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基于TCS230颜色识别器的计划解析

颜色识别器

  

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  毕业设计答辩 姓 名: 指导教师: 目录 绪论 算法 设计 传感器 结论 结果 绪论 研究背景 发展趋势 国内外成果 研究动态 本说明书的 任务及意义 返回 研究背景: 随着时代的发展,越来越多的领域中应用到了颜色识别,例 如:产品包装表面颜色的识别、化学实验或是一些溶液颜色 变化过程的检验与调控,产品外表的颜色特征的印染控制等。 很早以前颜色识别主要以人眼识别为主,可是人眼识别具有 一定的误差以及不能进行严格控制,所以现在,颜色识别器 将会代替人眼,越来越多的应用在社会生产及其他工作中。 发展趋势: 现在应用于实际当中的颜色传感器主要有这两种:一种是颜 色传感器,它识别颜色的方法是通过检测对象的一些颜色特 征值然后与标准颜色比较;另一种是RGB颜色传感器,用分光 测色仪检测三刺激值,通过三刺激值和颜色模型比较然后识 别出颜色。 国外几种传感器: 〃 MAZET 〃 公司最新推出的颜色传感器 〃 德国 〃 FT50C-1 CS ELTROTEC 颜色检测器 颜色传感器 色标传感器 MTCSiCS 国内几种传感器: 〃 〃 上海精电电子设备有限公司的色标传感器系列产品 广州创光电子有限公司的 深圳市易创特自动化设备有限公司推出的 〃 四川火狐公司推出的 PDIC903B MCS颜色传感器 颜色传感器 TCS3414CS 本说明书的任务及意义 ? 本说明书的意义在于利用颜色传感器将色彩识别的过程和操作简单化, 且使识别的准确性提高,本设计如果进一步研究使其应用于更多领域 是非常有益的,但是本设计处于初级阶段,后续还需要进行更多的研 究,才能使设计更加严谨且可靠。 本文以色彩识别系统设计为目的,采用STC89C52RC单片机为核心,利 用TCS230颜色传感器和LCD1602建立起来的[6]。在本说明书中详细阐 述了整个设计的思路,主要内容包括背景的简介,给出了颜色识别的 应用和几种颜色算法,简单介绍所需器件的基本原理,设计了TCS230 颜色传感器、51单片机、LCD1602的软硬件连接,利用传感器将测得 的模拟信号转换成数字信号,然后将输出的数字量通过软件的连接在 单片机上处理得出入射光三基色的组成分量,然后将其显示在 LCD1602上,硬件的焊接是为了验证理论上的设计是否能够硬件实现。 ? 返回 颜色识别算法 1 2 色 色彩空间法 彩 空 间 法 白 平 白平衡算法 衡 算 法 返回 色彩空间法 B蓝 青 品红 白 黑 G绿 黄 R红 所有的颜色都有唯一与之对应的RGB值。 白平衡算法 ? 首先,参照RGB光源的光强度的基础测量值,然后根据由物体 反射的光再测光强度值,二者之比即为物质的反射(或透射) 的性质,即实际色彩,如公式(1), (2), (3)。 R=P物红/P源红 (1) G=P物绿/P源绿 (2) B=P物蓝/P源蓝 (3) ? 而想要计算出标准的RGB值,将上式所得结果与255相乘即可得 到,这样做的原因是在颜色模型中,所有颜色的坐标都在区间 (0,255)之内。 返回 TCS230颜色传感器 1、TCS230原理介绍 2、显示器的显示原理 3、51单片机和显示器的连接 4、 51单片机和传感器的连接 返回 TCS230识别颜色原理简介 ? TCS230颜色传感器中有三个颜色滤波器,当识别颜 色时,滤波器分时工作,即选定一种颜色的滤波器 之后,其他颜色的分量都不能够通过滤波器,而只 有这种颜色能够通过滤波器,该分量通过滤波器之 后,则得出要识别颜色中该分量的值。简单来说就 是当蓝色滤波器处于工作状态时,只有蓝色光能通 过滤波器,而红色、绿色不通过,这样就能够得出 蓝色分量的值。当入射光通过三个颜色滤波器之后,春纪弹力娇嫩三件套新款。 得出三个颜色分量值,这样,叠加在一起则得出被 测物体颜色。通过这三个值,就可以分析投射到 TCS230传感器上的光的颜色。 显示器的原理简介 ? 字符的显示: 在液晶显示器上显示字符的过程是首先要确定字符在显示器上显示位置 的地址,地址是根据RAM进行选择的,每个字符都是由矩阵组成的, 在矩阵中对应要显示的部分呈高亮状态,而不需要显示的部分呈现出 暗的状态即可。显示的字符相对比较简单,允许控制器在文本模式下 工作的基础上,对每行和列数的液晶显示开头的列数,找出相应的显 示RAM地址,建立一个光标,给出相应的代码字符即可。 ? 汉字的显示: 汉字显示常用的方法是图形方式,通过计算机提取字符点阵代码(通常 是用矩阵提取软件),每个字符占32B,分左、右两半,各16B,左侧 为单数,右侧为双数。基于LCD显示屏上的行列号及每行的列数,能 识别显示RAM对应的地址,建立一个光标,送上汉字要显示部分的第 一个字节,光标位置加一,发送第二个字节,换行对齐,发送第三个 字节至32B显示完成则可以在液晶显示屏上一个完整的汉字。 51单片机和传感器的连接 S0 S1 E TCS230 S2 S3 OUT P1.0 P1.1 P1.2 P1.6 P1.7 P3.2 51单片机 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 源,OUT管脚接P3.2管脚,S2管脚接P1.6管脚,S3管脚接P1.7管 脚。 51单片机和显示器的连接 P0.0~P0.7 D0~D7 P2.7 51单片机 P2.1 E LCD1602 RW P2.0 RS Vss管脚接地,Vcc管脚接+5V电源,Vo管脚接地,RS 管脚接P2.0管脚,RW管脚接P2.1管脚,E管脚接P2.7管脚, D0-D7管脚依次接P0.0-P0.7管脚,A管脚接+5V电源,K 管脚接地。 