基于单片机的颜色识别系统
基于单片机的智能颜色识别系统研究
（ ４ ） 颜 色识别 电路设计 Ｒ Ｇ Ｂ原 理即世 界上 的任 何物体 的颜 色都 是 自然 界 的三基色 红 颜色识别 部分主要利用 了颜色传感器 Ｔ Ｃ Ｓ ３ ２ ０ ０ ． 它 内部集成 了可 （ Ｒ ） 、 绿（ Ｇ ） 、 蓝（ Ｂ ） 按照不同 比例构成 的。这个原 理几乎包括 了人类视力 配置的硅光电二极管阵列和一个 电流／ 频率转换器 ．可输 出频率随光 所能感 知的所有颜色 ． 是 目前运用 比较广泛的颜色原理 而在 自然界 强线性 变化且 占空 比为 ５ ０ ％的方波 通过 引脚 。 Ｓ ０ 、 Ｓ １ 来选择输出 比 中． 很多颜 色看上去是很相近的 ， 有 的是人眼所不能识别的 ． 这样就很 例因 子或电源关断式 ： Ｓ ２ 、 Ｓ ３来选择滤波器的类型。在工作时可通过 容易造成误差与失 误 ． 而人的眼睛与颜 色长 时间打交道 ． 就会 受到伤 改变 Ｔ Ｃ Ｓ ３ ２ ０ ０ 感光部位滤光器的颜色 ． 依次让三种原 色的色光通过 ． 害． 这时候 自然就需要一套装置设备来代替人 工劳动 ， 这样就 能一定 根据其 输出频率 随光强线性变化的特性 ． 得到色光中的红绿蓝三原色 程度上减少误差与失误的避免 颜色识别 自动分拣这一技术在现代社 信息。例如， 当选择红色滤光器时 ． 红色光能透射到感光部位 ， 而蓝色 会的各行各业都有一定的应用 ： 如在工厂 中利用此技 术进行货 物的划 光则不能透过 ． 此时 即可得到红色光在此种颜色 中的含量信息 分． 药品厂进行不 同颜色的药品的分类 ． 生物上进行细胞 的检测 生活 １ ＿ ３ 系 统 的软 件设 计 上可以利用它检测一些瓜果的成熟度 等 足以说明此技术有很好的市 系统依据 Ｔ Ｃ Ｓ ３ ２ ０ ０反馈的实时小球颜色和 系统采样过的颜色 比 场前景 ，所 以我们对颜色识 别 自 动分拣系统的研究是很 有必要的 ． 从 对决定电机怎么运转 目标位置通过按键扫描 的接 口函数进行输入 而达 到更 深 层 次 和 更 广 泛 的应 用 为了使程序简洁明 了． 便 于理解 和查阅 ． 整个识别 系统的软件编 程采用模块化编程的方法 。函数主要有 Ｔ Ｃ Ｓ ３ ２ ０ ０初始化 、 写人命令 、 １ 系统 设计 读取数据 ， Ｌ Ｃ Ｄ １ ６ ０ ２ 初始化 、 写命令数据 、 显示 ， 按键 扫描输入 ， 语音模 １ ． １ 系 统 总 体 结 构 块播报语音 ． 步进 电机动作等功能模块 ． 通过 主函数调用子 函数模块 ． 整个颜色识别系统采用闭环控制方式 单 片机作为系统控制的核 这样降低了程序 的复杂度 ． 使程序设计 、 调试 和维护更加方便。 心。 用于连接颜色传感器实现颜色 的识别 ； 驱动步进电机进 行传 送 ； 控 制红外传感器的接收 ； 控 制液 晶显示器 的正常显示 ； 连接 串 口 通信 ， 实 ２ 系统 的测 试 与 分 析 现半双工或全双工 红外传感器部分用于检测系统是否有小球存 在 为了进一步了解系统的工作性 能 ． 我们进行 了实验 ． 将该系统分 颜色传感器用于实时采 集系统小球的颜色 ． 反馈给单 片机 显示输 出 别识别了红色 、 蓝色 、 白色 及黑 色小球 。从多次实 验的结果可 以看 部分 可以显示 系统 的实时小球颜 色和记录采样的颜色 ＲＧ Ｂ 语音部 出， 识别系统的误差精确 识别 ， 可以满足颜色识别系统的要求。 分用 于小球颜色的播报 步进 电机部分工作 由单片机控 制 ． 主要是用 ３ 结 语 来驱动 圆盘的转动 ， 从何控制小球 的走 向． 使其到达指定 的位置 。 １ ． ２ 系统 的 硬 件 设 计 本设计是 以 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单 片机为基础 ．利用 Ｔ Ｃ Ｓ ３ ２ ０ ０颜色传感器 系统设 计采用 了 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ Ｒ Ｃ单片机 ． 该 芯片具有低功耗 、 抗 静 模块 ． Ｌ Ｃ Ｄ１ ６ ０ ２液晶显示 器模块实现色彩识别系统的 ．并进行 了色彩 电和抗 干扰 能力强 、 可靠性高的优点 ． 具有 ８ Ｋ Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 存储器 和 ５ １ ２ 字 识别的测试实验 其 中． 色彩识别的算法实现原理和各模块 的实现是 节的Ｒ Ａ Ｍ， 能能满足程序存储 的要求 。 简化系统 硬件 电路 的设计 。 本论文研究的重点 色彩识别的核心及难点是 Ｒ Ｇ Ｂ三种颜色测量 的 （ １ ） 检测系统设计 算法设 计，算法 的优劣程度很大程度上决定 了色彩识别系统的优劣 检测系统利用红外 传感器 ． 工作原理是利用红外传感器 的物理性 通过 本设 计的 测试， 能很好的达到颜色 分拣的目 的。 ● 质来进行测量 ， 红外线又称红外光 ， 它具有反射 、 折射 、 吸收等性质 。 在 本实验 中用于检测是 否有小球 的存在 【 参考文献 】 （ ２ ） 语音播报设计
