基于单片机的颜色检测系统(附件)【字数：18598】
摘 要现代化工业正向着自动、快速的目标发展。色彩检测在如今的工业检测和自动控制范畴有着极强的作用。这就导致了之前用人眼来分辨颜色的方法已经不能满足需求。所以颜色检测的工作开始被颜色传感器所取代。比如现如今在产品生产中，许多产品其表面的颜色特征和它包装上的色标都需要检测标注；在医学化工等领域，对于液体溶液的控制与研究主要是依靠颜色的变化来控制，等等。本次论文就是介绍如何使用颜色传感器STC3200来进行颜色的准确识别检测。首先，需要学习知晓颜色识别的基本原理及三原色颜色感应原理。同时，对于颜色传感器STC3200识别颜色的知识也要进行深入理解。最终，以原理为基础才能实现颜色传感器STC3200检测颜色的功能。当检测出颜色后，再利用STCC52单片机对颜色传感器反馈过来的颜色信号进行处理，并将其转化为三种颜色光值RGB值的形式。然后，将RGB值传输至LCD1602液晶显示屏中，利用显示屏进行显示。此颜色识别设计具有检测功能强、材料费用少、硬件体积小等特点。
Key words: TCS3200 color sensor; STC89C52 MCU; LCD1602; color recognition 目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 颜色传感器的技术发展 1
1.3 单片机的发展 3
1.4 论文结构介绍 4
第二章 系统设计方案论证与选型 5
2.1 系统总设计方案 5
2.2 颜色识别模块 5
2.3 控制模块 5
2.4 显示模块 5
2.5 复位电路模块 6
第三章 颜色识别与颜色传感器技术 7
3.1 色彩识别 7
3.2 色彩识别算法 7
3.2.1 色彩空间 7
3.2.2 白平衡算法 8
3.3 颜色传感器技术 8
3.3.1 颜色检测技术难点 8
3.3.2 颜色传感器 9
3.4 本章小结 11
第四章 硬件设计 12
4.1 STC89C52单片机模块 13
4.2 TCS3200颜色采集模 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
块 16
4.3 LCD1602液晶显示模块 18
4.4 四个白色LED补光模块 21
4.5 电源模块 22
4.6 本章小结 22
第五章软件设计 23
5.1 颜色采集模块 23
5.2 LED显示模块 25
5.3 本章小结 26
第六章 颜色检测实验 27
6.1 颜色检测系统的焊接 27
6.2 颜色检测实验过程 28
6.3 颜色检测实验结果 31
6.4 本章小结 32
第七章 结论与展望 33
7.1 结论 33
7.2 展望 33
致 谢 34
参考文献
第一章 绪论
1.1 研究背景
众所周知，颜色是我们人类日常生活中不可或缺的事物，颜色的存在除了使我们的世界变得美丽丰富，久而久之，更是成了事物的固有属性，所以颜色的识别也成了人们判断物体的标准之一。在以前，颜色都是通过人的肉眼来识别。由于现代化工业正向着自动、快速的目标发展。色彩检测在如今的工业检测和自动控制范畴的作用越来越大。这就导致了之前用人眼来分辨颜色的方法已经不能满足需求。所以颜色检测的工作开始被颜色传感器所取代。比如：现如今在产品生产中，许多产品其表面的颜色特征和它包装上的色标都需要检测标注；在医学化工等领域，对于液体溶液的控制与研究主要是依靠颜色的变化来控制，等等。传统的颜色传感器主体为光电二极管，其上有着红、蓝、绿滤光片，这是颜色识别的主力部分。接着传统颜色传感器还要处理输出信号才能识别出颜色信号；而更进一步的颜色传感器是将两者集合，由于输出的是模拟量，需要额外的A/D电路对模拟量进一步处理转换才能被识别出来，不仅使电路变得复杂，还影响识别精准度，使识别效果变差。针对这些问题，美国的TAOS公司研究出了一种新型颜色传感器，也就是TCS3200颜色传感器。TCS3200颜色传感器是一种可编程的转换器。它的性能比市场上普通的颜色识别仪器更加的优秀，优势很大。对于可见光，颜色传感器STC3200有着超过2500001范围的动态响应范围，十分灵敏。它的额定输出频率范围达到2Hz500KHz，使其运行速度较快。另外STC3200上还设计有两个可编程引脚，设有100%、20%、2%和0%输出量程可供选择。不仅如此，相比与其他颜色传感器，即使不使用DCs，STC3200颜色传感器的彩色通道也有不低于10个字节的分辨力。结合以上优点，在如今的彩色打印、液体颜色识别和纺织、化工品生产控制等领域中，STC3200颜色传感器都大放异彩。
1.2 颜色传感器的技术发展
颜色传感器，大多数人也称其为色彩传感器。随着时代的发展，产生了各种颜色识别原理。依靠这些原理，经过几十年的研究，诞生了两种颜色传感器的基本类型：首先，使用最广泛的类型是RGB颜色传感器，它是采用了使用最广泛的三原色颜色识别原理，也就是对被测物进行三刺激值检测，从而分析出被测物的颜色；而紧随其后的是色差 传感器。顾名思义，利用了被测物与标准颜色之间存在的色差，色差传感器将色差检测出来，再根据此差值得出被测物的颜色。这两种仪器同是漫发射型、光纤型或者光束型，所以对封装外壳有所要求，一般只使用金属或聚碳酸酯材料的外壳。如今，基于这两种颜色传感器类型基础之上，国内外的颜色传感器都有着各自的良好发展。
首先先介绍国外颜色传感器的技术发展。
