基于51单片机的颜色检测仪设计
基于51单片机的颜色检测仪设计
《光电检测技术》课程设计题目：基于51单片机的颜色检测仪设计姓名：学号：专业：班级：指导教师：2017 年 1月 7日目录1.引言 (1)2.颜色识别系统 (1)2.1颜色识别技术的现状及未来发展趋势 (1)2.2TCS230芯片的结构框图与特点 (2)2.3 TCS230识别颜色的原理 (4)3.颜色识别系统的硬件结构 (5)3.1单片机最小系统电路 (5)3.2复位电路 (8)3.3晶振电路 (9)3.4 TCS230颜色传感器与单片机的接口电路 (10)3.5 数码管显示电路 (10)4.系统的软件设计 (11)4.1 总体流程图 (11)4.2子程序流程图 (11)5.结论及展望 (13)参考文献 (14)基于51单片机的颜色检测仪设计摘要：随着现代工业生产向着自动化、智能化方向的发展，生产过程中长期由人眼占据主导地位的颜色识别工作即将被效率和精确度更高的颜色传感器所替代，颜色传感器在未来生活与生产中扮演的作用将会越来越大。
颜色识别器的应用十分广泛，现阶段其主要应作为彩色打印机和绘图仪的主要构成部分。
并在化妆品、纺织品和涂料制造过程中颜色的调配以及医疗等方面都起着重要的作用。
因此对颜色识别器的研究对未来检测行业的发展有着重要的意义。
本文将研究TCS230颜色传感器识别颜色的原理，并结合单片机和液晶显示模块来实现颜色识别功能。
首先，需要了解一定程度的光与颜色的知识以及深入研究TCS230颜色传感器对颜色的识别原理并实现其识别颜色的功能。
其次，利用ST89C52单片机对颜色传感器输出数据进行处理，转换成相应的RGB三原色颜色值。
最后，通过LCD1602将RGB三原色颜色值显示出来并通过RGB颜色对应表对比和分析所测数据。
本设计具有设备成本低、体积小、易于操作、灵敏度和精确度高等特点。
关键词：STC89C51单片机 TCS230颜色传感器颜色识别系统1.引言随着工业生产中自动化、高速化程度的不断提升，颜色识别在各种工业控制和检测领域的应用更加广泛，颜色传感器在终生活与生产中的作用将会越来越大，颜色传感器在终端设备中的作用将会越来越大。
基于51单片机的智能型金属探测器设计
基于51单片机的智能型金属探测器设计任务书1．设计的主要任务及目标金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测。
进行总体方案设计；了解各功能模块的实现原理并画出硬件原理图；完成软件流程图并给出软件编程程序。
2．设计的基本要求和内容(1) 查阅相关文献资料，完成开题报告；(2) 系统总体设计；(3) 进行系统硬件设计；(4) 系统软件设计；(5) 毕业设计说明书3．主要参考文献[1]孙涵芳,徐爱卿,MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]北京航天航空大学出版社,1999,1~72[2]房小翠,王金凤,单片机实用系统设计技术,[M]国防工业出版社2002,142~159[3]涂有瑞.霍尔传感元器件及其应用[J].电子元器件应用,2002,4(3):53~57.[4] AD526Data Sheet[S].Analog Device Inc.,1999.4．进度安排基于51单片机的智能型金属探测器设计摘要：本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。
该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。
系统软件采用汇编语言编写。
在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。
关键词：AT89S52单片机, 金属探测器, 线性霍尔元件 ,电磁感应AN INTELLIGENT METAL DETECTOR BASED ON AT89C51Abstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved.Key word：AT89S52SCM (Single Chip Micyoco) metal detector，electromagnetic，the effect of inductance目录1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2探测器的发展状况及应用 (1)1.3本文研究的主要内容 (4)2系统的总体设计 (5)2.1系统设计的理论依据 (5)2.1.1线圈介质条件的变化 (5)2.1.2涡流效应 (6)2.2系统组成 (6)3系统硬件设计 (8)3.1系统硬件选型 (8)3.2系统电路设计 (13)3.2.1系统组成框图 (13)3.2.2电路原理图 (14)3.2.3线圈振荡电路 (14)3.2.4数据采集电路 (16)3.2.5 A/D转换电路 (17)3.2.6显示报警电路 (18)3.2.7整机工作原理描述 (19)3.2.8灵敏度分析 (20)4系统软件设计 (21)4.1软件设计思想 (21)4.2软件流程 (21)4.2.1主程序流程图 (21)4.2.2中断服务程序 (23)4.2.3初始化子程序 (23)4.2.4数字滤波程序设计 (24)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录一电路原理图 (30)附录二程序清单 (31)1绪论1.1引言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
基于单片机的颜色识别系统设计
基于单片机的颜色识别系统设计
颜色识别系统是一种将颜色检测与识别相结合的技术。
