基于單片機的顏色識別系統(tǒng)設計摘要隨著我國現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)逐漸向高速化、自動化方向的不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)過程中在顏色檢測領(lǐng)域過去由人眼觀測的模式，在未來將會被顏色傳感器所替代。使用傳感器替代人眼也會增加工作效率，改善工人工作環(huán)境。以往傳感器在檢測出顏色信息后，輸出到微處理器的數(shù)據(jù)為模擬信號，需要增加一個數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，增加了電路的復雜性，可能伴隨著較大的誤差，影響識別結(jié)果。本次設計所選用的TCS230顏色傳感器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)顏色的識別與檢測，有著分辨率高、輸出為數(shù)字量，能夠與微處理器直接連接，簡化了電路，減小了測量中出現(xiàn)的誤差。本課題通過89C52單片機，將顏色傳感器與液晶顯示屏構(gòu)成一個有機整體，并能夠?qū)z測數(shù)據(jù)上傳至PC端上位機上，能夠直觀的觀察到所檢測的物品顏色。關(guān)鍵詞：89C52單片機、TCS230顏色傳感器、液晶顯示器、上位機1緒論 41.1研究目的及意義 41.2國外研究現(xiàn)狀 41.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.4課題研究內(nèi)容 52硬件方案設計及選擇 62.1單片機最小系統(tǒng)設計 62.1.1電源電路 72.1.2復位電路 82.1.3時鐘電路 92.1.4下載端口 92.2顏色傳感器的設計 102.2.1顏色傳感器的功能介紹 102.2.1傳感器識別顏色的原理 122.3液晶顯示模塊設計 132.4MAX-232電路設計 142.4.1串行通信 152.4.2MAX232芯片介紹 153程序設計 163.1上位機程序編寫 163.2單片機程序 183.2.1程序流程圖 183.2.2定義特殊功能寄存器 193.2.3子程序設計 194封裝與調(diào)試 214.1硬件電路的封裝和測試 214.2軟件程序的燒錄與調(diào)試 215總結(jié)與展望 255.1總結(jié) 255.2展望 26參考文獻 27附錄A：顏色識別感應原理電路圖 1附錄B顏色識別PCB圖 2

1緒論1.1研究目的及意義 顏色檢測和控制是工業(yè)生產(chǎn)中一項重要檢查參數(shù)，隨著顏色檢測需求的增加，顏色傳感器的市場越來越大。這種儀器可以幫助企業(yè)對工業(yè)生產(chǎn)中的顏色進行數(shù)字化處理，可以解決顏色掌控的問題，但是由于國外大公司對于技術(shù)封鎖，我國對顏色理論的研究處于落后狀態(tài)，顏色檢測儀的價格也受控于西方國家的壟斷?，F(xiàn)在，在紡織、印刷、塑料等對顏色要求高的行業(yè)中，對顏色的檢測甚至仍采用目視法進行檢測。這種方法要求工人根據(jù)以往經(jīng)驗人工對物體顏色進行判斷，對于企業(yè)生產(chǎn)效率產(chǎn)生了不小的制約，因此對物品的顏色檢測研究是具有現(xiàn)實意義的。1.2國外研究現(xiàn)狀現(xiàn)在市場上最常見的顏色傳感器通常是將紅、藍、綠三種濾光片覆蓋在一個光電二極管上，然后將檢測出的信號輸出到微處理器進行相應的數(shù)據(jù)分析計算，才能將顏色信號識別出來?，F(xiàn)階段，在國外的相關(guān)行業(yè)中對此類研究較多，例如，美國潘東公司生產(chǎn)的產(chǎn)品Colorcue可識別最相近的顏色，根據(jù)其測量精確度高，穩(wěn)定性好的特點占據(jù)很大部分市場。它是一種采用PANTONEMATCHINGSYSTEM(潘東色彩匹配系統(tǒng))色彩數(shù)據(jù)而預先編程的智能化手持式光譜色度儀，主要應用于印刷、建筑施工業(yè)中的顏色檢測領(lǐng)域[1];此外還有德國BYK公司生產(chǎn)的便攜式微型色差計，對工廠出產(chǎn)的成品進行隨機檢測顏色標準，從而控制顏色偏差，測試生產(chǎn)顏料受到溫度和濕度的影響大小等等。1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國是人口大國，對于衣物紡織的需求量巨大，在紡織行業(yè)，顏色的偏差可能會導致產(chǎn)品的不合格，對顏色的檢測控制是生產(chǎn)中一項重要的指標，所以許多生產(chǎn)單位已經(jīng)逐漸認識到顏色檢測的重要性，不過由于傳統(tǒng)的人工檢測導致生產(chǎn)效率的降低，開始研究顏色測量系統(tǒng)代替人眼對產(chǎn)品進行檢測的方向。目前國內(nèi)對于顏色檢測方向研究正在如火如荼的進行當中，這些年的積累也取得了不錯的進展，例如上海申方源儀器有限公司進行生產(chǎn)的HP-200型可采用色彩色差儀器觀察視角為CIE規(guī)定的10°視角，這種儀器使用三種光源對被測對象進行分析，但該儀器檢測后對于數(shù)據(jù)處理分析的軟件功能不完善，無法達到大型實驗室和企業(yè)的要求[2]。深圳市三恩馳科技有限公司生產(chǎn)的NH系列便攜式電腦色差儀的精度很高，△E的波動為0.03-0.06，且具有獨創(chuàng)的光照定位功能，另外該產(chǎn)品在PC端軟件具有相對應的專利保護，能夠進行色差分析、色差積累分析、色度指標、色樣庫管理等功能。NH系列色差儀的系統(tǒng)穩(wěn)定性在業(yè)內(nèi)首屈一指，且操作簡單、人機交互非常符合國人操作習慣[3]1.4課題研究內(nèi)容本次設計由stc89c52單片機、tcs3200顏色傳感器、LCD1602液晶顯示器等主要器件組成。圖1.4.1為本次設計的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)通過顏色傳感器檢測到物品的顏色，TCS3200感光部位濾光器的顏色，依次檢測到的色光通過，根據(jù)其輸出頻率隨光照強度線性變化的特性，得到色光的紅綠藍三原色的信息，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機。單片機得到顏色傳感器傳輸過來的信息，將分別發(fā)送到LCD1602液晶顯示器，并通過232電路與上位機形成串行通信。液晶顯示器將單片機傳輸?shù)谋粰z測物品的RGB三個0~255之間數(shù)值顯示出來。通過在上位機中編寫程序，將單片機傳送的信號與建立的RGB三色值形成的顏色做出對比，將結(jié)果顏色顯示到上位機中。

