基于TCS230的颜色法测温系统设计
基于tcs230传感器的颜色检测系统
卢ＪＩｌ英１，于浩成２，孙敬辉３，孟 中３
（１．吉林交通职业技术学院电子工程系，长春１３００１２；２．吉林大学机械科学与工程学院，长春１３００２２； ３．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春１３００３３）
摘要：为了提高传统颜色传感器颜色识别的效果与速度，减少识别误差，简化电路，将美国ＴＡＯＳ公司的
构设计，５ Ｖ整流器被安置于散热片中心的原孔中，从而保证由５ Ｖ整流器产生的２—３ ｗ热量及时被
散出。
３ 颜色检测系统硬件设计
颜色检测系统的硬件主要包括：稳压电路、Ａ／Ｄ转换和白平衡按键。其控制器采用一片８位或１６ 位的单片机。 ３．１ 外围电路设计
颜色检测系统的电源必须是稳定的直流电源，并对电源的稳定性要求很高。这是因为：１）电源电 压的波动可造成照明灯亮度的变化；２）尽管ＴＣＳ２３０颜色传感器的抗电源扰动能力很强，但其内部单 片机对电源稳定性的要求较高，电压的波动可造成Ａ／Ｄ转换的不准确。
收稿日期：２００８－０９－２３ 基金项目：科技型中小企业创新基金资助项目（０４Ｃ２６２１２２０１０７２；０７Ｃ２６２１２２０００１６９） 作者简介：卢川英（１９７５一）．女．长春人，吉林交通职业技术学院讲师，硕士，主要从事计算机应用与自动控制研究。（Ｔｅｌ）８６·
１３８４３１９２０００（Ｅ－ｍａｉｌ）ｃｈｕａｎｙｉｎｇ—ｌｕ＠ｓｉｎ＆ｃｏｒｎｏ
Ｈ
Ｈ
１００％
Ｈ
Ｈ
绿色
程颜色光强检测模块，ＴＣＳ２３０ＥＶＭ为其代表产品。其包含采用白ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明光源
的光学镜头模块、编程器（ＢＯＥ：Ｂｏａｒｄ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ）、ＢＡＳＩＣ通讯模块以及ＰＣ端应用软件。其中ＢＡＳ— ＩＣ通讯模块提供了ＴＣＳ２３０与ＰＣ之间的串行通讯接口。通过使用ＢＡＳＩＣ通讯模块和ＰＣ端应用软件，
基于TCS230颜色传感器的颜色识别器设计
颜色别传感器又称作色彩传感器色。目前通用的颜色测量方法是采用通过测量待测颜色的三个基本颜色的频率输入到单片机等处理器中进行数据处理，得到三基色的值，通过仿真软件或RGB颜色对应表将三基色按所测数据合，从而成得到样品的颜色。
目前市面上常见的色颜色传感器大致有两种类型：一种是RGB(红、绿、蓝)三基色型颜色传感器，通过检测带测光的红、绿、蓝三基色刺激值来识别颜色； 另一种为色差传感器，主要通过测量待测物体颜色与基准颜色之间的色差来识别颜色。下边简要介绍三种常见的颜色传感器的设计方案：
1.2
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。
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。
TCS230CN 颜色传感器中文手册
Dawmoon整理1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页rrTCS230可编程彩色L I G H T -T O -F R E Q U E N C Y 变换器TAOS046Q − JULY 2008D 高分辨率光转换D D D D D D D强度，频率可编程颜色和满量程输出频率直接与微控制器单电源供电(2.7 V 到5.5 V )掉电功能非线性误差通常在0.2%千赫50温度系数稳定200 p p m /°C 低调铅(P b )免费R o H S符合表面贴装包装包装 D 8-LEAD SOIC（顶视图）S0 1S1 2OE 3GND 48 S37 S26输出5 V DD说明该T C S 230可编程颜色l i g h t -t o -f r e q u e n c y 转换器可配置的硅光电二极管和结合上一个单片集成电路c u r r e n t -t o -f r e q u e n c y C M O S 转换器.输出为方波(50%占空比）与频率成正比的光强度（辐射）.满量程输出频率可通过三种规模预设值通过两个控制输入p i n s .数字输入和数字输出允许直接连接到微控制器或其它逻辑电路.输出使能(O E )地方在输出高阻抗状态的多单元的微控制器输入行共享.该l i g h t -t o -f r e q u e n c y 转换器读取8 x 光电二极管8阵列.十六个光电二极管有蓝过滤器，16光电二极管是绿色过滤器，过滤器有红色16光电二极管，光电二极管和16过滤器是没有明确.这四种类型的光电二极管（颜色）叉，以尽量减少非均匀性对入射辐射.同一颜色的所有16光电二极管并联连接，哪些类型的光电二极管设备运行过程中u s e s 是引脚可选.光电二极管120μm x 120μm 在大小和144-μm 是中心.