基于单片机的颜色识别系统是一种较为简单的颜色识别方案。
下面是一个基于单片机的颜色识别系统的设计方案:
硬件部分：
1. 光敏电阻模块：用于检测物品表面的反射亮度，将光变成电信号然后给单片机处理。
2. RGB三色LED模块：通过红、绿、蓝三色LED的组合实现不同颜色的发射，并用来照射颜色物品的表面。
3. 单片机模块：通过分析光敏电阻模块收集到的数据，判断物品颜色。
4. 显示模块：可选配TFT液晶模块或OLED模块呈现颜色检测结果。
软件部分：
1. 初始化：设置输入输出口、计时器、中断等相关操作。
2. 校准：通过RGB三色LED模块发射相应色彩，测量其反射光强，并修正RGB三色LED模块对应的ADC值，达到不同颜色下的准确测量。
3. 采集：根据校准后的ADC值来采集物品表面反射的RGB三色LED信号值。
4. 处理：将采集的RGB三色LED信号值进行处理，比较与标准值相同的RGB三色LED信号值，判断物品颜色。
5. 输出：将判断结果通过显示模块输出。
毕业设计（论文）-基于单片机的RLC检测仪
基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中，我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件，而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。
因此，设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。
硬件方面，以51单片机为核心。
测量电阻和电容，以555芯片为核心，与少量的电阻、电容相连组成振荡电路，再根据电容的充放电过程，使测量电路输出高低电平矩形波。
测量电感，是以mc1648压控振荡器为核心，外接电感、电位器、变容二极管等，组成LC振荡电路，调节变容二极管，使电路发生谐振，输出矩形波。
这样，就把所得的波形送给单片机，通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率，再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值，并送显示器显示。
软件方面，通过Keil，用C语言来编程，利用软硬件的结合，制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。
关键词：51单片机，555电路，1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。
TCS3200和51单片机实现RGB颜色采集
颜色采集模块 TCS3200
频率信号
8052单片机 数据传输 硬 件 驱 动
1602液晶显示数据
原理图
软件设计
系统初始化 重置计数器， 开始定时
定时时间到？
大循环
读取计数器 的脉冲统计 数据
驱动1602，写数据
换算成RGB值，写入变量 送入串口发送寄存器
技术细节
• • • • P0传输数据到1602 T0定时1ms，方式1 ，中断变化1 T1计数，11.0592M晶振，P3.5输入 T1复用波特率发生器，9600bit/s 8位无校 验，一位停止位 • Uart数据格式：XXXXXXXXX/ （字符型 RGB值共9位，/标示结束）
TAOS公司生产的光到频率集成转换器将全部 电路做成模块，可以对相应的滤光镜选通，输出 频率信号，体积小，集成度高，精确性好。
本作品利用TCS3200型号传感器芯片实现颜色的拾取和显示。
TCS3200介绍
TCS3200把可配置的硅光电二极管与电流频 率转换器集成在一个CMOS电路上，采用8引脚 表面贴装式封装，集成了64个光电二极管，分 为4种类型：带红、绿、蓝滤波器的三种和不带 任何滤波器的一种，每种有16个二极管组成， 交叉排列，平均分布在芯片上。 同时可以通过S1-S4引脚编程实现控制，包括 选择输出频率的高低和滤波器的选通。
• 进一步完善软件支持，将颜色值转换成语 言文字，为色弱人群提供辅助 例如： 识别为”猩红” (220,20,60)
色盲眼中 识别为”水鸭色” (0,128,128 )
• 应用于化学检测领域，实现测量自动化
…… ……
基于TCS3200的RGB颜色采集 和在线显示系统
项目背景
在现代工业和自动化中，颜色的识 别经历了从人眼主导的判断到传感器识 别的发展。应用十分广泛，例如：产品 生产线上根据颜色进行分拣，印刷品颜 色的矫正，化学实验中对颜色变化的识 别。
基于单片机的室内环境监测仪的设计毕业设计论文
基于单片机的室环境监测仪的设计摘要本系统满足室环境变量实行全面、实时、长期监测的要求, 实现室环境温湿度、可燃气体浓度检测的自动化和智能化。
系统以单片机为核心，以温度、湿度传感器，气敏传感器作为测量元件，通过单片机与智能传感器相连，采集并存储智能传感器的测量数据，经过分析处理将结果显示于LCD液晶屏。
在单片机系统中，还要实现超限报警和数据辅助存储功能。
本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设计方案：包括系统应具备的功能、达到的技术指标、系统的设计原则；二是整个系统和各个模块的硬件和软件的设计：传感器的静动态特征分析使用、使用单总线技术的SHT11数字温湿度传感器的测温湿电路以及程序设计、使用气敏传感器MQ211进行数据采集的电路以及程序设计；三是报警、按键的电路和程序设计。
该设计对室温湿度实现了检测与显示,而对CO和甲烷等有害气体完成超标报警，为人们的生活、娱乐及公共场所的环境提供了一种有效的防护系统。
