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可编程颜色传感器TCS230原理及应用

作者:时间:2010-08-26来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/162890.htm

  2 识别

  由上面的介绍可知,这种的彩色光到频率转换器适合于色度计测量领域,如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制和色彩配合。本文以在液体识别中的为例,介绍它的具体使用。在开始介绍识别前,先来了解一些光与颜色的知识。

  2.1 三原色的感应

  通常所看到的物体的颜色,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。

  2.2 TCS230识别颜色的

  由上面的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,阻止其它原色的通过。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,选择其它的滤波器,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上的光的颜色。

  2.3 白平衡和颜色识别原理

  白平衡就是告诉系统什么是白色。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,使得TCS230对所检测的“白色”中的三原色是相等的。进行白平衡调整是为后续的颜色识别作准备。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三个调整参数。

  当用TCS230识别颜色时,就用这三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10ms),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 TCS230的

  3.1 颜色识别电路

  基于上述分析,采用89C51和TCS230设计了一个医用液体颜色识别装置。该装置具有结构简单、识别精度和效率高的特点,并且能够和上位机通信,以将识别的结果实时传送给上位机。由于是说明TCS230的使用情况,下面仅给出其中的TCS230识别电路,如图3所示。图3中用89C51的P1口的几个引脚来控制TCS230的各个控制引脚,而TCS230的输出引脚被连接到89C51的定时器/计数器1的输入端(P3.5)。设置89C51定时器/计数器为相应的工作方式,初始化89C51定时器为一个定值,再选择TCS230的输出比例因子,并使能输出引脚。实际使用中通过读取89C51计数器的值,就可以分别计算出TCS230的三种输出频率,进而确定R、G、B值及颜色。

  



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