功能框图输出光光电二极管阵列Current-to-Frequency转换器S2S3S0S1OE该LUMENOLOGYr 公司得克萨斯高级光电解决方案I n c .1001克莱恩路S 套房300S 普莱诺，T X 75074S (972) 673-0759r1rCopyrightE 2008, TAOS Inc.TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008终端功能终端名称GND OE输出S0, S1 S2, S3 V DD 没有.4361, 27, 85IOIII / O描述电源地.所有电压都参考G N D.启用f o（低电平有效）.输出频率(f o).选择输入输出频率调整.光电二极管类型选择输入.电源电压可选择的选项表1.S0LLHHS1LHLH输出频率调节(f o)掉电2%20%100%S2LLHHS3LHLH光电二极管型红蓝清除（不过滤）绿可用选项装置TCS230T A−40°C到85°C包装 −引线SOIC−8包装指示符D订购号TCS230D绝对最大额定值（除非另有说明）在操作自由空气的温度范围†电源电压，V DD（见注1)............................................输入电压范围，所有投入，V I.........................................DD+ 0.3 V 经营自由空气的温度范围内，T A（见注2).................................存储温度范围（见注2) (40)在最高温度与J E D E C J−S T D−020A,按照焊锡条件（见注3)...260°C†超越“绝对最大额定值”，就可能造成永久性损坏设备.这些压力额定值只，该设备的功能操作下，在这些或超出“推荐工作条件”所标明的任何其它条件不暗示.暴露于a b s o l u t e-m a x i m u m-r a t e d长时间条件下可能影响器件的可靠性.注：1.所有电压值与尊重是G N D.2.长期储存或以上70°C操作可能导致包装泛黄，这将降低灵敏度波长<500n m.3.装置可能是手工焊接提供的热量是只适用于没有接触焊焊垫和尖端之间所作焊锡铁和设备领先.热的最长时间应适用于该设备是5秒.推荐工作条件最小电源电压，V DD高电平输入电压，V IH低电平输入电压，V IL经营自由空气的温度范围内，T A V DD=2.7V到5.5VV DD=2.7V到5.5V2.72−40NOM5最大5.5V DD0.870单位VVV°CCopyright E2008, TAOS Inc.rr该LUMENOLOGY r公司上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008在T电气特性A= 25°C, V DD=5V（除非另有说明）参数V OH V OL I IH I ILI DD 高电平输出电压低电平输出电压高电平输入电流低电平输入电流上电模式电源电流掉电模式S0 = H, S1 = H 满量程满量程频率（见注4)温度响应系数k SVS供电电压灵敏度S0 = H, S1 = LS0 = L, S1 = Hλ ≤600 nm, −25°C≤TA≤70°CV DD= 5 V±10%500100102760012012±200±0.5测试条件I OH= − 4 mAI OL= 4 mH最小4TYP4.50.250.4055315最大单位VVμAμAmAμA千赫千赫千赫ppm/°C%/ V注4:满量程频率是未饱和的设备的最大工作频率.该LUMENOLOGY r公司rr Copyright E2008, TAOS Inc.3上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008在V工作特性DD= 5 V, T A= 25°C,S0=H,S1=H（除非另有说明）（见注5,6,7,8,和9).参数试验条件E e= 47.2μW/cm2,λp= 470 nmf O 输出频率q yE e= 40.4μW/cm2,λp= 524 nmE e= 34.6μW/cm2,λp= 640 nmf D 黑暗频率E e= 0λp= 470 nmR e 发光λp= 524 nm 响应λp= 565 nm （注10)λp= 640 nmλp= 470 nm 饱和辐照（注11)λp= 524 nmλp= 565 nmλp= 640 nmλp= 470 nmR v 照度λp= 524 nm响应λp= 565 nm（注12)λp= 640 nmf O=0到5千赫非线性f=0到50千赫O（注13)f O=0到500千赫恢复从电源向下响应时间到了，将启用(OE)清除光电二极管S2 = H, S3 = L最小161616TYP202020242449553257814101210113010405659589373±0.1%±0.2%±0.5%10046431620±0.1%±0.2%±0.5%100108655219±0.1%±0.2%±0.5%100最大2424241223481633731172017801940109035715355±0.1%±0.2%±0.5%100% F.S.