单片机与颜色传感器的接口设计与颜色识别
单片机与颜色传感器的接口设计与颜色识别在现代科技领域中，单片机与传感器的结合已经变得愈发常见。
尤其是颜色传感器在各类智能设备中的应用日益广泛。
本文将讨论单片机与颜色传感器之间的接口设计，并探讨如何实现颜色的识别。
一、接口设计在单片机与颜色传感器的接口设计中，首先要考虑的是传感器的通信协议。
常用的通信协议包括I2C、SPI等，根据传感器的规格书来选择合适的通信方式。
接着需要考虑的是引脚的连接问题，确保传感器的数据线和控制线都能正确连接到单片机上。
二、颜色传感器的原理颜色传感器通过感知周围环境中反射的光线，并将其分解成RGB三原色的数值。
这些数值可以通过单片机来获取，并进行进一步的处理。
通过颜色传感器可以实现对颜色的快速准确识别，为智能设备的开发提供了便利。
三、颜色识别算法在单片机中，我们可以通过编程实现颜色的识别。
常见的颜色识别算法包括RGB颜色空间的匹配算法、HSV颜色空间的阈值匹配算法等。
这些算法可以根据具体的需求来选择，以实现对不同颜色的准确识别。
四、应用场景利用单片机与颜色传感器的结合，可以在各种智能设备中得到广泛应用。
比如智能家居系统中的灯光控制、智能农业中的植物生长监测、智能交通中的交通信号灯控制等。
通过颜色识别技术，这些智能设备可以实现更加智能化、高效化的运行。
五、总结综上所述，单片机与颩色传感器的接口设计及颜色识别技术的应用具有重要意义。
通过合理设计接口，选择适合的通信协议，结合合适的颜色识别算法，可以实现对颜色的准确识别。
这为智能设备的发展提供了强有力的支持，也为人们的生活带来了更多的便利。
希望本文能对相关领域的研究者和开发者有所帮助。
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。
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。
基于TCS230颜色传感器与51单片机的颜色辨别系统
基于TCS230颜色传感器与51单片机的颜色辨别系统颜色传感器的出现使辨别物体的颜色更便捷，使生产线能根据工件的颜色进行分拣，大大提高了工业自动化。
在以前生产线上采用人工分拣有颜色的工件，自动化程度低，效率低，已经不能适应工业生产需要了。
而TCS230颜色传感器具备分辨率高、可编程的颜色选择与输出定标、单电源供电等特点;输出为数字量，可直接与微处理器连接。
本设计以STC89C51单片机为处理器，将TCS230采集的颜色信号经过单片机处理，再通过LCD1602液晶屏把数据显示出来。
标签：TCS230颜色传感器51单片机LCD1602液晶颜色辨别一、引言1.研究背景随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，颜色辨别的技术广泛应用于工业检测和自动化控制领域。
特别是微机技术的不断深入发展，从单片机到嵌入式系统一步一步的发展和迈向成熟，进而使自动化水平再上一个阶段。
再者，顺应各类场所的传感器连续的出现，它们有着可靠性极高、能经受恶劣情况的考验、功能强大以及使用简单方便等强大优越特点，因此快速地占领自动控制领域产业，成为工业自动控制领域的领头产品。
颜色分拣是工农行业的重要手段，而在当今竞争日益激烈的市场经济中，各厂家为赢得更广泛的客户群获得更多的利益，他们在成本控制、系统稳定性和流程控制等方面花了很大功夫，以求得在竞争对手中赢得上风。
2.研究的目的与意义我国是制造业大国，对自动化提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。
颜色分拣系统对工业的生产提出更高的要求，基本满足当代人的需求。
实现自动控制的颜色分拣系统能够极大的提高生产效率和产品质量，明显消除靠人眼分拣产生的误差，有效减少员工的劳动强度并降低能源和资源的损耗。
