颜色传感器模块讲解PPT
颜色传感器
颜色识别模块TCS230 颜色传感器块TCS3200TCS3200D 颜色模块颜色传感器供电电源3~5V，抗光干扰，白色LED，可控制亮灭，可检测不发光物体颜色使用TCS3200 实际上就是检测频率例如只要把TC1的时钟设为外部时钟时钟引脚连接TCS3200的OUT脚用不同的预分频对应检测RGB三个分量定时读取TCNT1就可得到频率通过频率就能计算到颜色用ATMEGA16几个I/O引脚去控制S0-S3去切换不同的频率档TCS3200已经可以成功地捕获输出频率。
但现在存在的问题是，这个传感器对光线似乎非常敏感，因此杂光干扰比较严重，其内置的滤色二极管几乎起不到分辨颜色的作用，通过示波器能看到OUT输出频率变化比较大。
由于我需要分辨的东西自身不能发光（贴纸），因此识别它的颜色变得更加困难。
除非你把探头做成探头形状或在漆黑的环境否则你无法避免其它光线的干扰另外在算法上也要有滤除强光的作用把颜色光线提取出来由于TCS3200本身并没有对光线进行动态适应的因此在算法上就显得更需复杂STC89C52单片机STC89C52单片机简介STC89C52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。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
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目录
1.硬件功能:颜色传感器功能 2.软件编程：白平衡与RGB转换
分类：色标传感器，RGB传感器
1.色标传感器：
色标传感器将物体颜色与参考颜色相比较来实现色标检测。 色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目标物体安 装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标 物体的散射光.
RGB =(R*1000/8225<<11)|(G*1000/4047<<5) |(B*1000/8225)
11111 其他格式还有：
111111 0xFFFF
11111
编程思路 main函数
边沿触发 外部中断
LCD显示
网上演示视频 /v_show/id_XNDY1NDEwMTQ0.html
绿 (20ms)
(20ms)
蓝 (20ms)
平光
光
光
衡 红色比例因子
绿色比例因子 蓝色比例因子
设计思路 白 平 衡
红 (20ms) 绿 (20ms)
光
光
蓝(20ms) 光
红色比例因子 绿色比例因子 蓝色比例因子
红 光 (20ms) 扫 描
修正R值 (0<R<255)
绿 光 (20ms) 扫 描
修正G值 (0<G<255)
分类：色标传感器，RGB传感器
2. RGB传感器：
RGB传感器通过检测目标物体对三基色的反 射比率，从而鉴别物体颜色，将物体的表面颜 色转换成相应的电压或频率输出。
RGB传感器常见结构：
集成芯片
LED 遮光罩
光的三原色
RGB表示：
黑色：# 000000 白色：# FFFFFF
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区别
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18
铁磁材料裂纹检测
N
S
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19
三、霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处 理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输 入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成霍尔 接近传感器。 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色 金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速 调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、 角度检测等。
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26
❖ (2)电动车到达B点以后进人“弯道区”，沿 圆 弧引导线到达C点。C点下埋有边长为 15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点 检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间 发出断续的声光信息; (3)电动车在光源的引导下，通过障碍区进人 停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍 物之间通过且不得与其接触; (4)电动车完成上述任务后应立即停车。停车 后，能准确显示电动车全程行驶时间。
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5
【电涡流传感器应用】
一：电涡流涂层厚度仪
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6
电涡流涂层厚 度仪原理
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7
二、电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设置有发射线
圈和接收线圈。当有金属物体通
过时，交变磁场就会在该金属导
体表面产生电涡流，会在接收线
圈中感应出电压，计算机根据感
应电压的大小、相位来判定金属
霍尔接近传感器的外形图
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当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应 而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而 控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 霍尔接 近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控 制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测 等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点， 内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。
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大距离接近IM-L系列
IM-L系列接近开关检测距离是常规产品的一倍，使用更方便，是高 端客户的至爱。 产品适用电压范围宽，浪涌、过流、反接等保护功能齐全。
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光电传感器
• 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件— 位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制 开关通或断的目的 ，这就是接近开关。
接近传感器
• 电感式接近开关 • 电容式接近开关 • 霍尔式接近开关 • 舌簧式接近开关
光学传感器
• 对射式光电开关 • 漫反射式光电开关 • 反馈反射式光电开关 • 定距离式光电开关 • 色标传感器 • 光钎传感器 • 光幕传感器
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其他传感器
• 超声波传感器 • 温湿度传感器 • 倾斜传感器 • 加速度传感器 • 气体传感器 • PH传感器 • ......
