基于TCS3200颜色传感器的色彩识别器的设计(毕业论文)

本科毕业论文题目基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计学院信息科学技术学院专业电子信息工程毕业届别2013届姓名指导教师职称讲师XXXXXXXXX大学教务处制二〇一三年五月王明：基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计i目录摘要………………………………………………………………………………………………i关键词……………………………………………………………………………………………iiiAbstract………………………………………………………………………………………iiivKeywords………………………………………………………………………………………iiiv1绪论…………………………………………………………………………………………11.1研究背景…………………………………………………………………………………11.2色彩识别及颜色传感器技术的发展趋势………………………………………………11.2.1颜色识别技术的研究成果………………………………………………………11.2.2国内颜色传感器的研究成果与动态……………………………………………31.3本论文的主要工作及意义………………………………………………………………42颜色识别及颜色传感器技术介绍……………………………………………………………52.1色彩识别…………………………………………………………………………………52.2色彩识别算法……………………………………………………………………………52.2.1色彩识别的应用…………………………………………………………………52.2.2色彩识别一般算法………………………………………………………………52.3颜色传感器技术…………………………………………………………………………62.3.1颜色检测的难点…………………………………………………………………62.3.2颜色传感器………………………………………………………………………72.4本章小结………………………………………………………………………………123基于TCS3200的硬件设计…………………………………………………………………133.1AT89S52单片机简介……………………………………………………………………133.1.1AT89S52的主要性能和参数……………………………………………………133.1.2AT89S52的主要功能……………………………………………………………143.2TCS3200颜色识别原理简介……………………………………………………………163.2.1TCS3200芯片的结构框图与特点………………………………………………16王明：基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计ii3.2.2TCS3200识别颜色的原理………………………………………………………183.3液晶显示器LCD1602简介……………………………………………………………193.3.1字符型液晶显示模块CA1602A的外观与引脚………………………………193.3.2指令格式与指令功能……………………………………………………………203.3.3LCD显示器的初始化……………………………………………………………213.4本章小结…………………………………………………………………………………224色彩识别器系统的设计与实现……………………………………………………………234.1系统结构框图…………………………………………………………………………234.2AT89S52单片机最小系统……………………………………………………………244.3TCS3200驱动模块的设计……………………………………………………………254.4TCS3200颜色采集模块的设计………………………………………………………274.4.1TCS3200颜色采集模块与52单片机的接口…………………………………274.4.2TCS3200颜色采集模块的软件设计……………………………………………284.54个白色LED补光模块的设计……………………………………………………314.6LCD1602液晶显示模块…………………………………………………………………314.6.1LCD1602液晶显示模块硬件设计………………………………………………324.6.2LCD1602液晶显示模块软件设计………………………………………………324.7本章小结………………………………………………………………………………345色彩识别系统的实验………………………………………………………………………355.1色彩识别的实验过程……………………………………………………………………355.2实验结果分析…………………………………………………………………………355.3本章小结………………………………………………………………………………366结论与展望…………………………………………………………………………………376.1结论……………………………………………………………………………………376.2展望……………………………………………………………………………………37参考文献………………………………………………………………………………………38致谢……………………………………………………………………………………………40附录1程序代码………………………………………………………………………………41附录2电路图…………………………………………………………………………………48王明：基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计iii基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计王明（XXXX大学信息科学技术学院电子信息工程专业，陕西西安，650000）摘要：随着科技的发展，现代工业生产向高速化、自动化方向不断进步，色彩识别技术已经广泛应用于各种工业检测和自动控制领域，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。本文主要介绍如何通过使用TCS3200颜色传感器来实现色彩识别的功能。本论文首先介绍不同颜色识别技术，利用三原色的感应原理以及TCS3200识别颜色的原理，实现TCS3200颜色传感器测量颜色的功能，并对所测得的数据进行处理，转换成RGB三种颜色光数值，通过LCD将经过处理后的数据显示出来。最后在此理论基础上设计了系统的总体方案，通过硬件实现了系统功能。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。本设计具有体积小、成本低、功能强等特点。关键字：TCS3200颜色传感器；AT89S52单片机；颜色识别王明：基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计ivTHECOLORRECOGNITIONDESIGNBASEDONTCS3200COLORSENSORWangMing（MajorinElectronicandInformationEngineeringintheCollegeofInformationScienceandTechnologyofXXXXUniversity，shanxixian，650000）Abstract：Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,modernmanufacturingindustryhasbeenmakinggreatadvancestowardshigh-speedgrowthandautomation.Meanwhile,thecolor-recognitiontechnologyhasbeenwidely-usedinthefieldsofindustrialinspectionandautomaticcontrol.Thecolor-recognitionwork,whichusedtorelyonhumaneyesforyears,isnowincreasinglyreplacedbyaspecificcolor-sensor.Therearenumerousexamplesintermsoftheapplicationofcolor-sensors,includingrecognizingcoloronthesurfaceofobjects,colordetectionofbothproductpackaginganditsappearancefeatures,andcolordetectionandcontrolofliquidsolution,etc.ThispaperillustratedhowtorecognizecolorbyusingaTCS3200Color-Sensor.Inthebeginning,thepaperreavealeddifferentkindsofcolor-recognitiontechnology.UndertheinductionprincipleofthreeprimarycolorsandtheoperatingprincipleofaTCS3200Color-Sensor,thecolor-recognitionfunctionofthisdevicewaspracticed.Secondly,thispaperanalyzedthedataandconverteditintothelightfiguresofRGBcolorafterwards.Subsequently,theprocesseddatawasdisplayedthroughaLCD.Andinthethirdpart,theoverallprojectwasdesignedbasedontheabove-mentionedtheories.Andwiththehelpofhardwares,theprojectwasfinallyputintopractice.Additionally,relavanthardwarecircuitdigramsandfollowchartswerealsodemonstratedinthispaper.Themainfeaturesofthisdesignaresmallvolume,lowcostandstrongfunction.Keywords:TCS3200Color-Sensor；AT89S52MCU；Color-Recognition王明：基于TCS3200颜色传感器的色彩识别系统的设计11绪论1.1研究背景随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，颜色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）。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、篮滤光片，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电路进行采样，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。而TCS3200颜色传感器是美国TAOS公司生产的一种可编程并且能实现彩色光到频率转换的转换器，比市面上见到的光转电压颜色检测仪器在性能上有更多的优势。TCS3200它对光的动态响应范围大，标准输出频率范围为2Hz～500kHz，TCS3200有两个可编程的引脚，使用者可以对100%、20%、2%或者是动力关闭模块的输出量程进行选择使用。TCS3200在不需要DCs系统的情况下，给每个彩色通道至少能提供10字节的分辨。TCS3200可以用于彩色打印机、医疗诊断、LED检测、液体颜色识别、电脑彩色监控标准、颜色产品加工控制、和油漆、纺织品、化装品及打印材料