% F.S.% F.S.μsHz/lxμW/cm2122813373092912蓝光电二极管S2 = L, S3 = H最小11.2TYP16.4最大21.6813.619.214192263591550Hz/(μW/( W/cm2)2412绿色光电二极管S2 = H, S3 = H最小TYP最大红光电二极管S2 = L, S3 = L最小TYP最大千赫千赫千赫Hz单位100100100100ns注：5.光学测量是使用一个发光二极管（L E D）光源小角度入射辐射.6.的470n m输入辐照基本上是由供应氮化铟镓发光二极管具有以下特点：峰值波长λp=470n m,光谱半宽度Δλ½=35n m,和发光效率=75l m/W7.的524n m输入辐照基本上是由供应氮化铟镓发光二极管具有以下特点：峰值波长λp=524n m,光谱半宽度Δλ½=47n m,和发光效率=520l m/W8.的565n m输入辐照是由一个具有以下特征的磷化镓发光二极管：峰值波长λp=565n m,光谱半宽度Δλ½=28n m,和发光效率=595l m/W9.的640n m输入辐照是由一个具有以下特征的A l I n G a P发光二极管：峰值波长λp=640n m,光谱半宽度Δλ½=17n m,和发光效率=155l m/W10.辐照响应R e特点是在由0到5千赫.11.饱和光照=（满量程频率）/（辐照响应）.12.照度响应R v从辐照响应计算采用了L E D发光效率值列账于附注6,7,8,和9,和使用1l x=1l m/米2.13.非线性是指在f偏差O从零和满量程之间的直线，作为全面百分比来表示.Copyright E2008, TAOS Inc.rr该LUMENOLOGY r公司上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T -T O -F R E Q U E N C Y 变换器TAOS046Q − JULY 2008典型特征光电二极管的光谱响应10.90.8RedClear光电二极管的光谱响应与外部红外过滤器阻塞†1归清除@ 540 nm T A = 25°CBlueGreen归清除@ 715 nmT A = 25°C相对响应度0.9Clear0.80.70.60.50.4Red相对响应度0.7Green0.6Blue0.50.40.30.20.10300Blue0.30.2Green0.10300500700900λ−波长 −n m1100500700900λ−波长 −n m1100†典型的例子包括IR 过滤肖特B G 18,和肖特B G 39,Hoya CM500.图1归一化输出频率对比角位移1fO—输出频率—归图2光电二极管的响应度温度系数对比光波长入射11k 10k温度系数— p p m /d e g C900.8光轴9k 8k7k6k 5k4k 3k2k1k060065070075080085090095010000.60.40.2角位移是这两方面的平等0−90−60−303060Q −角位移−°λ−光波长入射 −n m图3图4该LUMENOLOGYr 公司rrCopyrightE 2008, TAOS Inc.5TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008应用信息供电思考电源线必须由0.01-μF分离到0.1-μF短引线电容式接近设备包装.输入接口低阻抗的器件引脚和O E引脚电气连接设备G N D需要提高抗干扰能力.输出接口该装置的输出设计在短距离驱动标准T T L或C M O S逻辑输入.如果线条大于12英寸是在输出，缓冲或行驱动器使用的建议.对产出启用高状态(O E)置于高阻抗状态多单位共享的输出微控制器的输入行.断电传感器使用S0/S1（午/L）的将导致在一个较低的状态进行输出.因为输出为低，传感器不能断电在一个有公共输出引脚多单元配置.光电二极管型（彩色）的选择类型的光电二极管（蓝色，绿色，红色，或清除）设备使用是由两个逻辑输入，S2和控制S3（见表1).输出频率调节输出频率调整是由两个逻辑输入，S0和S1.内部l i g h t-t o-f r e q u e n c y转换器生成一个固定脉宽脉冲序列.缩放是通过内部连接脉冲串输出一频器系列变频器.除以输出方波周期50%-d u t y相对对100%,20%,和2%.频率值，因为输出的分频是通过计数主体内部频率脉冲，最终输出的时期是一个多时期的平均这一原则的频率.输出缩放计数器寄存器清零后，下一个脉冲的主频率在任何转型期S0,S1,S2,S3,和O E线.输出g o e s在下次随后的脉冲式高主频率，开始了新的有效的时期.这最大限度地减小了对输入之间的时间延迟变化由此产生的新线和输出周期.响应时间的输入编程改变或一个发光阶跃变化是一种新的频率加1期μs.缩放的输出变化都满量程频率与被选中的比例因子黑暗的频率.频率缩放功能允许输出范围为各种优化的测量技术.