关键词：单片机，STC89C52，SHT11，温湿度监测，MQ211，室环境MCU-BASED INDOOR EVENVIRONMENTAI MONITORING SYSTEMABSTRACTThe system meets the implementation of a comprehensive indoor environmental variable, real-time, long-term monitoring requirements. System microcontroller core, temperature, humiditysensors, gas sensors as measuring devices, smart sensors through theMCU and connect smart sensors collect and store measurement data,through analyzing and processing the results shown in the LCD liquidcrystal screen. In the SCM system, but also assisted to achieveover-limit alarm and data storage capabilities.This design made the following main aspects of work:First,determine the system's design program: including system should havefunctions to the technical specifications, system designprinciples;Second, the whole system and each module of the hardwareand software design: static and dynamic characteristics of thesensor to use, single-bus technology SHT11 digital temperature andhumidity sensors measuring temperature and humidity circuit andprogram design, use of gas sensor data acquisition MQ211 circuit andprogram design;Third alarm, circuit and button programming.The design of the indoor temperature and humidity to achieve thedetection and display, while CO and methane, and other harmful gasesto complete excessive alarm, as the people's life, entertainment andpublic places to provide an effective environmental protectionsystem.KEY WORDS：Single-chip microcomputer, STC89C52, SHT11, monitoringof temperature and humidity, MQ211, indoor environment学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
基于单片机自制色光三原色演示仪
基于单片机自制色光三原色演示仪自制色光三原色演示仪是一种基于单片机的创意项目，通过控制不同颜色的光源，合成各种颜色并进行演示。
本文将介绍制作这种演示仪的步骤和原理，并探讨其应用前景。
一、设计原理色光三原色演示仪的设计原理基于光的三原色理论，即将红、绿、蓝三种基本颜色的光合成其他颜色。
首先需要使用单片机作为控制器，通过控制不同颜色的LED光源的亮度来实现颜色的混合。
通过适当的控制红、绿、蓝三种LED的亮度，可以合成出各种颜色的光。
二、制作步骤1. 准备材料：单片机、红、绿、蓝三种LED光源、电阻、导线等。
2. 连接电路：按照电路图连接单片机、LED光源和电阻。
单片机作为控制器，通过PWM信号控制LED光源的亮度。
3. 编程控制：使用适当的编程语言，编写单片机的程序代码。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制LED光源的亮度，从而合成不同颜色的光。
4. 调试测试：将电路连接好并烧录程序代码后，进行测试。
通过改变代码中的亮度值，观察LED光源的变化，验证电路连接和程序控制是否正确。
5. 完善外观：将电路固定在适当的容器中，设计合适的外观。
可以加入开关、显示屏等元素，提高使用体验。
三、应用前景1. 科学教学：色光三原色演示仪可以作为一种教学工具，用于解释光的三原色理论。
学生可以通过调节不同颜色LED光源的亮度，观察颜色的变化，深入理解光的合成原理。
2. 艺术创作：色光三原色演示仪可以用于艺术创作，如灯光秀、舞台演出等。
通过精确控制LED光源的亮度和变化，可以创造出丰富的光影效果，增添艺术表现力。
3. 设计研究：色光三原色演示仪的制作过程可以培养创造力和动手能力。
对于工程设计师、创客等群体，制作这种演示仪是一种锻炼和实践的机会。
4. 市场潜力：随着科技的进步和人们对创意产品的需求增长，色光三原色演示仪有着广阔的市场潜力。
可以将其应用于家庭装饰、娱乐产品等领域，丰富人们的生活。
结语基于单片机自制色光三原色演示仪是一项有趣且具有实用价值的创作项目。