颜色辨别的技术广泛应用于各类工业检测和自动控制范畴，而生产过程当中长期以来由人眼起主导作用的颜色辨别工作将越来越多地被相关的颜色传感器所替换。
如：各类物体外观颜色辨别如产品包装色标检测，产品外表特点颜色的检测等等。
基于单片机的颜色检测器的设计与实现-毕业设计学位论文范文模板参考资料
定义了CIE XYZ基色系统：与RGB相关的想象的基色系统，但更适用于颜色的计算。
定义了CIE xyY颜色空间：一个由XYZ导出的颜色空间，它把与颜色属性相关的x和y从与明度属性相关的亮度Y中分离开。
定义了CIE色度图(CIE chromaticity diagram)：容易看到颜色之间关系的一种图。
XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致，这个问题叫做感知均匀性(perceptual uniformity)问题，也就是颜色之间数字上的差别与视觉感知不一致。
为了解决颜色空间的感知一致性问题，专家们对CIE 1931 XYZ系统进行了非线性变换，制定了CIE1976 L*a*b*颜色空间的规范。事实上，1976年CIE规定了两种颜色空间，一种是用于自照明的颜色空间，叫做CIELUV，另一种是用于非自照明的颜色空间，叫做CIE1976 L*a*b*，或者叫CIELAB。这两个颜色空间与颜色的感知更均匀，并且给了人们评估两种颜色近似程度的一种方法，允许使用数字量ΔE表示两种颜色之差。
1.2
CIE（国际发光照明委员会）：原文为Commission Internationale de L'Eclairage（法）或International Commission on Illumination（英）。这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。可回溯到1930年，CIE标准一直沿用到数字视频时代，其中包括白光标准（D65）和阴极射线管（CRT）内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色。CIE的总部位于奥地利维也纳。
为了便于国际对比,颜色的测量必须在CIE标准照明体或标准光源下进行。由于样品表面的结构特性,同样的物体在不同方向上具有不同的反射或透射,因此照明的几何状态对测色结果会有很大的影响。同时,照明光束的孔径和测量光束的孔径大小对颜色测量的结果也有影响,这些几何参数称为照明与观察条件。可见,为了交流、比较颜色测量的结果,必须严格规定照明与观察几何条件。
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51单片机是一种经典的单片机芯片，具有广泛的应用场景。
本文将着重介绍基于51单片机的颜色检测仪的设计原理、硬件电路以及软件程序的实现。
1.设计原理颜色检测仪是一种利用光电传感技术实现颜色识别的设备。
其原理基于颜色物体与光的相互作用，利用光电传感器将颜色物体所反射或传递的光信号转化为电信号，并通过信号处理和判断，实现颜色的识别。
2.硬件电路硬件电路包括光电传感器模块、放大电路、AD转换电路、显示屏以及51单片机控制模块。
光电传感器模块：负责感知颜色物体所发出的光信号，常见的光电传感器有光敏电阻、光电二极管等。
放大电路：将光电传感器模块输出的微弱信号放大，以便后续的AD转换处理。
AD转换电路：将模拟信号转换为数字信号，以便51单片机进行处理。
显示屏：用于显示颜色检测结果。
51单片机控制模块：用于控制整个颜色检测仪的工作流程，接收AD转换的数字信号并进行颜色识别处理，最后将结果显示在显示屏上。
3.软件程序实现51单片机的软件程序可以分为以下几个部分：3.1初始化部分：初始化51单片机的I/O端口、ADC模块等。
3.2AD转换部分：通过ADC模块进行模拟信号的转换，获取颜色物体所反射或传递的光信号。
3.3颜色判断部分：根据获取的数字信号，进行颜色的判断。
可以通过设定一定的颜色阈值范围，将数字信号与预设的颜色进行对比，确定颜色物体的颜色。
3.4结果显示部分：将识别结果通过串口或LCD屏幕进行显示，以便用户观察。
4.总结基于51单片机的颜色检测仪可以实现颜色物体的快速识别，具有广泛的应用前景。
通过光电传感器模块、放大电路、AD转换电路以及51单片机控制模块的有机组合，可以实现对颜色物体光信号的感知、转换、判断和显示等功能。
同时，通过合理的调整程序参数和阈值范围，可以实现对不同颜色物体的准确识别和判断。
由于篇幅所限，上述内容仅是对基于51单片机的颜色检测仪设计的简要介绍。