在规模较小的输出可以用在一个较低的频率计数器只可用，如低成本的微控制器，或周期测量技术的使用.该LUMENOLOGY r公司Copyright E2008, TAOS Inc.rr上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008应用信息测量频率该接口和测量技术的选择取决于期望分解和数据采集率.为了获得最大的数据采集速率，周期测量技术的使用.输出数据可在输出频率的两倍或一个点收集的数据速率为每微秒满量程输出.周期测量需要一个快速参考时钟直接使用与现有分解相关的参考时钟频率.输出比例可用于提高给定的时钟速率分解或最大限度地随着光线的变化分解输入.周期测量用于测量快变轻水平或做一个恒定光源非常快的测量.最大分解和准确性可能获得使用频率测量，脉冲积累，或集成技术.频率测量提供了额外的好处的平均随机或高频率的变化（抖动）从光信号噪音.分解是有限的，主要受可用计数寄存器和允许测量时间.频率测量是非常适合于慢变或常亮水平和读数在很短的时间周期平均光水平.整合（即在积累了很长一段时间的脉冲），可用于测量曝光，光量目前在一个地区在给定的时间段.P C B焊垫布局建议P C B焊垫的D包装布局准则如图5.4.65 6.901.270.502.25注：是A.所有的线性尺寸以毫米为单位.B.本图如有变更，恕不另行通知.图5.建议D包装 P C B布局该LUMENOLOGY r公司rr Copyright E2008, TAOS Inc.7上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008机械信息T h i s S O I C包装由安装在一个封装用引线框架和一个电动的集成电路不导电的透明塑料复合.该T C S230有8×8光电二极管阵列和一个总规模的1.15m m 由1.15m m.光电二极管是120μm×120μm在大小和位置上144μm中心.包装 D注B2.12 +0.2503.00+0.250塑料小外形顶视图底视图PIN 1PIN 16y1.278y0.5100.330侧视图j 2.8 TYP清除窗口终结时0.500.255.004.805.3最大4550.88T Y P顶部传感器电路小片A1.751.354.003.806.205.80一个细节0.250.19 Pb注：A.B.C.D.1.270.410.250.10所有的线性尺寸以毫米为单位.The center of the 1.15-mm by 1.15-mm photo-active area is referenced to the upper left corner tip of the lead frame (Pin 1).包装是塑造具有不导电的透明塑料有一对1.55.折射率化合物这幅画如有变更，恕不另行通知.图6.包装 D—塑料小包装配置外形 I CCopyright E2008, TAOS Inc.rr该LUMENOLOGY r公司上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008机械信息侧视图K o 2.11+0.10 [0.083+0.004]0.292+0.013[0.0115+0.0005]顶视图j 1.508+0.1[0.315+0.004]4+0.1[0.157+0.004]2+0.05[0.079+0.002]1.75+0.10[0.069+0.004]终结时B5.50+0.05[0.217+0.002]12 + 0.3 − 0.1[0.472 + 0.12 − 0.004]A AB一个细节详细BA o注：A.B.C.D.E.F.6.45+0.10[0.254+0.004]B o5.13+0.10[0.202+0.004]所有的线性尺寸以毫米[英寸].在此画的尺寸仅供参考.一个实际载波尺寸可能稍有不同.画上的符号o, B o,和K o定义在A N S I E I A标准481−B2001.每卷的直径178毫米，包含1000部分.T A O S包装带和卷轴符合E I A标准481−B.的要求这幅画如有变更，恕不另行通知.图7.包装 D载波胶带该LUMENOLOGY r公司rr Copyright E2008, TAOS Inc.9上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008制造业信息化这种塑料小外形 I C包装 (D)已经过测试，并显示了有能力将回流焊到P C B基板.焊料回流曲线描述了在焊接元件预计最高热暴露回流焊温度对一P C B.产品过程是根据构件的顶部.该组件应被限制在这三个经过焊接回流温度曲线的最大值.