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          可編程顏色傳感器TCS230原理及應用

          作者: 時間:2010-08-26 來源:網(wǎng)絡 收藏

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/162890.htm

            2 識別

            由上面的介紹可知,這種的彩色光到頻率轉(zhuǎn)換器適合于色度計測量領(lǐng)域,如彩色打印、醫(yī)療診斷、計算機彩色監(jiān)視器校準以及油漆、紡織品、化妝品和印刷材料的過程控制和色彩配合。本文以在液體識別中的為例,介紹它的具體使用。在開始介紹識別前,先來了解一些光與顏色的知識。

            2.1 三原色的感應

            通常所看到的物體的顏色,實際上是物體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應。白色是由各種頻率的可見光混合在一起構(gòu)成的,也就是說白光中包含著各種顏色的色光(如紅R、黃Y、綠G、青V、藍B、紫P)。根據(jù)德國物理學家赫姆霍茲(Helinholtz)的三原色理論可知,各種顏色是由不同比例的三原色(紅、綠、藍)混合而成的。

            2.2 TCS230識別顏色的

            由上面的三原色感應原理可知,如果知道構(gòu)成各種顏色的三原色的值,就能夠知道所測試物體的顏色。對于TCS230來說,當選定一個顏色濾波器時,它只允許某種特定的原色通過,阻止其它原色的通過。例如:當選擇紅色濾波器時,入射光中只有紅色可以通過,藍色和綠色都被阻止,這樣就可以得到紅色光的光強;同理,選擇其它的濾波器,就可以得到藍色光和綠色光的光強。通過這三個值,就可以分析投射到TCS230上的光的顏色。

            2.3 白平衡和顏色識別原理

            白平衡就是告訴系統(tǒng)什么是白色。從理論上講,白色是由等量的紅色、綠色和藍色混合而成的;但實際上,白色中的三原色并不完全相等,并且對于TCS230的光來說,它對這三種基本色的敏感性是不相同的,導致TCS230的RGB輸出并不相等,因此在測試前必須進行白平衡調(diào)整,使得TCS230對所檢測的“白色”中的三原色是相等的。進行白平衡調(diào)整是為后續(xù)的顏色識別作準備。在本裝置中,白平衡調(diào)整的具體步驟和方法如下:將空的試管放置在的上方,試管的上方放置一個白色的光源,使入射光能夠穿過試管照射到TCS230上;根據(jù)前面所介紹的方法,依次選通紅色、綠色和藍色濾波器,分別測得紅色、綠色和藍色的值,然后就可計算出需要的三個調(diào)整參數(shù)。

            當用TCS230識別顏色時,就用這三個參數(shù)對所測顏色的R、G和B進行調(diào)整。這里有兩種方法來計算調(diào)整參數(shù):①依次選通三種顏色的濾波器,然后對TCS230的輸出脈沖依次進行計數(shù)。當計數(shù)到255時停止計數(shù),分別計算每個通道所用的時間。這些時間對應于實際測試時TCS230每種濾波器所采用的時間基準,在這段時間內(nèi)所測得的脈沖數(shù)就是所對應的R、G和B的值。②設置定時器為一固定時間(例如10ms),然后選通三種顏色的濾波器,計算這段時間內(nèi)TCS230的輸出脈沖數(shù),計算出一個比例因子,通過這個比例因子可以把這些脈沖數(shù)變?yōu)?55。在實際測試時,使用同樣的時間進行計數(shù),把測得的脈沖數(shù)再乘以求得的比例因子,然后就可以得到所對應的R、G和B的值。

            3 TCS230的

            3.1 顏色識別電路

            基于上述分析,采用89C51和TCS230設計了一個醫(yī)用液體顏色識別裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、識別精度和效率高的特點,并且能夠和上位機通信,以將識別的結(jié)果實時傳送給上位機。由于是說明TCS230的使用情況,下面僅給出其中的TCS230識別電路,如圖3所示。圖3中用89C51的P1口的幾個引腳來控制TCS230的各個控制引腳,而TCS230的輸出引腳被連接到89C51的定時器/計數(shù)器1的輸入端(P3.5)。設置89C51定時器/計數(shù)器為相應的工作方式,初始化89C51定時器為一個定值,再選擇TCS230的輸出比例因子,并使能輸出引腳。實際使用中通過讀取89C51計數(shù)器的值,就可以分別計算出TCS230的三種輸出頻率,進而確定R、G、B值及顏色。

            



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