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基于T0S230的颜色识别系统设计
研法究
张智博,王艳,股天明
北京文通大学电气工程学院,北京10004)
The Design of Color Recognition System Based on TCS230
ZHANG Zhi-bo, WANG Yan, YIN Tlan-ming
School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
摘要:介绍了RGB色彩空间及利用颜色传感器现代工业生产向髙速化、自动化方向的发展,生产过
TCS230进行颜色识别的主要特点。TCS230在RCB程中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作,将
色彩空间下对颜色分量进行测量,并将信号输入越来越多地被相应的颜色传感器所替代。传统的颜
PC16F877单片机进行数据处理,LCD显示出颜色色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修
识别的結采与RGB值。通过白平衡算法解决了被正的红绿、篮光片,然后对输出信号进行相应的处
测颇色在不同光线下识劉结果有差异的问题。最后理,输出模拟量,再需要一个AD电路进行采样,才
通过对透明、非透明物体颇色的检测,给出了实验结能进行识别,电路复杂,并且存在较大的识别误差,影
果及分析,并针对环境影响提出了改进方案。
响识别效果。TCS230颜色传感器,它直接把光强转
关键词:RCB色彩空间;TCS230;PIC16r87;白换为数字量,不仅能够实现颤色的识别与检测,与传
平衡算法
统的颜色传感器相比,还具有许多优良的新特性。
中图分类号:TP317.4
文献标识码:A
1色彩空间与颜色传感器TCS230
文章编号;1001-2257(2010)7(1)-0054-04
典型的色彩模型,即RCB模型。如图1所示,在
Abstract: The paper introduces the RGB color这个色彩空间中,三个轴分别为RG、B。原点对应的
space and the main features of color recognition with为黑色(0,0,0),离原点最远的顶点对应白色(255,
T230.TCS230 measures color components in the255255。由黑到白的灰度分布在从原点到最远顶
RGB color space and transfers the signal to PIC16F8377点间的连线上,正方体的其它六个顶点分别为红、黄、
for processing.Then, the results of measurements and绿、青、蓝、和品红。需要注意的是,RGB色彩模型所
the RGB values are shown on the LCD. The problem is覆盖的颜色域取决于显示设备光电的颜色特性。每
solved that the color of the experimental objects are dif-一种颜色都有唯一的RCB值与它对应。
ferent in different light through the white balance algo
rithm. Finally, the experimental results and analysis
are given about the color detection of transparent and
品红
non-transparent objects, and some improved solutions
are put forward in view of the impact of environment
Ikey
ds: RGB col
TC$230
PIC16F877; White balance algorithm
绿
黄
图1RCB色彩模型
颜色信息是人类生活中不可缺少的一部分,随着
TCS20可编程彩色光/频率转换器把可配置的
硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的
收稿日期:2010-03-30
CMOS电路上,同时在单一芯片上集成了红绿蓝
《机被与电子》增刊
(RCB)三种滤光器,是世界第一个有数字兼容接口的2.2软件设计
RCB彩色传感器。TCS230的输出信号是数字量,可
系统程序流程图如图3所示,初始化完成后,
以驱动标准的TL或CMOS逻辑输人,可以直接与微检测是否有按键按下要进行白平衡谓整,检测方
处理器相连,并且能够实现每个彩色信道10位以上式为循环扫描方式。如有,调用白平衡子程序,否
的转换精度,所以AD转换电路也可不再要
,转到下一步检测是否有按键按下要进行颜色
对于TCS230,当选定一个颜色滤波器时,它只识别。如没有则返回,如需要颜色识别,调用颜色
允许某种特定的原色通过,阻止其它原色的通过。识别子程序。直到颜色识别完毕后ICD显示检测
测定红绿蓝颜色的频率分量值,就可以分析投射到结果。当完成显示后再跳回检测測按鍵。当按鍵按
TCS230传感器上的光的颜色。当TCS230识别颜色下时,系统进人该按鍵对应的程序 while循环等
时,就光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合,选择待,当按键再次抬起时在执行下面程序,这样做是
开通不同的滤波器。经过电流一频率转换后输出不为了每次按键按下时只执行一次程序,防止子程
同频率占空比为50%的方波,不同的颜色对应不同序循环运行。
的频率。还可以通过输出控制引脚S0、S1,选择不
系统初燴亿
同的输出比例因子,可调整输出频率范围
有无白平衡?
2系统设计
白平衡子程序
选用PGC16F87微控制器,它的Oロ是双向的,
颜色识别?
每个レO引脚高电平输出电路可驱动20mA电流,驱动
颜色识别子程序
能力较强。PIC16F877单片机内置定时器模块,有3个
定时记数器 YMERO、 MIMIERI和 TIMERZ2。时钟源可以
识别结束?
用内部系统时钟,也可以是外部时钟。为了扩大定时
LCD显示
或计数范围,10中设计了一个可编程预分频器。
图3系统的软件流程图
PICI6F87还能够使用 USART串行通信模块通过2.3基准光源的选择
和TX引脚和上位机进行通信,将来还可以把识别的结
对物体颜色的识别就是对物体透射或反射的基
果实时传送给上位机来实现实时监控]。
准光源的测量,为提高识别效果,需要选择稳定的基
2.1硬件设计
准光源,表1为TC8230对日光灯和白光LED两种
系统设计如图2所示,本设计用PC1687单片基准光源的测量值比较。
机的CCP的捕捉功能测量TCS230颜色传感器输出频
从图4中可以看出,日光灯作为基准光源,几次
率,TCS20输出频率与光通度成线性关系,该转换器对測量的R、G、B点较离散。因为日光灯是在工频下
光响应范围为25-1,它的典型输出率范围为是闪烁的,虽然人眼感觉不到,但在测量的瞬间,光
2Hz~500kHz。PC1687采用8M有源晶振,响应能
线是变化的。而LED作为光源时,并没有这种闪
力满足测量要求。LCD模块用于显示颜色的RGB值烁现象,光强没有駻间变化,多次测量点基本重合,
及光强对应