表2.T C S230回流焊简介参数预热的平均温度梯度浸泡时间时间超过217°C时间超过230°C时间超过T peak−10°C 峰值回流温度冷却温度梯度t soakt1t2t3T peak参考TCS2302.5°C/sec2到3分钟最大 60秒最大 50秒最大 10秒260° C (−0°C/+5°C)最大 -5°C/s e cT峰值不按比例仅作参考—T3T2T1温度(5C)时间（秒）t浸泡图8.T C S230回流焊曲线图t3 t2 t1Copyright E2008, TAOS Inc.rr该LUMENOLOGY r公司上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008潮湿敏感度其光学特性，可产生不利影响的释放和在焊接过程中水分蒸发以前已吸收到包装成型化合物.为了防止这些不利的条件下，载波磁带出货的所有设备已被预焙并装入密封运防潮袋.没有进一步的行动是必要的，如果这些设备都是通过回流焊内处理小时的密封24被打破的防潮袋.不过，在管或如果在防潮袋密封出货的所有设备已被打破的24小时或更长的时间，我们建议使用下列程序，以确保包装塑封料含有水分的吸收量可能最小.对于运管设备：1.删除管设备2.烘烤装置4小时，90°C3.冷却后成管，负载设备回4.小时内执行24回流焊后烘烤只有数量，可以通过在24小时回流焊接加工设备.设备可以再烤4小时90°C，如需12小时(3烤的4小时累计在90°C).对于载波磁带运设备：1.烘烤装置4小时，在磁带90°C2.小时内执行24回流焊后烘烤只有数量，可以通过在24小时回流焊接加工设备.设备可以r e−b a k e d在磁带4小时90°C，如需12小时累计总(3小时4烧烤在90°C).该LUMENOLOGY r公司rr Copyright E2008, TAOS Inc.11上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 下一页TCS230可编程彩色L I G H T-T O-F R E Q U E N C Y变换器TAOS046Q − JULY 2008生产数据—本文件的信息，出版日期电流.产品符合按照规格与得克萨斯高级光电解决方案，I n c.标准的条款保修.生产加工不一定包括所有参数测试.无铅(P b-F R E E)及绿色声明Pb-Free (RoHS)T A O S'条款无铅或Pb-Free半导体产品，与当前的兼容R o H S要求所有6物质，包括要求领导不得超过重量均匀0.1%材料.凡设计为在高温焊接，T A O S P b-F r e e产品是适合使用在指定无铅工艺.绿色(R o H S和N O S b/B r)T A O S定义绿指P b-F r e e(R o H S兼容），溴(B r)和自由锑(S b)系阻燃剂(B r或S b不超过在均质材料重量0.1%）.重要信息和免责声明The information provided in this statement represents TAOS' knowledge and 作为信仰的日期，这是规定.T A O S基地由第三方提供的信息的知识和信念，并不会就这些资料的准确性作出任何陈述或保证.目前正在努力，以更好地整合信息来自第三方.T A O S已经采取并将继续采取合理的步骤，以提供有代表性的而准确的信息，但可能没有进行无损检测和来料或化学分析化学品.T A O S和T A O S供应商认为某些信息是专有的，因此C A S数字和其他有限的信息可能不发布.公告得克萨斯高级光电解决方案，I n c.(T A O S)保留权利，在这一变化中包含的产品文件，以提高性能或用于任何其他目的，或终止，恕不另行通知他们.建议客户联系T A O S在下订单前取得，或设计成系统T A O S产品的最新产品信息.T A O S不承担任何责任的产品或电路使用本文档或客户的产品描述设计，传达没有牌照，任何专利或其他权利任何明示或暗示，并没有表示该电路是免费的专利侵权.T A O S更使得以它的产品适合没有任何特别要求目的，也不承担任何法律责任T A O S所产生的任何产品或电路使用了，并明确否认任何和所有责任，包括但不限于间接或附带损失.得克萨斯高级光电解决方案，I N C.产品是没有设计或设计用于在关键应用中使用，其中故障或T A O S产品故障可能造成人身伤害或死亡.广泛运用寿命支持系统的产品是明确T A O S未经授权，任何由客户此种使用是完全可根据客户的风险.L U M E N O L O G Y，T A O S,的T A O S标志和得克萨斯高级光电解决方案的注册商标得克萨斯高级光电解决方案公司.该LUMENOLOGY r公司Copyright E2008, TAOS Inc.rr上一页 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12。
TCS230颜色识别—原理—程序
/********************************************/
void main(void)
{
port_init();
int2_init();
timer1_init();
Init_12864();
LcmClearTXT(); //文本区清RAM函数
Display_x_y_data(0,0,"颜色识别：");
Display_x_y_data(1,0,"红色成分：");
