顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2024-08-31 07:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 算出顏色。值得注意的是, 不同的光線通過物體反映出來的光強(qiáng)是不同的, 而且非標(biāo)準(zhǔn)白光 (RGB三者不相等)在物體上反映出來的光強(qiáng)分量也是不同的。為解決這個(gè)問題,就要進(jìn)行白平衡, 即首先測量出基準(zhǔn)光源的RGB光強(qiáng)值, 再測量出在標(biāo)準(zhǔn)光源下物體所反映出的光強(qiáng)值,兩者之比就是物體的反射(或透射)性質(zhì), 即物體的實(shí)際顏色, 如公式(1), (2), (3)。R=P物紅/P源紅 (1)G=P物綠/P源綠 (2)B=P物藍(lán)/P源藍(lán) (3)由于在 RGB 坐標(biāo)下的顏色標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)為 0255 之間,所以把所得結(jié)果乘以 255,即得到標(biāo)準(zhǔn)的 RGB 值。 透明物體直接測量光源的光強(qiáng)頻率值,不透明物體需要用白紙測量反射光源。在實(shí)際運(yùn)用中，對于TCS230的光傳感器來說，這里有兩種方法來計(jì)算調(diào)整參數(shù)：① 依次選通三種顏色的濾波器，然后對TCS230的輸出脈沖依次進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到255時(shí)停止計(jì)數(shù)，分別計(jì)算每個(gè)通道所用的時(shí)間。這些時(shí)間對應(yīng)于實(shí)際測試時(shí)TCS230每種濾波器所采用的時(shí)間基準(zhǔn)，在這段時(shí)間內(nèi)所測得的脈沖數(shù)就是所對應(yīng)的R、G和B的值。② 設(shè)置定時(shí)器為一固定時(shí)間(例如10 ms)，然后選通三種顏色的濾波器，計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)TCS230的輸出脈沖數(shù)，計(jì)算出一個(gè)比例因子，通過這個(gè)比例因子可以把這些脈沖數(shù)變?yōu)?55。在實(shí)際測試時(shí)，使用同樣的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，把測得的脈沖數(shù)再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所對應(yīng)的R、G和B的值。 傳感器與單片機(jī)連接TCS3200是TAOS公司推出的可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器，該傳感器具有分辨率高、可變成的顏色選擇與輸出定標(biāo)、單電源供電等特點(diǎn)；輸出為數(shù)字量，可直接與微處理器連接。，而TCS230的輸出引腳連接到89C51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的輸入端(P35)。設(shè)置89C51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為相應(yīng)的工作方式，初始化89C51定時(shí)器為一個(gè)定值，再選擇TCS3200的輸出比例因子，并使能輸出引腳。實(shí)際使用中，通過讀取89C51計(jì)數(shù)器的值，就可以分別計(jì)算出TCS3200的3種輸出頻率，進(jìn)而確定R、G、B值及顏色。 TCS230顏色識(shí)別接口電路 在程序流程中：系統(tǒng)初始化負(fù)責(zé)設(shè)置89C51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式，選擇TCS230的輸出比例因子，使能輸出引腳以及通信參數(shù)的設(shè)置。初始化完成后，檢測是否需要進(jìn)行白平衡調(diào)整。如有，調(diào)整白平衡子程序；否則，轉(zhuǎn)到下一步，檢測是否需要進(jìn)行顏色識(shí)別。如不需要顏色識(shí)別，返回；如需要顏色識(shí)別，調(diào)用顏色識(shí)別子程序，直到顏色識(shí)別完畢。軟件流程 LCD1602模塊液晶顯示器簡稱LCD顯示器，它是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性顯示信息的。液晶顯示器具有體積小、重量輕、功耗極低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。目前市場上常用的有16字*1行、16字*2行、20字*2行和40字*2行等的字符液晶顯示模塊。這些LCM雖然顯示字符數(shù)各不相同，但是都具有相同的輸入輸出界面。此次課設(shè)使用的是16*2字符型液晶顯示模塊CA1602A。CA1602A采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳情況如下：第1腳：Vss，電源地第2腳：Vcc，+5v電源第3腳：Vo，液晶顯示偏壓信號第4腳：RS，數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW：讀/寫選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。但RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號；當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E，使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7，為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：A，背光源正極第16腳：K，背光源負(fù)極 指令格式與指令功能總共有11條指令，：序號指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回 00000000013置輸入模式00000001I/D04顯示開/關(guān)控制0000001DCS5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*B6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址8置數(shù)據(jù)發(fā)生存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)發(fā)生存儲(chǔ)器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 控制命令表 LCD顯示器的初始化LCD使用之前須對它進(jìn)行初始化，初始化可以通過復(fù)位完成，也可以在復(fù)位后完成，初始化過程如下：1）.清屏。2）.功能設(shè)置。3）.開/關(guān)顯示設(shè)置。4）.輸入方式設(shè)置。 硬件電路連接在本設(shè)計(jì)中，1602顯示器與單片機(jī)的連接如下：Vss管腳接地，Vdd管腳接+5V電源，，，A管腳接+5V電源，K管腳接地。P0口是一個(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用接口，也可作為通用的I/O接口。它由一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)緩沖器、輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成。P0口作為I/O口輸出的時(shí)候時(shí) 輸出低電平為0 輸出高電平為高組態(tài)（并非5V，相當(dāng)于懸空狀態(tài)）。也就是說P0 口不能真正的輸出高電平，給所接的負(fù)載提供電流，因此必須接上拉電阻（一電阻連接到VCC），由電源通過這個(gè)上拉電阻給負(fù)載提供電流。P2口也是準(zhǔn)雙向口，它有兩種用途：通用I/O接口和高8位地址線。與P1口相比，它只在輸出驅(qū)動(dòng)電路上比P1口多了一個(gè)模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX和反相器。： LCD1602與單片機(jī)的具體連接圖 LCD1602液晶顯示模塊軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的LCD1602液晶顯示模塊主要是利用比較經(jīng)典的LCD顯示方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，即字符串的方式進(jìn)行輸出顯示。 LCD1602顯示模塊流程圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 色彩識(shí)別系統(tǒng)是基于MCS51系列單片機(jī)控制的基礎(chǔ)上，添加了TCS230顏色傳感器采集模塊，TCS230驅(qū)動(dòng)模塊，四個(gè)白色LED補(bǔ)光模塊，LCD1602液晶顯示模塊，在這些模塊的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的色彩識(shí)別系統(tǒng)。圖 系統(tǒng)框架圖 系統(tǒng)電路圖4 顏色識(shí)別系統(tǒng)測試事物是隨時(shí)間變化而運(yùn)動(dòng)變化的，由于本系統(tǒng)對軟硬件關(guān)聯(lián)性要求很高，其整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中間變化過程很復(fù)雜，一般仿真無法實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的測試過程很簡單，具體
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