详细的硬件电路和软件程序设计需要根据具体的场景和需求进行进一步的设计和开发。
基于单片机的颜色识别及分拣系统设计
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第21期·109·文章编号：2095－6835（2021）21－0109－02基于单片机的颜色识别及分拣系统设计＊徐小艳，崔雪英（铜陵学院电气工程学院，安徽铜陵244000）摘要：在分析颜色识别分拣系统的应用场合及功能需求的基础上，设计了颜色识别分拣的硬软件系统，采用颜色传感器TCS3200识别采集的颜色信息，单片机收到信息后，通过驱动步进电机的转动送到相应的颜色区，并进行相应的语音信息播报。
实验仿真结果显示，本系统具有识别准确、自动化程度高等特点。
关键词：颜色识别；单片机；分拣电路；语音播报中图分类号：TP212；TP391.41文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.21.047在科技不断提高，企业规模化生产的背景下，自动化迅速成为工农业的主流。
在工农业生产的自动化过程中，颜色的识别及分拣在食品、医药、化工等行业都有着重要意义。
如制药行业中将不同颜色的药丸分离开、农产品颜色识别确定果实的成熟度等。
本文设计了一种以颜色识别传感TS3200为基础，以51单片机为核心的颜色识别及分拣系统。
1系统总体设计系统是以51单片机为核心，扩展合适的外围电路，完成了对产品的颜色识别及分拣。
其结构框图如图1所示。
图1分拣系统结构框图整个系统以微处理器为中心，包括颜色信息的采集及分拣两大部分。
颜色传感器将采集到的颜色信息送入微处理器，微处理器对信息进行运算、处理识别，处理后的颜色识别信息作为输出信号，驱动单片机的执行机构进行相应的分拣操作。
整个系统由颜色识别电路模块、直流电机驱动模块、语音播报模块等部分组成。
2系统硬件设计系统硬件的微处理器采用89C51，主要由颜色识别电路、分拣电路及语音播报电路三个部分组成。
2.1颜色识别电路设计首先系统利用红外线传感器检测需要识别的物品是否准备好，然后通过颜色传感器检测出被分拣物品颜色信息信号，并将信号发送给单片机，单片机通过接收到的信号信息进行相应的分拣操作。
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基于单片机的颜色识别系统设计陈雷 ( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011)指导教师：王陈宁摘要：随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，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。
本设计介绍了一种基于STC89C52单片机的颜色识别系统，并且采用TCS230颜色传感器进行识别，最终将颜色信息显示出来。
本设计主要阐述了TCS230颜色传感器的颜色识别原理，论述了仪器的测量原理，介绍了白平衡的校准方法，给出了颜色系统设计的系统框图，完整的硬件电路的原理图，和软件的流程图。
关键词：STC89C52单片机，TCS230颜色传感器，颜色识别系统1引言目前的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、蓝滤波片，然后对输出信号进行相应的处理，才能将颜色信号识别出来；有的将两者集合起来，但是输出模拟信号，需要一个A/D电路进行采集，对该信号进一步处理，才能进行识别，增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别的效果。
TAOS（Texas Advanced Optoelectronic Solutions）公司最新推出的颜色传感器TCS230，不仅能够实现颜色的识别与检测，与以前的颜色传感器相比，还具有许多优良的新特性。
本设计以STC89C52单片机为控制核心，利用颜色传感器TCS230设计一颜色识别系统，并能够辨别生活中的各类颜色。
2 颜色识别系统的工作原理2.1 TCS230芯片的结构框图与特点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。
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。