基于单片机的颜色检测系统
封面摘要随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，色彩识别广泛应用于各种工业检测和自动控制领域，而生产过程中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。
如：各种物体表面颜色识别（产品包装色标检测，产品外表特征颜色的检测，液体溶液颜色变化过程的检测与控制，等等）。
而本文就是介绍如何通过使用TCS3200颜色传感器来实现色彩识别的功能的。
首先，通过了解一定深度的光与颜色的知识（主要是三原色的感应原理）以及深入学习研究TCS3200识别颜色的原理，实现TCS3200颜色传感器测量颜色的功能。
其次，对所测得的数据进行处理，转换成RGB三种颜色光数值。
最后，通过LCD将经过处理后的数据显示出来。
本设计具有体积小、成本低、功能强等特点。
关键字：TCS3200颜色传感器；AT89S51单片机；LCD1602；色彩识别AbstractAs the modern industrial production to high-speed, automatic direction of development, color recognition is widely used in various industrial areas of detection and automatic control, and the production process has long played a leading role by the human eye color will be more and more recognition Be replaced by the corresponding color sensor. Such as: all kinds of surface color recognition (detection of color product packaging, the products look like the color of the test, the liquid solution, the color change process of detection and control, etc.). And this is how by using the TCS3200 color sensor to achieve color recognition function.First, by understanding light and color of a certain depth of knowledge (mainly primary colors of the induction principle) and identify the color-depth study of the principles TCS3200, TCS3200 color sensor to achieve the function of color. Secondly, the measured data is processed, converted into RGB three colors of light values. Finally, the LCD will be processed by the data displayed. The design has the characteristics of small size, low cost, functionality and so on.Keywords TCS3200 Color-Sensor AT89S51 MCU Color-Recognition目录摘要 (I)1 绪论 (3)1.1 研究背景 (3)1.2 色彩识别及颜色传感器技术的发展趋势 (3)1.2.1 颜色识别技术的研究成果 (3)1.2.2 国内颜色传感器的研究成果与动态 (4)1.3本论文的主要工作及意义 (5)2 颜色识别及颜色传感器技术介绍 (6)2.1 色彩识别 (6)2.2 色彩识别算法 (6)2.2.1色彩识别的应用 (6)2.2.2色彩识别一般算法 (6)2.3颜色传感器技术 (7)2.3.1颜色检测的难点 (7)2.3.2颜色传感器 (8)2.4本章小结 (12)3 基于TCS3200的设计 (13)3.1 MCS-51单片机简介 (13)3.2 颜色传感器及硬件电路的连接 (14)3.2.1 颜色传感器 (14)3.2.2 TCS3200颜色传感器与51单片机的连接 (15)3.2.3 LCD1602与51单片机的连接 (16)3.3 TCS3200颜色识别原理简介 (19)3.4液晶显示器各种图形显示的原理简介 (20)3.5本章小结 (21)4 色彩识别器系统的设计与实现 (22)4.1 系统结构框图 (22)4.2 TCS3200驱动模块 (22)4.3 TCS3200颜色采集模块的设计 (24)4.3.1 TCS3200颜色采集模块与51单片机的接口 (24)4.3.2 TCS3200颜色采集模块的软件设计 (24)4.4 4个白色LED补光模块的设计 (27)4.5 LCD1602液晶显示模块 (27)4.5.1 LCD1602液晶显示模块硬件设计 (27)4.5.2 LCD1602液晶显示模块软件设计 (28)4.6 本章小结 (30)5 色彩识别系统的实验 (31)5.1色彩识别的实验过程 (31)5.2 实验结果分析 (31)5.3 本章小结 (31)6 结论与展望 (33)6.1 结论 (33)6.2展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 外文翻译........................................................................................... 错误!未定义书签。
