单片机在高精度颜色识别系统中的应用

本文以单片机为核心，设计了一种高精度颜色识别系统，能够对颜色进行智能识别与判断。该系统具有智能识别率高、抗干扰能力强、应用广泛等诸多优点。

【关键词】单片机 高精度颜色识别系统 软件设计

1 引言

颜色识别广泛应用于生产实际中，如工业过程、图像处理及质检判定等方面。在实际应用中，一些颜色识别系统往往不能精确地识别与判断颜色，容易造成误判。本文通过利用单片机与传感器TCS230，设计了颜色识别系统的硬件电路与软件电路，提出了一种新型的高精度颜色识别系统，能够对不同颜色有效地进行区别，该系统具有智能识别率高、抗干扰能力强、体积小、成本低等优点。可应用于智能检测、验钞、油漆等行业，也可用于生产线上的质量检测。

2 硬件设计

2.1 硬件总体结构设计

高精度颜色识别系统硬件结构如图1所示，本电路核心部分由白平衡按键电路、颜色传感器TCS230检测电路、单片机控制电路及液晶显示电路等四部门构成。

2.2 白平衡按键电路

所谓白平衡即系统认为什么是白色。理论上，等量的红、蓝、绿三色构成白色，但实际中红、蓝、绿三色很难完全相同，且不同的光传感器对颜色的敏感性也是不尽相同的。因此，将会导致本电路中所采用的传感器TCS230输出并不相同，为了解决这个问题，要求我们在测试前进行相应的白平衡调整，进而为后续颜色识别奠定基础。具体调整方法如下：将一空试管置于TCS230上方，射入白色光穿过试管，进而传感器接收光源，依次分别测得红、蓝、绿三色的值，然后进行计算并调整。计算公式如下

2.3 TCS230检测模块的典型应用电路

该传感器其输出为数字量，每个彩色信道能够提供十位以上的转换精度，且不需进行模/数转化，电路设计更加简单。本电路通过单片机两个端口来控制TCS230的工作方式控制端，同时用另外两个端口来控制TCS230的电源和频率输出，实现光源的检测。

2.4 液晶显示电路

液晶显示电路能够将测得的数据以数字化形式直接显示出来，电路设计过程中我们添加了一个滑动变阻器，能够有效调节显示屏的灯光亮度，进而更好的显示出视觉效果。

3 软件设计

图2为颜色检测系统的主程序流程图。软件整体流程为：系统先上电进行初始化，即对单片机的串口、定时器和寄存器等进行初始化。接着对所接收数据进行线性化处理，处理之后的数据需要进行白平衡验证，记录相应的验证参数，为后续RGB颜色识别提供校正参数，如果验证通过将会调用白平衡子程序进行RGB颜色识别，否则将会直接跳过白平衡验证进行RGB颜色识别。白平衡之后，进入RGB颜色识别，其包含数据的采集、对比，RGB值的转化，调用颜色识别子程序，直至颜色识别结束后进入RGB颜色输出。如果不需要进行颜色识别，直接进入RGB颜色输出。最后，调用显示子程序，显示所需结果，整个流程结束。

4 结论

以颜色传感器TCS230为探测器，单片机为数据控制中心的颜色识别系统，具有智能识别率高、抗干扰能力强、应用广泛等诸多优点。如今基于单片机的高精度颜色识别系统已广泛应用于生产实际中。

参考文献

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[2]（美）威尔逊.传感器技术手册[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[3]程福德.传感器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4]季峰，陈炳若.基于单片机的颜色识别系统[J].测控技术，2014，23（4）：26-28.

作者简介

赵旭（1985-），男，河南省巩义市人。硕士学位。现为鹤壁汽车工程职业学院助教，从事智能控制与信息处理技术、非线性控制研究工作。

孙英培（1986-），女，河南省商丘市人。硕士学位。现为鹤壁汽车工程职业学院助教，主要从事智能信息技术处理研究。

作者单位

鹤壁汽车工程职业学院 河南省鹤壁市 458000