返回 系统设计 系统结构框图 系统设计总图 颜色采集模块 LCD显示模块 驱动模块 返回 系统结构图 TCS230驱动模块 MC-51 系列 单片 机 TCS230颜色采集 LCD1602液晶显示模块 四个白色LED补光模块 色彩识别系统是基于MCS-51系列单片机控制的基础上,添加了 TCS230颜色传感器采集模块,TCS230驱动模块,四个白色LED 补光模块,LCD1602液晶显示模块,在这些模块的基础上实现 的色彩识别系统。 驱动模块 ? TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装,在单一芯片上集成有64个 光电二极管,这些二极管分为四种类型,其16个光电二极管带有红色 滤波器;16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。 颜色采集模块 定时器初始化 外部脉冲信号 定时时间到 否 外部中断计数 是 输出频率值 RGB三种色彩通道采集:此处设置了三个函数void red()、void green()、void blue(),分别代表红、绿、蓝三种颜色通道。 LCD显示模块 单片机处理后的数据 设定光标显示位置 整型数转化成字符型数组 以字符串方式输出 LCD1602初始化和清屏 输出结束 是 显示完成 否 本模块的设计原理是将经过单片机处理后所得到的颜色值送入 相关的函数,经过此处处理后得到的最终结果是得到的颜色提 取相关的整形数据全都转换成字符型,然后让他们组成一个数 组,以便LCD1602输出显示。 4 3 2 1 A 1 G O S S 1 0 N E D TCS230 6 C 0 Vcc +5v 1 p O 12MHz Y U 1 S S T 2 3 5 6 7 8 + 5 6 C 0 2 系统结构设计总图 p 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 AT89S51 U 1 Vss X X P3.6/RD P3.6/WR P3.5/T1 P3.4/T0 P3.3/INT1 P3.2/INT0 P3.1/TXD P3.0/RXD RST/Vpd P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 T T A A L L 2 1 ALE/PROG EA/Vpp PSEN P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 Vcc 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 + 5 K 16 LCD1602 U 1 A 15 + D7 14 5 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 Vo 3 Vcc 2 + GND 1 返回 5 设计结果 实验过程 理想实验结 果 设计实验过程 理想实验结果 误差分析 实物图 误差分析 返回 设计实验过程 1、将焊接的版块接通电源,将有颜色彩纸放平。 2、把TCS230颜色采集模块放到颜色彩纸上,摆放整齐, 保持水平,然后用隔光性材料将TCS230颜色采集模块进行 隔光,记录1602LCD显示器所显示的值。 3、重复实验步骤,用不同颜色的彩纸进行实验,验证数据 是否合理。 理想设计结果 结果 颜色 第一次 第二次 第三次 第一次 第二次 第三次 第一次 第二次 第三次 第一次 第二次 第三次 R 253 255 249 166 166 166 078 075 069 035 028 031 G 246 250 252 036 047 036 131 128 133 043 045 042 B 243 253 250 044 041 040 061 062 058 107 101 105 图 像 纯白 纯红 纯绿 纯蓝 在硬件焊接并调试成功的情况下,应出现如上结果。 误差分析 ? 可能是硬件连接的问题,也可能是软件调试的问题使本次设计没能成 功做出硬件识别系统。 对于成功的系统误差分析如下: ? 1、外界光线的影响。因为外界天气存在一定的差异,例如晴天光线较 强,而阴天则光线较暗,因此,使实验结果有一定的误差。 ? 2、不同的芯片对光线的敏感度不同。因为我们不保证所有的芯片完全 相同,例如不同的厂家不同的生产工艺生产的产品则不同,所以,造 成一定的误差。 ? 3、在TCS230传感器上现在一般都有四个LED补光原件,补光原件不一 定稳定,因此会使结果造成一定误差。 ? 4、另外,不同的物体对光的反射和吸收能力不同,因此,会造成一定 的误差。 实物图 结论 1、根据阅读文献和参考资料,进行理论内容的 梳理,建立基本的颜色模型,简单介绍几种颜 色识别算法。 2、介绍51单片机的基本理论,以及主要模块如: TCS230颜色识别模块、LCD1602显示模块,能 实现的功能和优势等。 3、根据理论知识对系统进行整体设计,包括软 件的连接方面,硬件的焊接方面。 4、编写适合于51单片机且能够识别出三基色成 分的程序,将程序加载在单片机中,实际实验 测试,看能否实现预期功能。 基于TCS230颜色识别器的设计剖析_其它_职业教育_教育专区。毕业设计答辩 姓 名: 指导教师: 目录 绪论 算法 设计 传感器 结论 结果 绪论 研究背景 发展趋势 国内外成果 研究动态 本说明书的 任务及意义 返回 研究背景:

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本站文章于2019-11-23 21:56,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:基于TCS230颜色识别器的计划解析 颜色识别器