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《光电检测技术》课程设计题目：基于51单片机的颜色检测仪设计姓名：学号：专业：班级：指导教师：2017 年 1月 7日目录1.引言 (1)2.颜色识别系统 (1)2.1颜色识别技术的现状及未来发展趋势 (1)2.2TCS230芯片的结构框图与特点 (2)2.3 TCS230识别颜色的原理 (4)3.颜色识别系统的硬件结构 (5)3.1单片机最小系统电路 (5)3.2复位电路 (8)3.3晶振电路 (9)3.4 TCS230颜色传感器与单片机的接口电路 (10)3.5 数码管显示电路 (10)4.系统的软件设计 (11)4.1 总体流程图 (11)4.2子程序流程图 (11)5.结论及展望 (13)参考文献 (14)基于51单片机的颜色检测仪设计摘要：随着现代工业生产向着自动化、智能化方向的发展，生产过程中长期由人眼占据主导地位的颜色识别工作即将被效率和精确度更高的颜色传感器所替代，颜色传感器在未来生活与生产中扮演的作用将会越来越大。
颜色识别器的应用十分广泛，现阶段其主要应作为彩色打印机和绘图仪的主要构成部分。
并在化妆品、纺织品和涂料制造过程中颜色的调配以及医疗等方面都起着重要的作用。
因此对颜色识别器的研究对未来检测行业的发展有着重要的意义。
本文将研究TCS230颜色传感器识别颜色的原理，并结合单片机和液晶显示模块来实现颜色识别功能。
首先，需要了解一定程度的光与颜色的知识以及深入研究TCS230颜色传感器对颜色的识别原理并实现其识别颜色的功能。
其次，利用ST89C52单片机对颜色传感器输出数据进行处理，转换成相应的RGB三原色颜色值。
最后，通过LCD1602将RGB三原色颜色值显示出来并通过RGB颜色对应表对比和分析所测数据。
本设计具有设备成本低、体积小、易于操作、灵敏度和精确度高等特点。
关键词：STC89C51单片机 TCS230颜色传感器颜色识别系统1.引言随着工业生产中自动化、高速化程度的不断提升，颜色识别在各种工业控制和检测领域的应用更加广泛，颜色传感器在终生活与生产中的作用将会越来越大，颜色传感器在终端设备中的作用将会越来越大。
例如颜色识别器在图书馆图书的分类和包装行业的应用已经十分普遍；现阶段其主要应作为彩色打印机和绘图仪的主要构成部分。
并在化妆品、纺织品和涂料制造过程中颜色的调配以及医疗等方面都起着重要的作用。
2.颜色识别系统2.1颜色识别技术的现状及未来发展趋势颜色识别技术是新兴检测技术，在彩色打印、商标识别和材料分拣等方面已在我国拥有广泛应用。
虽然我国在机器人视觉系统领域已取得举世瞩目的成就，但是在高分辨的颜色识别方面仍然缺乏自主研发能力。
高精度的颜色识别技术仍然由少数发达国家掌控，我国高分辨率颜色传感器的研究工作任重而道远。
颜色识别系统提出的时间较晚，出现在自动控制系统之后。
其作为一种新兴的检测技术也是控制理论的简单应用，经过几十年的发展，在工业控制中逐渐开始大范围的应用。
颜色传感器在实时检测系统以及自动控制方面有着重要的意义，伴随着单片机等处理器技术的发展，颜色识别系统的效率也大大的增加。
颜色识别在现代生产中的应用愈加广泛，特别是在遥感技术、工业过程控制、材料分拣、图像处理、机器人视觉系统等方面的起着重要的作用，颜色传感器的快速发展为上述生产应用自动化的实现提供了可能。
随着颜色传感器的广泛应用，颜色识别技术已成为工业自动化必不可少的部分，发展前景十分广阔。
三基色原理：适当的选取三种基本颜色，任何颜色都能由这三种颜色按照不同的比例叠加合成，这三种颜色相互独立不能由其他颜色按比例配出，这三种颜色就称为三基色。
国际照明委员会（CIE）推荐使用红、绿、蓝作为三种基本颜色且此原理已在现代工业中有了非常广泛的应用。
RGB颜色模型如下图2.1所示。
由三基色原理可知自然界中所有色光都可由R、G、B 三种基本颜色按照不同的比例叠加合成，当三基色分量都为0时，叠加出的光为黑色，对应于立方体坐标中的（0,0,0）点；当三基色分量都为255时，叠加出的光为白色光，对应于立体坐标中得（255,255,255）。
以由黑到白为对角线的正方体的其他六个顶点分别为红（255,0,0），黄（255,255,0），绿（0,255,0），青（0,255,255），蓝（0,0,255）和品红（255,0,255）。
每个颜色都有其独自RGB值。
2.2TCS230芯片的结构框图与特点国产宏晶STC51系列单片机不但低功耗、高稳定性能而且具有低廉的价格，自上市以来成为国内单片机从业者的首选。
STC8952系列单片机便是目前国内使用最多的一种单片机类型。
其采用MCS-51为内核，并在此基础上做了很多改进使的芯片功能更加强大。
STC89C52型单片机参数如下：1.指令代码与传统8051的代码完全兼容2. 工作电压：3.3V～5.5V3. 工作频率：0～40MHz4. 8K 字节Flash5. 片上集成512 K RAM6. 通用I/O 口（32 个）7. 不需专用编程器，也不需专用得仿真器，可通过串口直接下载程序8. 具有EEPROM 功能9. 具有看门狗功能10. 有3个十六位定时器/计数器。