请
单
击
滑
传感器
块
接电源-
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三线 PNP常开输出
特点：相对于两线工作更稳定可靠。
接电源+
客户负载 输出电平01
请
单
击
滑
传感器
块
接电源-
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三线 PNP常闭输出
特点：相对于两线工作更稳定可靠。
接电源+
客户负载 输出电平10
请
单
击
滑
传感器
块
接电源-
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• 若被测物体为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测 物体内时，应选用霍尔接近开关。
• 若是用在气动、液动、汽缸等设备上时，当然是选用舌簧接近开关。
颜色传感器的使用
注意： 1.程序开始前应先测量不同物体反射光强度值 2.小车速度与程序停止时间的关系
程序图
小车前行 检测到白线 小车停止
Байду номын сангаас
反射光强度模式扩展作业：
设置机器人折返跑比赛。
环境光强度模式——通过调节外界的光线亮度控制小
车的行驶速度
在环境光强度模式中，该颜色传感器测量从周围环境进入到 窗口的光强度，例如太阳光或者手电筒的光束。该传感器测量范 围从０（极暗）到１００（极亮）。这就意味着可以通过对机器 人编程，使机器人在感应到不同环境光强度时进行不同的操作。
颜色模式扩 展作业：
程 序 图
红色停止
黄灯设置 为左转或者 右转。
绿色功率30前行
黄色功率10前行
反射光强度模式——悬崖勒马
在反射光强度模式中，颜色传感器测量从红灯（发光灯）反射回来的 光强度。该传感器测量范围从０（极暗）到１００（极亮）。这就意味着 可以通过对机器人编程，使其在一个颜色表面上移动，直到检测到其他的 颜色后停止或者解释颜色编码识别卡。
程 序 图
环境光强 度模式扩展作 业： 设置机器 人处于黑暗状 态时发出声音， 处于光亮状态 时安静。
通过控制环境光强弱调节小车行进速度
注意事项：
１.当处于颜色传感器模式和反射光强度模式时，为了 更精确，传感器必须角度正确、靠近但不接触到正在 检测的物体表面。 2.在机器人行进过程当中用到颜色传感器时，应考虑 到由于小车惯性造成的误差。
颜色传感器的使用
颜色传感器是一种数字传感器，它可以检测到进入
传感器表面小窗口的颜色或光强度。
颜 色 传 感 器 的 三 种 模 式
颜色模式：
反射光强度模式：
环境光强度模式：
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3
将用于单一色彩谱带的一个光电二极管、滤
色器和跨阻抗放大器组合在一块芯片上，再将 元件的输出馈送到一个外部A/D转换器中。
节约空间，降低了安装成本，但失去了调整 的灵活性。
4
颜色传感器
3）霍尔数字转速计
UGN-3020,UGN-3030，其电 源电压为4.5-25V，对磁感应 强度B要求不高。也可用国产 CS837,CS6837,电源电压为 10V。CS839,cs6839，其电 源电压为18V。
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外加一个没有滤波器的“干净”传感器，可以使任 何不均匀照度进行平均的效果。
取消了跨阻抗放大器和A/D转换器，信号便于远传 并可直接与微处理器连接，抗噪性能高。
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颜色传感器
TCS230可编程颜色光-频率转换器，是可编程彩色光 到频率的转换器。其输出信号是数字量，可以驱动标准的 TTL或CMOS逻辑输入可以直接与微处理器或其他逻辑电 路连接。
灵活性是因为能够使放大器的增益和带宽以及ad转换器的速度和分辨率等进行调整类型集成光电压转换器将用于单一色彩谱带的一个光电二极管滤色器和跨阻抗放大器组合在一块芯片上再将元件的输出馈送到一个外部ad转换器中
光电传感器
• 半导体光电位移传感器
核心器件是光电半导体敏感器件PSD，随入射光位置不 同输出信号大小不同，x与位移有关。
霍尔元件如H-300B高灵敏度霍尔元件、THS 型霍尔传感器、OH型砷化镓霍尔元件等。
其中砷化镓材料构成的霍尔传感器电子迁移率 高，禁带宽，其温度特性、霍尔电压对磁场的线 性度和测量精度也比锑化铟材料的霍尔元件好。
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霍尔传感器
集成的霍尔传感器将霍尔元件与测量电路集成 在一起，从而形成放大的输出电压。集成型的霍 尔传感器有开关型和线性型两种，
颜色识别传感器原理与应用
颜色识别传感器原理与应用2011-10-12 12:54光的三原色：原色也叫基色是指不能透过其他颜色的混合调配而得出的“基本色”。
以不同比例将原色混合，可以产生出其他的新颜色。
光的三原色（三基色），就是RGB（红Red、绿Green、蓝Blue）。
等量的红光+绿光=yellow，绿光+蓝光=青光cyan，等量的红光+蓝光=品红光magenta（也称洋红，即较浅的紫红），等量的红+绿+蓝=白色white，三种光的强度均为零，就是黑色（黑暗）。
颜料的三原色为红、黄、蓝不同于光的三原色。
白平衡：字面上的理解是白色的平衡。
白平衡是描述中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。
白平衡是领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和处理的一系列问题。
照相机内部有三个ＣＣＤ电子耦合元件，他们分别感受蓝色、绿色、红色的光线，在预置情况下这三个感光电路电子放大比例是相同的，为１：１：１的关系，白平衡的调整就是根据被调校的景物改变了这种比例关系。
比如被调校景物的蓝、绿、红色光的比例关系是２：１：１（蓝光比例多，色温偏高），那么白平衡调整后的比例关系为１：２：２，调整后的电路放大比例中明显蓝的比例减少，增加了绿和红的比例，这样被调校景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像，蓝、绿、红的比例才会相同。