Display_x_y_data(2,0,"蓝色成分：");
Display_x_y_data(3,0,"绿色成分：");
S2=0;//先检测红色(S2,S3=0,0)
S3=0;
SEI();
void timer1_init()
{
TCCR1B = 0X02;//设置分频数为8
TCNT1H = 0x63;//设置计数初值,定时20ms
TCNT1L = 0xC0;
}
/*******************************************
*函数名称: port_init()
*函数功能:端口初始化Fra bibliotekEIMSK |= BIT(2); //打开外部中断
TIMSK |= BIT(2);//打开溢出中断
while(1);
}
/*******************************************
*函数名称: interrupt_int2()
*函数功能:
*入口参数:无
*出口参数:无
基于TCS230颜色传感器的色彩识别器的设计 开题报告
徐州工程学院
毕业设计（论文）开题报告
课题名称：基于TCS230颜色传感器的色彩
识别器的设计
学生姓名：学号：
指导教师：职称：
所在学院：信电工程学院
专业名称：电子信息科学与技术
徐州工程学院
2011年3 月2 日
说明
1．根据《徐州工程学院毕业设计(论文)管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。
2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。
3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。
其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词，须注出全称。
4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。
5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。
6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它。
基于TCS230D和C52(C51)的颜色识别系统
一．课设概要：1.利用TCS230D颜色传感器进行颜色检测2.利用单片机（STC52）进行控制3.利用1602液晶显示出RGB值（10进制和16进制）二．课设原理：1.TCS230D（1）参数：1）电源范围2.7V~5.5V2）出错率0.2%每50KHz3）采用soic封装（用DXP进行PCB设计时用到）（2）颜色检测的原理：基本原理：不同的颜色经白光照射后，反射回的光中，RGB的值是不同的。
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。
TCS230 的输出信号是数字量, 可以驱动标准的T T L 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。
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。
这些光电二极管在芯片内是交叉排列的, 能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性, 从而增加颜色识别的精确度; 另一方面, 相同颜色的16 个光电二极管是并联连接的, 均匀分布在二极管阵列中, 可以消除颜色的位置误差。
工作时,通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。
该传感器的典型输出频率范围从2 H z~500 kH z, 用户还可以通过两个可编程引脚来选择100%、20%或2%的输出比例因子, 或电源关断模式。
基于ZigBee和TCS230的无线颜色检测系统设计
基于ZigBee和TCS230的无线颜色检测系统设计唐燕妮【摘要】针对彩色面阵CCD摄像机采集颜色值数据量大、成本高的不足,设计了一种基于ZigBee和TCS230的无线颜色检测系统.系统选用了无线SoC集成芯片CC2530及TI2007版ZigBee协议栈搭建网络,颜色检测节点利用CC2530片上微控制器与TCS230颜色传感器直连,配合简单的光源照明电路,可实现多个目标RGB 颜色值的准确检测和低速率传输.实验显示,网络数据传输准确率>99.07%,单个节点颜色检测速度<1.0s,RGB值准确度高.系统实现了低成本、高精度、分布便捷、通信稳定的无线颜色检测.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2015(037)021【总页数】4页(P121-124)【关键词】ZigBee;片上系统;TCS2300;RGB颜色检测【作者】唐燕妮【作者单位】河源职业技术学院,河源 517000【正文语种】中文【中图分类】TP3930 引言颜色检测技术在工业自动化领域的应用非常广泛，其中较为典型的应用有：回收塑料瓶的自动颜色分选[1]；蔬菜的识别和分类[2]；水果在线检测和质量控制[3]等等。