即T0、T1和T211. 有四个外部中断12. 通用异步串行口13. 工作温度范围：0～75℃14. PDIP 封装TCS230是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，它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CMOS电路上，同时在单一芯片上集成了红绿蓝(RGB)三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器，TCS230的输出信号是数字量，可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接。
由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D 转换电路，使电路变得更简单，当入射光投射到TCS230上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波（占空比是50％），不同的颜色和光强对应不同频率的方波；还可以通过输出定标控制引脚S0、S1，选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。
下面简要介绍TCS230芯片各个引脚的功能。
在单一的TCS230芯片上集成四种类型的光电二极管，这些光电二极管表面分别镶嵌着红、绿、蓝三种颜色的滤光器，加上未镶嵌的中共64个，每种16个。
这四种带滤波器的光电二极管在传感器芯片内交叉排列，四种光电二极管能够均匀的就接收光源辐射，极大的地减小因入射光幅射不均而造成的误差，提高颜色识别的精确度。
工作时，通过引脚S2、S3选择所需滤波器的颜色类型。
TCS230传感器的可通过引脚S0、S1来选择输出频率定标，其输出频率范围为2Hz~500kHz。
下面简要介绍TCS230芯片各个引脚的功能。
S0、S1引脚用于选择电源关断模式和输出比例因子（2%，20%，100%）；引脚S2、S3用于选择滤波器的类型；OE可以控制输出的状态为频率输出使能引脚，当微处理器同接收控制多个芯片时，OE可作为芯片的片选信号；OUT为频率输出引脚，GND接电源地，VCC接+5V 电源。
图1 TCS230引脚图TCS230的S0、S1用于选择输出比例因子或电源关断模式；S2、S3用于选择滤波器的类型；OE反是频率输出使能引脚，可以控制输出的状态，当有多个芯片引脚共用微处理器的输出引脚时，也可以作为片选信号，OUT是频率输出引脚，GND是芯片的接地引脚，VCC为芯片提供工作电压。
下表给出了TCS230颜色传感器使用时相关控制引脚的一些组合选项。
表2：滤光颜色选择2.3 TCS230识别颜色的原理（1）三原色的感应原理通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。
白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。
根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。
（2）TCS230识别颜色的原理由三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。
对于TCS230来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其他原色的通过。
例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其他的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。
通过这三个值，就可以分析投射到TCS230传感器上的光的颜色。
（3）白平衡和颜色识别原理从理论上讲，白色是由等量的红色、绿色和蓝色混合而成的；但实际上，白色中的三原色并不完全相等，并且对于TCS230的光传感器来说，它对这三种基本色的敏感性是不相同的，导致TCS230的RGB输出并不相等，因此在测试前必须进行白平衡调整。
在本装置中，白平衡调整的具体步骤和方法如下：将空的试管放置在传感器的上方，试管的上方放置一个白色的光源，使入射光能够穿过试管照射到TCS230上；根据前面所介绍的方法，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的3个调整参数。
当用TCS230识别颜色时，就用这3个参数对所测颜色的R、G和B进行调整。
这里有两种方法来计算调整参数：①依次选通三种颜色的滤波器，然后对TCS230的输出脉冲依次进行计数。
当计数到255时停止计数，分别计算每个通道所用的时间。
这些时间对应于实际测试时TCS230每种滤波器所采用的时间基准，在这段时间内所测得的脉冲数就是所对应的R、G和B的值。
②设置定时器为一固定时间(例如10 ms)，然后选通三种颜色的滤波器，计算这段时间内TCS230的输出脉冲数，计算出一个比例因子，通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为255。
在实际测试时，使用同样的时间进行计数，把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所对应的R、G和B的值。
3. 颜色识别系统的硬件结构本文介绍的基于单片机的颜色识别系统的硬件结构框图如图2所示，硬件电路部分主要是由单片机最小系统、颜色传感器TCS230组成的颜色采集系统和数码管显示电路。
首先是由颜色传感器TCS230进行颜色采集，直接输出数字量并且利用单片机的数字频率计的作用将各种颜色的频率输出，最红用数码管将其显示出来。
颜色采集电路单片机系统电路数码管显示电路图2 颜色识别系统系统框图3.1单片机最小系统电路STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。