也就是说如果被调校的白色偏一点蓝，那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱蓝电路的放大，同时增加绿和红的比例，使所成影像依然为白色。
颜色传感器：将物体的表面颜色转换成相应的电压或频率输出，应用在彩监视器的校准装置；彩色打印机和绘图仪；涂料、纺织品和化妆品制造，以及医疗方面的应用，如血液诊断、尿样分析和牙齿整形等。
颜色识别原理：TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管。
这些二极管共分为四种类型。
其中16个光电二极管带有红色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器；其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息。
传感器介绍PPT课件
原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，
调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零；
当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。由此可知阴极材料
的逸出功为 (
)
A
A. 1.9eV B. 0.6eV
解：反向截止电压为，
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L
P
=maU0 / 2kL
U
=mU0 a / 2kL∝a
U0
（3）测 力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此 时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大 小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源 内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
1、干簧管 是一种能感知磁场的传感器 2、光敏电阻 电阻随光照的增强而减小 （半导体材料） 3、热敏电阻 一般随温度升高电阻减小 （半导体材料） 4、金属热电阻 温度升高电阻增大 5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ C ）
A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱
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255 G=Gs ������������
255 B=Bs ������������
RGB转换
RGB888：
RGB = R<<16 | G <<8 |B R=255D=11111111B=FFH
0xFFFFFF
RGB565：
RGB =(R*1000/8225<<11)|(G*1000/4047<<5) |(B*1000/8225)
255 ������������ 255 255 ； ������������ ������������
2.关闭LED，分别开启R,G,B通道，扫描时间20ms，测 量 R、G、B通道输出方波个数Rs，Gs，Bs； 则修正后的标准RGB值为
255 R=Rs ������������
If(R>255) R=255;
11111
111111
11111
0xFFFF 其他格式还有：RGB555,RGB24,RGB32……
编程思路
main函数
边沿触发 外部中断
LCD显示
Hale Waihona Puke 网上演示视频 /v_show/id_XNDY1NDEwMTQ0.html
总结
1.颜色传感器分类 2. 三原色与表示 3. 白平衡 4. TCS3200传感器
白平衡
改变RGB分量比例
适应人眼色觉的白色
白平衡原理
默认下，R:G:B=1:1:1时为白色
白平衡
改变RGB分量比例
适应人眼色觉的白色
R↓ G ↓ B ↑
钨丝灯的黄色光线下，平时看到的白墙壁是偏黄 的，因此需要通过白平衡降低RG分量，提高B分量占 比来还原白色
TCS3200颜色传感器
TCS3200外部电路图
Thanks
分类：色标传感器，RGB传感器
2. RGB传感器：
RGB传感器通过检测目标物体对三基色的反 射比率，从而鉴别物体颜色，将物体的表面颜 色转换成相应的电压或频率输出。
RGB传感器常见结构：
集成芯片
LED 遮光罩
光的三原色
RGB表示：
黑色：# 000000 白色：# FFFFFF R：红 (0-255) G：绿 B：蓝
/other/rgb.htm
光的三原色
HSV表示：
色调（H），饱和度（S），明度（V）
HSI表示：
色调（H），饱和度（S），亮度（I）
CMYK表示：
青（C），品（M），黄（Y），黑（K）
白平衡原理:识别白色，还原色彩
默认下，R=G=B=255时为白色
环境光照
颜色传感器模块讲解
目录
1.硬件功能:颜色传感器功能 2.软件编程：白平衡与RGB转换
分类：色标传感器，RGB传感器
1.色标传感器：
色标传感器将物体颜色与参考颜色相比较来实现色标检测。 色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目标物体安 装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标 物体的散射光.
设计思路 白 平 衡 红 光
(20ms)
绿 光
(20ms)
蓝 光
(20ms)
红色比例因子
绿色比例因子 蓝色比例因子
设计思路 白 平 衡
红 光
(20ms)
绿 光
(20ms)
蓝(20ms) 光
蓝色比例因子
红色比例因子 绿色比例因子
红 光 扫 描
(20ms)
绿 光 扫 描
(20ms)
蓝 光 扫 描
(20ms)
修正R值 (0<R<255)
修正G值 (0<G<255)
修正B值 (0<B<255)
输出R，G，B
详细算法
每一种颜色分量范围是0-255，最大是255，当环境中RGB均为 255时，即为白色，因此需要通过白平衡使RGB均为255。
方法如下：
1.取固定扫描时间（20ms），点亮四个LED，分别得 到R、G、B时的输出方波个数rs ，gs，bs; 则比例参数分别为