基于三基色识别技术的研究.doc

目录 1 引言 1 2 方案论证 1 2.1 方案实现 1 2.2 方案选定 5 3 颜色以及颜色传感器 5 3.1 三基色原理 5 3.2 颜色感知的机理 6 3.3 颜色传感器种类 7 3.3.1 色标传感器 7 3.3.2 RGB颜色传感器 8 3.4 两种色彩传感模式：反射传感和透射传感。 8 3.4.1 反射传感 8 3.4.2 透射传感 9 4 硬件设计 9 4.1 颜色识别硬件电路 10 4.2 TAOS公司的颜色传感器TCS230 10 4.2.1 TCS230芯片的结构框图与特点 10 4.2.2 TCS230识别颜色的原理 12 4.2.3白平衡和颜色识别原理 12 4.3 AT89C51单片机功能及特性 12 4.3.1 89C51的主要特性和结构特点 12 4.3.2 AT89C51芯片结构框图 13 4.3.3 I/O口功能及工作原理 15 5 软件设计 15 5.1 程序流程 15 5.2白平衡调整 16 5.3 颜色识别 16 5.4 AT89C51单片机的内部系统 17 5.4.1 中断系统及定时计数器 17 5.4.2 AT89C51的内部逻辑单元 18 5.5 仿真与结果处理 19 5.5.1 软件仿真 19 5.5.2 结果处理 21 7 结论 23 致谢 23 参考文献 24 附录： 26 基于三基色识别技术的研究 摘要 本文将尝试以一种RGB颜色传感器为基本识别和感知颜色器件，搭配信号处理器、模数转换器、单片机控制处理器来实现以上功能。用光源照射目标检测物，物体反射的光被颜色传感器感受，并实现光电流信号的转换。由于光电流信号的微不足道，信号必需经过信号处理电路放大处理形成可用的摸拟电压信号，再经由A/D转换电路实现模拟—数字转换，最后将数字信号输入单片机系统进行处理、分析、运算，将识别结果输出到LED显示。 关键字 三基色 颜色识别 颜色传感器  1 引言 在许多应用中，颜色的辨识具有重要作用。尽管人眼区分色彩的能力非常强，可以区分非常细微的色彩差异，估计最高可以达到1000万种问题是我们没有足够的词来描述所有这些有着细微差异的色彩不同的人在描述同一色彩时会有所不同，这意味着在要求精确的色彩检测和管理的应用中，口头描述是不够的。更好的解决方案是使用充分校准的色彩传感设备，以数字方式描述色彩。这些设备包括昂贵的实验室级分光光谱仪到经济的RGB色彩传感器像这样较为困难的检测任务一般都采用以颜色传感器为核心的解决方案。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 用于颜色识别的传感器有两种基本类型（都属于光电式的）：其一是色标传感器，它使用一个白炽灯光源或单色LED光源；其二是RGB（红绿蓝）颜色传感器，它检测目标物体对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色。这类装置许多是温反射型、光束型和光纤型的，封装在各种金属和聚碳酸酯外壳中。典型的输出包括：NPN和PNP、继电器和模拟输出。 2 方案论证 2.1 方案实现 方案一 用光敏电阻采样实现 以AT89S51单片机为运算控制核心，利用光敏电阻采样被测物体反射光强度，将光信号转换为电压信号，然后经由A/D转换器将电压信号进行模—数转换，最后利用单片机进行处理判别，就可以有效地区别不同的颜色。 本系统由红、绿、蓝三基色发光二极管驱动电路、光敏电阻采样、A/D运算处理和单片机组成。该颜色识别系统的工作原理是基于同一物体对不同波长光的反射系数不同，因些反射光的强度也不同，经光敏电阻采样转换而来的电压会随着反射光强度的增大而增大。该三基色发光二极管驱电路的结构简单，测量分辨率较高。为了实现数字化检测电压经分辨较高的A/D转换电路处理、单片机 进行比较判别后，便可区别物体的颜色。因此，我们用输出电压的一定范围值，也即基准表示电压表示一定的颜色。 本系统在硬件上分为4个部分：三基色发光二极光驱动电路、光敏采样、A/D转换和单片机控制系统。其工作原理框图如下： 输出信号 输出信号 图2-1 运用光敏电阻的颜色识别系统 检测原理:将三色光依次照射在被测物体上，反射后，反射光被光敏电阻接收转换成模拟电压信号并经A/D处理，形成三组数据，经由单片机运算处理，然后进行区分判断，即可确定物体的颜色。 不足之处，如果各种颜色的差别不是很大，如浅绿色与深绿色的物体，由于反射光的强度差不多，容易造成误判，从而影响到系统的分辨能力，使系统