2.2 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单片机最小系统是指让单片机能正常工作并发挥其功能所必须的组成部分。
对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路等。
下面给出一个51系列单片机的最小系统电路。
图3 单片机最小系统3.2复位电路基本的复位方式：单片机在启动时都需要复位89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。
当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。
单片机系统的复位方式有：手动按键复位和上电复位。
(1)手动按键复位手动按键复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。
一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。
当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。
手动按钮复位的电路如所示。
由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。
图4按键复位图5上电复位电路图6复位电路(2)上电复位上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。
在图6的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。
在本设计中采用了按键复位和上电复位的两种模式（如图7所示）。
3.3晶振电路一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地。
图7 晶振电路晶振与单片机的脚XTAL2和脚XTAL1构成的振荡电路中会产生偕波，为了电路的稳定性起见ATMEL公司只是建议在晶振的两引脚处接入两个10pf-50pf的瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响，所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的。
3.4 TCS230颜色传感器与单片机的接口电路颜色传感器TCS230的引脚封装应经在TCS230的结构框图与特点处做了简单的介绍，下图是单片机与颜色传感器TCS230之间的接口电路。
图8 TCS230与单片机的接口电路颜色传感器TCS230的片选端口（OE）连接至单片机的P1.0口。
输出波形占空比控制端口S0.S1分别连接至单片机的P1.2和P1.3口。
滤波选择端口S2和S3风别连接至单片机的P1.4和P1.5口。
输出端口连接至单片机的定时计数端口P3.5。
3.5 数码管显示电路在进行数码管显示电路设计时采用138译码器作为数码管的位选，采用锁存器573作为数码管的段选控制，这样一方面为数码管的显示提供了驱动同时又节省了单片机的端口资源。
其电路如下：图9 数码管显示电路动态显示：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
4 系统的软件设计4.1 总体流程图系统软件主要包括：组程序、白平衡矫正子程序和颜色比较子程序。
其中白平衡矫正子程序用于颜色标定；比较子程序用于颜色检测。
程序流程图如下：图10 总体流程图子程序设计程序需进行白平衡调节，得出比例因子，再实现对物体颜色检验和校准，并在数码管上显示R.G.B值，下面给出了颜色识别子程序流程：图11 子程序流程图5 小结本设计从TCS230的结构特点和应用领域出发，结合A T89S52单片机，实现了能够同时测量和辨别光线中三基色成分。
简述了利用软件对TCS230的实际颜色测量值进行校准的处理办法，大大提高了系统对颜色的辨识精度。
给出了相应的硬件设计电路、软件流程图和测试程序、电路具有成本低、测量速度快、精确高等特点，可以广泛应用于各种对需要对光色成分进行测量、分析和识别的行业。
参考文献[1]梁冀，基于三基色反射光的颜色识别系统设计，大众科技，2008.[2]龚向东，曾振兴，林丹，基于SPCE061A单片机的颜色检测系统的设计，电子测量技术，2008.[3]郑喜凤，黄娉，刘贵华.三基色亮度计的设计和应用，微计算机信息2009。
[4]丁茹，李刚.可编程彩色光/频率转换器TCS230及其应用，国外电子元器件，2005。