1）颜色传感器MTCSiCS：颜色传感器MTCSiCS除了能出色的对颜色进行检测识别外，颜色传感器MTCSiCS还有许多优点。优点一：测量精度较高，即使3色测量也能保证不出偏差，所以常用来对光源进行检测。优点二：可以检测到被测物的实时颜色状况，并将其转化成一种图像信号，从而依托图像信号对被测物进行控制。优点三：相比与其他颜色传感器，其拥有良好抗温度变化能力和抗能量干扰的能力，即使遇到高温和很大的能量干扰，颜色传感器MTCSiCS依旧维持自己的稳定性，这是它最突出的优点。
Key words: TCS3200 color sensor; STC89C52 MCU; LCD1602; color recognition 目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 颜色传感器的技术发展 1
1.3 单片机的发展 3
1.4 论文结构介绍 4
第二章 系统设计方案论证与选型 5
2.1 系统总设计方案 5
2.2 颜色识别模块 5
2.3 控制模块 5
2.4 显示模块 5
2.5 复位电路模块 6
第三章 颜色识别与颜色传感器技术 7
3.1 色彩识别 7
3.2 色彩识别算法 7
3.2.1 色彩空间 7
3.2.2 白平衡算法 8
3.3 颜色传感器技术 8
3.3.1 颜色检测技术难点 8
3.3.2 颜色传感器 9
3.4 本章小结 11
第四章 硬件设计 12
4.1 STC89C52单片机模块 13
4.2 TCS3200颜色采集模 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
块 16
4.3 LCD1602液晶显示模块 18
4.4 四个白色LED补光模块 21
4.5 电源模块 22
4.6 本章小结 22
第五章软件设计 23
5.1 颜色采集模块 23
5.2 LED显示模块 25
5.3 本章小结 26
第六章 颜色检测实验 27
6.1 颜色检测系统的焊接 27
6.2 颜色检测实验过程 28
6.3 颜色检测实验结果 31
6.4 本章小结 32
第七章 结论与展望 33
7.1 结论 33
7.2 展望 33
致 谢 34
参考文献
第一章 绪论
1.1 研究背景
众所周知，颜色是我们人类日常生活中不可或缺的事物，颜色的存在除了使我们的世界变得美丽丰富，久而久之，更是成了事物的固有属性，所以颜色的识别也成了人们判断物体的标准之一。在以前，颜色都是通过人的肉眼来识别。由于现代化工业正向着自动、快速的目标发展。色彩检测在如今的工业检测和自动控制范畴的作用越来越大。这就导致了之前用人眼来分辨颜色的方法已经不能满足需求。所以颜色检测的工作开始被颜色传感器所取代。比如：现如今在产品生产中，许多产品其表面的颜色特征和它包装上的色标都需要检测标注；在医学化工等领域，对于液体溶液的控制与研究主要是依靠颜色的变化来控制，等等。传统的颜色传感器主体为光电二极管，其上有着红、蓝、绿滤光片，这是颜色识别的主力部分。接着传统颜色传感器还要处理输出信号才能识别出颜色信号；而更进一步的颜色传感器是将两者集合，由于输出的是模拟量，需要额外的A/D电路对模拟量进一步处理转换才能被识别出来，不仅使电路变得复杂，还影响识别精准度，使识别效果变差。针对这些问题，美国的TAOS公司研究出了一种新型颜色传感器，也就是TCS3200颜色传感器。TCS3200颜色传感器是一种可编程的转换器。它的性能比市场上普通的颜色识别仪器更加的优秀，优势很大。对于可见光，颜色传感器STC3200有着超过2500001范围的动态响应范围，十分灵敏。它的额定输出频率范围达到2Hz500KHz，使其运行速度较快。另外STC3200上还设计有两个可编程引脚，设有100%、20%、2%和0%输出量程可供选择。不仅如此，相比与其他颜色传感器，即使不使用DCs，STC3200颜色传感器的彩色通道也有不低于10个字节的分辨力。结合以上优点，在如今的彩色打印、液体颜色识别和纺织、化工品生产控制等领域中，STC3200颜色传感器都大放异彩。
1.2 颜色传感器的技术发展
颜色传感器，大多数人也称其为色彩传感器。随着时代的发展，产生了各种颜色识别原理。依靠这些原理，经过几十年的研究，诞生了两种颜色传感器的基本类型：首先，使用最广泛的类型是RGB颜色传感器，它是采用了使用最广泛的三原色颜色识别原理，也就是对被测物进行三刺激值检测，从而分析出被测物的颜色；而紧随其后的是色差 传感器。顾名思义，利用了被测物与标准颜色之间存在的色差，色差传感器将色差检测出来，再根据此差值得出被测物的颜色。这两种仪器同是漫发射型、光纤型或者光束型，所以对封装外壳有所要求，一般只使用金属或聚碳酸酯材料的外壳。如今，基于这两种颜色传感器类型基础之上，国内外的颜色传感器都有着各自的良好发展。
首先先介绍国外颜色传感器的技术发展。
1）颜色传感器MTCSiCS：颜色传感器MTCSiCS除了能出色的对颜色进行检测识别外，颜色传感器MTCSiCS还有许多优点。优点一：测量精度较高，即使3色测量也能保证不出偏差，所以常用来对光源进行检测。优点二：可以检测到被测物的实时颜色状况，并将其转化成一种图像信号，从而依托图像信号对被测物进行控制。优点三：相比与其他颜色传感器，其拥有良好抗温度变化能力和抗能量干扰的能力，即使遇到高温和很大的能量干扰，颜色传感器MTCSiCS依旧维持自己的稳定性，这是它最突出的优点。
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