基于TCS3200傳感器的顏色辨識系統(tǒng)設計

王凱+袁佳偉+吳文明

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，自動化技術已逐漸成熟，顏色辨識系統(tǒng)被廣泛應用于各種工業(yè)檢測和自動控制領域，而生產(chǎn)過程中長期以來由人眼起主導作用的顏色識別工作將越來越多地被相應的顏色傳感器所替代。本文通過介紹STM32單片機控制TCS3200顏色傳感器測量到RGB值以后，進行數(shù)據(jù)轉換并發(fā)送至串口液晶顯示模塊進行顯示。

關鍵詞：RGB 顏色辨識；TCS3200；STM32微處理器

中圖分類號：TP65 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0168-02

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向高速化、自動化方向的發(fā)展，人們對于顏色的辨識不再僅僅通過肉眼來判斷，長時間接觸顏色不僅誤差很大還會一定程度上對眼睛造成傷害。因此，具有多種用途的顏色傳感器應運而生。本顏色識別系統(tǒng)工作穩(wěn)定，識別精度較好，可以用于人眼可分辨的物體或者光源顏色的識別。

1 方案設計

1.1 控制單元

選用STM32 F103C8T6芯片作為主控制單元，它具有功耗低、擴展性好、升級空間大等特點，同時它的定時器的硬件支持輸入捕獲功能，可以有效地測量顏色傳感器輸出頻率。

1.2 顏色辨識系統(tǒng)

顏色傳感器采用TCS3200，它是一個RGB顏色傳感器，能夠通過它的紅、綠、藍傳感器獲得三色值進行光源或普通物體的顏色測量，測量精度較高，適用于民用領域。

1.3 測量原理

入射光照射到TCS3200的光電二極管陣列上時，不同濾光片下的光電二極管根據(jù)不同的紅、藍、綠光的光照強度產(chǎn)生相應的光電流，然后集成光-頻率轉換器將光電流轉換成頻率量供外部數(shù)字器件進行讀取與計算，最后我們根據(jù)RGB色彩空間進行顏色的計算。STM32微處理器控制TCS3200顏色傳感器測量到RGB值以后，進行數(shù)據(jù)轉換并發(fā)送至串口液晶顯示模塊進行顯示。

2 硬件設計

本顏色辨識系統(tǒng)是在基于微控制器STM32控制的基礎上，添加了TCS3200顏色采集模塊、頻率測試模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊。

2.1 硬件實現(xiàn)

硬件設計圖如圖1-3所示。

藍牙模塊上EN不接，GND接地，TXD接微處理器的PA9，RXD 接PA10，STATE接PA5，VCC接+5V 。

2.2 串口液晶模塊

串口液晶模塊采用了一塊2.2吋顯示屏，其分辨率為220*178，支持16位色彩即65536種顏色，顏色計算標準為RGB565。該模塊可以通過串口或者SPI與控制器進行通訊，根據(jù)需要可自行更換通訊方式，使用較為方便。

3 軟件設計

系統(tǒng)軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化程序、白平衡子程序、顏色采集子程序、轉換格式子程序。

3.1 流程圖（如圖4所示）

3.2 設計步驟

（1）TCS3200模塊的初始化。其主要內(nèi)容有：TCS3200 S0、S1、S2、S3與STM32 相應I/O的配置，定時器TIM4的配置。

（2）Systick定時器的初始化。本設計中Systick定時器主要用于延時。

（3）串口的初始化。這里將串口波特率設置為115200。

（4）中斷優(yōu)先級分組。

（5）對TCS3200進行白平衡。

（6）測量RGB值，并將RGB值輸出至串行顯示模塊進行顯示。

（7）將RGB值轉換成RGB565在串行顯示模塊上顯示。

4 實驗數(shù)據(jù)和分析（如表1所示）

對應色卡測量數(shù)據(jù)，同時在顯示屏上顯示了對應的顏色，說明該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)顏色的再現(xiàn)。通過測量發(fā)現(xiàn)，一次性采集的數(shù)據(jù)精確度不高，誤差比較大，需進行多次測量求平均值才能減小誤差。

5 結語

本文通過介紹STM32單片機控制TCS3200顏色傳感器測量到RGB值以后，進行數(shù)據(jù)轉換并發(fā)送至串口液晶顯示模塊進行顯示。本顏色識別系統(tǒng)工作穩(wěn)定，識別精度較好，可以用于人眼可分辨的物體或者光源顏色的識別。

參考文獻

[1]史占東，鄧國慶，董美麗，等.基于RGB顏色傳感器的皮膚膽固醇檢測系統(tǒng)設計[J].傳感器與微系統(tǒng)，2012，34（7）：50-53.

[2]潘海鴻，陳琳，黃炳瓊，等.基于TCS230傳感器的高精度顏色識別系統(tǒng)設計[J].微計算機信息，2009（6）：84-86.

[3]張英華，李明海，趙傳峰，等.基于顏色傳感器的水硬度在線自動測試儀的研制[J].分析儀器，2010（5）：18-21.

[4]可榮碩.基于RGB色彩空間的顏色識別系統(tǒng)設計[J].微計算機信息，2010，26：46-47.endprint