滤波器集成在一起的，每个光电管都各自有三种颜色之一的滤波器。它具备小尺寸设计，高质量滤波器和三种颜色同步记录的特点。三个不同区域的颜色识别响应，类似于人眼。每个光电管对相应光谱滤波器的颜色光最敏感，主要是红色，绿色，蓝色。对高动态工业颜色应用（允许信号频率到MHz范围），新的紧凑型颜色传感器是首选，适合低价格快速信号处理。这种光电管的环型排列，适合辅助光纤测量信号的耦合。这些传感器提供TO5和 S
15、OP8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LCD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LCD显示器的背光。深圳市易创特自动化设备有限公司推出的新一代数字颜色传感器TCS3414CS，不但可以侦测颜色，同时还可以侦测色温。其应用主要是带有液晶屏的数码产品如液晶电视，可视DVD，车载数码产品，另外如笔记本电脑，手机，PMP等移动设备也都有应用。其产品的低档系列，以其优良侦测精度和优势的价格，尤其适合玩具类等产品开发应用。上海精电电子设备有限公司研发生产的颜色识别传感器、色标传感器系列产品，作为国内最专业的光学测量及检测设备研发及生产厂家特别在辨色识别，激光测距,光纤的技术上处于领先地位,运用了当今先进的数字化背景抑制技术,大大提高了测量精度和抗干扰能力,因为有这样的特点，使得该公司产品在国内市场有相当占有率，依靠合理的价格更适合国内市场的服务理念成为少数几家能与国外顶级品牌抗衡的高科技企业。目前生产的超高功率RGB数字光