此类颜色检测是基于图像处理技术，通过对被测物图像的测定和还原来达到颜色识别的目的。
该法通常采用彩色面阵CCD摄像机采集目标图像，把图像像素的RGB 分值作为识别依据，系统集成度高，处理数据量大，成本较高，价格较贵，很大程度限制了检测的便捷性和低成本应用[4]。
工业现场中需要对某一个不规则外形的工件进行多个位置的颜色检测，用以判别该工件颜色值及均匀度等，则上述检测方法存在其局限性。
本文针对上述颜色检测系统的应用不足，设计了一个基于ZigBee网络和新型高分辨率TCS230颜色传感技术的无线检测系统，可实现低成本、分布式、低数据量、高检测精度的颜色检测。
1 系统总体设计无线颜色检测系统由ZigBee无线网络、TCS230颜色检测节点和上位机控制中心等构成，系统结构如图1所示。
基于TCS230颜色传感器的色彩识别器的设计2
基于TCS230颜色传感器的色彩识别器的设计2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（基于TCS230颜色传感器的色彩识别器的设计2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为基于TCS230颜色传感器的色彩识别器的设计2的全部内容。
2 颜色识别及颜色传感器技术介绍2.1 色彩识别正如我们所知道的那样，色彩实际上是频率连续的电磁波，理论上色彩是无限的，但是人们能分辨的色彩是有限的，而且存在着个体差异。
专业人士在设计一个色彩识别系统的时候，会很仔细地以5％甚至更小的区别来仔细调整色彩之间的比值。
当这些类似色并排在一起时，即使是没有经过训练的普通人，除了色盲意外，都能够看出它们之间的区别。
但是当一个色彩识别系统被确定并且单独展现时，普通人是无法区别出这5%什么更大的差异的。
因此大多数人会简单的将他们所看到的某个色彩归类到他们能用简单语言描述的一类颜色，比如红、黄、白，或在这个基础上加以设当的区分,比如橘黄，有点发白的橘黄等。
这种普通人感知的色彩可以被看作围绕着一个核心色的一个一个的区间，在这个区间中的所有颜色在色彩识别的时候，都会被看作是一种色彩。
初中同一色彩识别区间的所有色彩尽管值不一样，但是对于受众而言是一样的。
2.2 色彩识别算法2.2。
1色彩识别的应用在现今的工业化社会中，色彩识别被广泛的应用于各行各业之中，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）。
又如：图书馆使用颜色区分对文献进行分类，能够极大的提高排架管理和统计等工作；在包装行业，产品包装利用不同的颜色或装磺来表示其不同的性质或用途；在品牌的形象设计和品牌推广的竞争中，色彩系统是一个比较重要的部分，设计师都会花费大量的时间细致地调整不同色彩搭配之间的组合关系,以达到更好的视觉效果。
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公式代替：
乙 軈
軈軈Ｒ＝
軈 軈
７８０
ｒ軃（λ）Ｃ１ελλ－ ５ｅｘｐ（－軈
軈軈軈Ｇ＝
軈 軈
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ｇ軃（λ）Ｃ１ελλ－ ５ｅｘｐ（－
３８０
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）ｄλ
軈
乙 軈
軈
軈軈軈Ｂ＝
軈
７８０
ｂ軈（λ）Ｃ１ελλ－ ５ｅｘｐ（－
３８０
ｃ２ λＴ
）ｄλ
（２）
式中：ελ 为单色辐射率；Ｔ 为绝对温度；λ 为波长；ｃ１ 和 ｃ２ 为物理常数．式（２）说明，高温体因自身辐射所表现出来的 色彩，取决于物体的辐射光谱，通过 ＴＣＳ２３０ 测量辐射体的 三基色信号 ＲＧＢ 值，求解上述方程组，可以计算出物体的 温度值． 2 系统硬件结构设计
组合，依次选通 Ｒ、Ｇ、Ｂ 三种滤波器，从而得到三种不同频
率的方波，三个频率值对应 ＲＧＢ 三基色的三个光强．通过这
三个值，就可以分析投射到 ＴＣＳ２３０ 传感器上光的颜色．根据 彩色三基色测温原理［４］，在一定的测试距离和光学系统中，若
高温体的辐射能谱为 Ｅ（Ｔ λ），则 Ｒ，Ｇ，Ｂ 三个通道是输出为：
乙 軈
７８０
軈軈Ｒ＝
軈 軈
Ｅ（Ｔ λ）ｒ軃（λ）ｄλ
３８０
乙 軈
軈軈
軈軈Ｇ＝
軈
７８０
Ｅ（Ｔ λ）ｇ軃（λ）ｄλ
３８０
軈
乙 軈
軈軈軈Ｂ＝
７８０
Ｅ（Ｔ λ）ｂ軈（λ）ｄλ
軈
３８０
（１）
式中，ｒ軃 、ｇ軃 、ｂ軈分别表示光学测试系统中 Ｒ、Ｇ、Ｂ 三通道
的响应增益函数；Ｅ（Ｔ λ）为单色辐射强度．当辐射波长小于 １μｍ 及温度小于 ３０００ｋ 的范围内时，普朗克定律可由维恩
谱分布在可见光范围即表现为颜色，可见彩色光的色彩与
物体的温度有着直接的关联［１～２］，因此可以把高温物体的颜
