顏色識別系統(tǒng)設(shè)計說明書(已修改)
2025-08-16 07:23 本頁面
【正文】 . . . .. . 目 錄1選題背景 1 概述 1 課設(shè)要求 12方案設(shè)計 13實(shí)驗論述 2 2 AT89S52的主要性能和參數(shù) 2 AT89S52的主要功能 3 4： 4 TCS3200識別原理 6 傳感器與單片機(jī)連接 8 LCD1602模塊 9 9 指令格式與指令功能 10 LCD顯示器的初始化 10 硬件電路連接 10 LCD1602液晶顯示模塊軟件設(shè)計 11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 124 顏色識別系統(tǒng)測試 13 13 顏色檢測中的誤差 14 155 課設(shè)總結(jié) 16參 考 文 獻(xiàn) 17 1選題背景 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向高速化、自動化方向的發(fā)展，顏色識別廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測和自動控制領(lǐng)域，而生產(chǎn)過程中長期以來由人眼起主導(dǎo)作用的顏色識別工作將越來越多地被相應(yīng)的顏色傳感器所替代。目前的顏色傳感器通常是在獨(dú)立的光電二極管上覆蓋經(jīng)過修正的紅、綠、籃濾光片，然后對輸出信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，才能將顏色信號識別出來；有的將兩者集合起來，但是輸出模擬信號，需要一個A/D電路進(jìn)行采樣，對該信號進(jìn)一步處理，才能進(jìn)行識別，增加了電路的復(fù)雜性，并且存在較大的識別誤差，影響了識別的效果。而TCS3200顏色傳感器是美國TAOS公司生產(chǎn)的一種可編程并且能實(shí)現(xiàn)彩色光到頻率轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器，比市面上見到的光轉(zhuǎn)電壓顏色檢測儀器在性能上有更多的優(yōu)勢。TCS3200它對光的動態(tài)響應(yīng)范圍大，標(biāo)準(zhǔn)輸出頻率范圍為2Hz～500kHz，TCS3200有兩個可編程的引腳，使用者可以對100%、20%、2%或者是動力關(guān)閉模塊的輸出量程進(jìn)行選擇使用。TCS3200在不需要DCs系統(tǒng)的情況下，給每個彩色通道至少能提供10字節(jié)的分辨。TCS3200可以用于彩色打印機(jī)、醫(yī)療診斷、LED檢測、液體顏色識別、電腦彩色監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)、顏色產(chǎn)品加工控制、和油漆、紡織品、化裝品及打印材料的彩色搭配等顏色檢測產(chǎn)品。 課設(shè)要求此次課程設(shè)計是以色彩識別系統(tǒng)設(shè)計為目的，采用AT89S51單片機(jī)為核心，利用TCS3200顏色傳感器和LCD1602建立起來的。文中給出整個系統(tǒng)的設(shè)計思路，包括，根據(jù)對三原色的感應(yīng)原理和TCS3200顏色傳感器識別顏色的原理的分析，設(shè)計出一個合適的可行的實(shí)驗環(huán)境。其次，利用TCS3200顏色傳感器，在合適的環(huán)境下，對被測物體進(jìn)行檢測，將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。最后，將轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量送到AT89S51單片機(jī)進(jìn)行處理，得到被測物體所包含的RGB三原色的顏色值，之后利用LCD1602顯示出來。2方案設(shè)計本次設(shè)計的要求包括硬件電路設(shè)計和軟件編程的設(shè)計。由顏色識別與檢測原理可知，設(shè)計硬件電路可包括單片機(jī)控制電路、TCS32000顏色采集、LCD顯示三個部分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顏色的檢測識別模式及RGB值。軟件編程設(shè)計方面，通過C語言設(shè)定不同的I/O口驅(qū)動顯示，在基本R、G、B三基色的基礎(chǔ)上設(shè)定不同的頻率范圍來鑒別不同的顏色，可采用定時器0的工作方式1和計數(shù)器0的計數(shù)方式1進(jìn)行定時計數(shù)特定時間內(nèi)的脈沖數(shù)目來實(shí)現(xiàn)。通過單片機(jī)動態(tài)掃描顯示RGB的值和檢測顏色的模式。這樣就可完成了顏色檢測系統(tǒng)的設(shè)計。3實(shí)驗論述本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為微處理器。AT89S52與MCS51系列單片機(jī)完全兼容，它采用靜態(tài)時鐘方式，可以大大節(jié)省耗電量。AT89S52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，功能強(qiáng)大的AT89S52單片機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于較復(fù)雜的系統(tǒng)控制場合。AT89S52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89S52可按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，亦可在線編程。其將通用之微處理器及Flash存儲器結(jié)合，特別是可反復(fù)擦寫的FLASH存儲器可有效降低開發(fā)成本。AT89C52及AT89S52之別，在于C及S， C表示需用并行編程器下載（接線多且復(fù)雜），S表示可支持ISP下載，可在89S52系統(tǒng)板上面預(yù)留ISP下載接口,。 S52單片機(jī)管腳圖 S52單片機(jī)實(shí)物圖 AT89S52的主要性能和參數(shù)（1）與MCS51單片機(jī)完全兼容的指令和引腳排列以及工作特性。（2）片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8K可重復(fù)擦寫的Flash程序存儲器。（3）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM。（4）3個可編程的16位計數(shù)器(定時器)和32個可編程I/O口線。（5）串行口是具有一個全雙工的可編程的串行通信口。（6）中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個優(yōu)先權(quán)的中斷機(jī)構(gòu)。（7）低功耗模式有空閑模式和掉電模式。（8）編程頻率是324MH,編程啟動電流是1mA。（9）AT89S52的工作電壓為5V。 AT89S52的主要功能P0口——8位漏極開路之雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口亦被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0不具有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時，P0口亦用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需外部上拉電阻。P1口——有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可作輸入口用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可作輸入口用。作輸入用時，被外部拉低的引腳因內(nèi)部電阻，將輸出電流（IIL）。此外，（）及時器/計數(shù)器2之觸發(fā)輸入（）。在flash編程及校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 P1口的第二功能引腳號第二功能T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）MOSI（在系統(tǒng)編程用）MISO（在系統(tǒng)編程用）SCK（在系統(tǒng)編程用）P2口——有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可作輸入口。作輸入用時，被外部拉低的引腳因內(nèi)部電阻，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在用8位地址（如MOV
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