09传感器论文

编号：传感器综合设计实训(论文)说明书题目：颜色传感器的设计//字居中院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：巫玲学号：0901130421指导教师：王守华、童有为、胡机秀、李秀东2012年6月19日第1页共2页摘要随着时代的进步和发展，传感器技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的信号的装置。设计了一种以STC89C51单片机和TCS230传感器为核心的颜色检测系统，其利用TCS230颜色传感器将彩色光转换成频率信号，然后经单片机进行处理和判别，获取某一颜色中所含三基色的亮度值，分析被测光中的颜色成分和亮度，即可有效地得出相应的被测颜色，同时将检测结果数字化的显示到LCD屏上。文中简述了利用软件对TCS230的实际颜色测量值进行校正的处理办法，给出了相应的硬件设计电路、软件流程图和测试程序清单。该传感器电路具有成本低、测量速度快、精确高、便携等特点，可广泛应用于各种需要对光色成分进行测量、分析与识别的行业。关键词：传感器；颜色检测；TCS230；STC89C51单片机第2页共2页AbstractAlongwiththetimeprogressandthedevelopment,thesensortechnologyalreadypopularizedtouslives,thework,thescientificresearch,eachdomain,alreadybecameonekindofquitematuretechnology.Thesensorisinformationandsoonphysicalquantitywhich,chemistryquantityfeels,transformsaccordingtocertainruleisadvantageousforthesurveyandthetransmissionsignalinstallment.ThisarticlehasdesignedonekindtaketheSTC89C51monolithicintegratedcircuitandtheTCS230sensorasthecorecolorexaminationsystem,ittransformsusingtheTCS230colorsensorthecoloredlightthefrequencycode,thencarriesonprocessingandthedistinctionafterthemonolithicintegratedcircuit,gainsinsomecolortocontainthreeprimarycolorluminancevalues,analyzesbythelightmeasuringinthecolorcomponentandbrightness,theneffectivelyobtainscorrespondinglyismeasuredthecolor,simultaneouslytestresultdigitizationdemonstrationLCDonscreen.InthearticlesummarizedhascarriedontheadjustmentusingthesoftwaretotheTCS230actualcolorobservedvaluethemeasure,hasgiventhecorrespondinghardwaredesignelectriccircuit,thesoftwareflowchartandthetestorderdetailedlist.Theelectriccircuithasthecosttobelow,surveyspeedquick,precisehigh,portableandsooncharacteristics,butwidelyappliesineachkindneedstocarryonthesurvey,theanalysisandtherecognitionprofessiontothelightcoloringredient.keyword:Sensor;Colorexamination;TCS230;STC89C51monolithicintegratedcircuit第1页共23页目录引言.......................................................................................................................21概述.................................................................................................................31.1颜色识别与检测原理.........................................................................................................31.2方案论证............................................................................................................................32.TCS230颜色传感器的介绍.............................................................................32.1TCS230芯片的结构框图与特点.......................................................................................32.2TCS230识别颜色原理.......................................................................................................53．系统硬件设计.................................................................................................63.1硬件系统设计框图.............................................................................................................63.2硬件电路各功能模块及其说明........................................................................................74．系统软件设计.................................................................................................94.1程序流程图........................................................................................................................94.2白平衡测试子程序及解析..............................................................................................104.3获取颜色频率测试子程序及解析..................................................................................114.4综合测试..........................................................................................................................124.5TCS230测试中需要注意的问题.....................................................................................125总结...............................................................................................................14谢辞.................................................................................................................16参考文献.............................................................................................................15第2页共23页引言随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，颜色检测系统被越来越广泛地应用于颜色测量、颜色变化的识别、打印控制、颜色校正和机器人安全监控等领域。颜色的测量准确度实际受多种因素影响，与光源的光谱特性、光源方位、物体反射特性、观测位置、以及传感器光谱响应性能等有关，测量过程中的环境因素变化也会造成测量误差。然而在很多实际应用中，往往并不需要精确分析颜色的光谱组成，而只需对不同的颜色加以区别。现有的亮度或色度计，都是通过电流的强弱来标定被测物的亮度大小。通常无颜色选择功能，如果需要测量某种颜色的光强(常指三基色红、绿、蓝)，则电路复杂，且精度不高。在遇到同时需要对多种颜色光强进行测量的场合，误差会更大，严重影响了识别的效果。目前，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、蓝滤光片，然后对输出信号进行相应处理，才能识别颜色信号。其输出为模拟信号，需要一个A／D电路进行采样，再对该信号进一步处理，才能进行识别，因此增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别效果。美TAOS(TexasAdvancedOptoe．1ectronicSolutions)公司最新推出的颜色传感器TCS230，不仅能实现颜色的识别与检测，与传统的颜色传感器相比，还具有许多优良特性。TCS230的反应速度快，可用软件设置改变对颜色的选择，输出为数字信号，使用方便，有较强的抗干扰能力。第3页共23页1概述1.1颜色识别与检测原理颜色是物体表面吸收了白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。由三基色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三基色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS230来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定原色通过，阻止其他原色通过，即可分别测出R＼G＼B的值，从而能分析出投射到TCS230传感器上的光颜色。TCS230对光源要求很高，同一种颜色在不同的实测距离、不同的光源环境中所测出的频率可能不一样。同时实际中我们所见到的光，其三基色并非是理论值。如白色的理论值是由等量的红色、绿色和蓝色混合而成的，但实际上，白色中的三原色并不完全相等，并且对于TCS230的光传感器来说，它对这三种基本色的敏感性是不相同的，导致TCS230的RGB输出并不相