色作为一种测温依据．由于物体颜色的某些信息是不随外界
环境改变的，则根据高温物体的颜色来测量温度的方法还可
以克服辐射测温受环境影响大的缺点．本文设计了一种基于
数字式颜色传感器和低功耗单片机的颜色法测温系统，并
ＴＣＳ２３０ 与以前的颜色传感器相比具有许多优良的新 特性，比如其将信号采集、放大、Ａ／Ｄ 接口集于一身，故可直 接微处理器．由于 ＴＣＳ２３０ 不再经过 Ａ／Ｄ 转换电路直接与单 片机相连，这样大大减少了检测电路，使成本降低同时，还 免去由于 Ａ／Ｄ 转换而引起的测量误差． ２．３ 通讯部分的硬件实现
集成颜色传感器采用的是 ＴＡＯＳ 公司最新推出的可编
基 金 项 目 ：安 徽 省 高 校 省 级 自 然 科 学 研 究 项 目 （KJ2011Z047） － ４８ －
程颜色传感器 ＴＣＳ２３０［３］．它把硅光电二极管阵列与电流频率 转换器集成在单一的 ＣＭＯＳ 电路上，其输出频率和光强度 成线性关系．
ＴＣＳ２３０ 在单一芯片上集成了红、绿、蓝三种颜色滤波 器．当入射光投射到 ＴＣＳ２３０ 上时，通过两个引脚 Ｓ２、Ｓ３ 的 不同组合，可依次选通 Ｒ、Ｇ、Ｂ 三种滤波器，从而获得三种 不同频率的方波，三个频率值分别对应 ＲＧＢ 三基色的三个 光强．通过这三个值，就可以分析投射到 ＴＣＳ２３０ 传感器上 光的颜色．
（１．安徽机电职业技术学院，安徽 芜湖 ２４１０００；２．安徽工业大学 电气信息学院，安徽 马鞍山 ２４３００２）
摘 要：介绍了一种基于 ＴＣＳ２３０ 数字化芯片的便携式颜色测温系统． 给出了以 ＭＳＰ４３０ 单片机为核心依据热辐射理 论， 并结合三基色原理设计一种低功耗、精确、便捷的测温系统的设计方法．
图 １ 系统总体结构图 ２．１ 单片机的硬件实现
选用美国 ＴＩ 公司的 ＭＳＰ４３０ 系列的单片机作为颜色测 量电路的核心处理器．ＭＳＰ４３０ 系列单片机是一种 １６ 位超低 功耗的混合信号处理器，采用了精简指令集（ＲＩＳＣ）结构，电 源电压采用的是 １．８－ ３．６Ｖ 低电压，ＲＡＭ 数据保持方式下耗 电仅为 ０．１Ａ，活动模式耗电 ２５０Ａ／ＭＩＰＳ［５］．ＭＳＰ４３０ 系列的单 片机种类繁多，在保证系统要求的前提下，考虑成本因素， 选用 ＭＳＰ４３０ 系列中的 ＭＳＰ４３０Ｆ１１２１Ａ 型号单片机，３．６Ｖ 电池供电，主频为 ８Ｍ． ２．２ 集成颜色传感器的硬件实现
第 ２９ 卷 第 ２ 期（上） ２０１３ 年 ２ 月
赤 峰 学 院 学 报（ 自 然 科 学 版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｆｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ． ２９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２０１３
基于 ＴＣＳ２３０ 的颜色法测温系统设计
赵光艺 1，汤代斌 1，赵光兴 2
简要地介绍了系统硬软件的设计方法．最后，对测温系统进
行实验并给出了测试的结果．
1 温度测量原理
ＴＣＳ２３０ 是 ＴＡＯＳ （Ｔｅｘａｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｏｌｕ－ ｔｉｏｎｓ）公司于最新推出的可编程 ＲＧＢ 彩色光 ／ 频率转换器［３］．
当入射光投射到 ＴＣＳ２３０ 上时，通过两个引脚 Ｓ２、Ｓ３ 的不同
单片机采用 ＲＳ－ ２３２ 与 ＰＣ 机之间进行通讯．ＲＳ－ ２３２Ｃ 是美国电子工业协会 ＥＩＡ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ） 制定的一种串行通信接口标准．ＲＳ２３２ 链路可以将通讯双方 在 １５ 米以内有效连接．ＲＳ－ ２３２Ｃ 总线标准规定了 ２１ 个信号 和 ２５ 个引脚，包括一个主通道和一个辅助通道． 完整的 ＲＳ－ ２３２Ｃ 接口采用标准的 ２５ 芯插头，对于一般的双工通信， 常用 ９ 芯插头，只需几条信号线就能实现，最简单的通讯方式 仅需 ３ 条信号引线，分别为接收线（ＲＸＤ）、发送线（ＴＸＤ）和地线 （ＧＮＤ）．单片机应用系统中一般采用三线连接方式［６］．
系统数据采集装置的核心是 ＭＳＰ４３０ 单片机，设计的系 统硬件如图 １ 所示．颜色数据的采集、处理与传输是本系统 的核心，由高精度数字颜色传感器 ＴＣＳ２３０、ＭＳＰ４３０ 系列的 单片机、ＲＳ２３２ 电平转换器 ＭＡＸ２３２ 和电源部分组成． 单片 机与上位机之间是通过 ＲＳ２３２ 总线来传递数据．
关键词：ＴＣＳ２３０；单片机；三基色法；温度测量 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－ ２６０Ｘ（２０１３）０２－ ００４８－ ０２
物体在高温状态会发出可见光，这种可见光可通过颜
色传感器记录下来．根据描述物体辐射的 Ｐｌａｎｃｋ 定律，物体
辐射的光谱成分与物体的温度存在非线性关系，而物体的光