2硬件方案設計及選擇本次硬件方案設計可分為主控單片機、顏色傳感器、液晶顯示器三個主要硬件模塊，以及下位機與上位機進行電路轉(zhuǎn)換的MAX232電路模塊。由89C52單片機為核心，負責對顏色傳感器檢測到的顏色信息進行計算處理，并將數(shù)據(jù)分別傳送到液晶顯示器和上位機單元，而上位機單元通過MAX232電路將數(shù)單片機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在上位機中顯示出來。這四個模塊之間的關(guān)系可由圖2.1所示。圖2.1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖2.1單片機最小系統(tǒng)設計從20實際80年代至今短短幾十年間，單片機領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速，目前世界上使用的單片機產(chǎn)品種類達數(shù)百種。盡管單片機種類繁多，但是目前國內(nèi)使用的最常見還是Inter公司的8051系列單片機。8051單片機采用的是8位的單片機，其品種規(guī)格齊全、性價比高、兼容性較強、資料豐富等優(yōu)點，占據(jù)著國內(nèi)單片機應用的主要市場。本次設計選擇的單片機是宏晶科技公司的STC89C52單片機一樣屬于51單片機系列，但相較于傳統(tǒng)51單片機，其多了4K的內(nèi)存，提高了其儲存能力。STC89C52單片機的最小系統(tǒng)：一個單片機的最小系統(tǒng)硬件由三部分組成，分別是電源部分，時鐘信號，復位系統(tǒng)，基于這三部分，單片機系統(tǒng)才能正常穩(wěn)定的工作。2.1.1電源電路電源電路為整個硬件部分提供所必需要的工作電壓，本次使用的電源電路是一種從USB口取得+5v電壓方法，其電路圖如圖4.1.1所示，對應實物圖如圖4.1.2所示。圖2.1.1電源電路圖圖2.1.2電源電路圖2.1.2復位電路圖2.1.3復位系統(tǒng)電路圖如圖2.1.3所示，當電源打開瞬間，電路給電容C1充電，使得電流通過電容C1，給單片機REST送入高電平，實現(xiàn)上電復位，當電容充電完成后，右邊電路斷開，阻止電流的通過。如果出現(xiàn)程序跑飛現(xiàn)象的時候，可以按下左邊復位按鍵K3，使得電流通過左邊電路給單片機REST送入高電平，實現(xiàn)了按鍵復位。圖2.1.4復位系統(tǒng)實物圖2.1.3時鐘電路圖2.1.5時鐘系統(tǒng)電路圖如圖2.1.5所示，時鐘電路中X1,X2管腳分別與單片機的XTAL1和XTAL2相連，其實物圖為圖2.1.6所示中晶振片， 其主要功能是為了給單片機提供頻率，一般選用11.0592MHz的晶振，這種晶振能夠保證單片機在進行串口通訊的時候降低串口通訊的誤碼率。圖2.1.6時鐘系統(tǒng)實物圖

2.2顏色傳感器的設計2.2.1顏色傳感器的功能本次設計使用到的傳感器是TAOS公司推出的TCS230顏色傳感器。這款顏色傳感器是業(yè)界第一個有數(shù)字兼容接口的RGB彩色傳感器。圖2.2.1和圖1.2.2分別是TCS230的電路圖。圖2.2.1顏色傳感器的電路圖圖2.2.2GY-31的功能框圖圖2.2.3GY-31顏色傳感器實物圖從圖2.2.3可知:當入射光投射到TCS230上時,通過光電二極管控制引腳S2、S3的不同組合,可以選擇不同的濾波器;經(jīng)過電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的方波,不同的顏色和光強對應不同頻率的方波;還可以通過輸出定標控制引腳S0、S1,選擇不同的輸出比例因子,對輸出頻率范圍進行調(diào)整,以適應不同的需求[4]。2.2.1傳感器識別顏色的原理三原色感應原理日常生活中人眼看到物體的顏色，實際上是由于物體表面吸收了太陽光線中的一部門有色光，并反射出的另一部分有色光在人眼中的反應。根據(jù)德國物理學家赫姆霍茲的三原色理論可知，所遇到的每一種顏色是由不同比例的三原色（紅、綠、藍）混合而成的結(jié)果[5]。識別顏色的原理由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比例數(shù)值，就能夠反向推測出所測物體的顏色。對于TCS230顏色傳感器來說，當選定一種顏色濾波器時，只能夠允許特定的原色通過，阻斷其他原色的通過。例如：當選擇紅光濾波器的時候，入射光只能讓紅色通過，藍光和綠光全部被阻止，這樣得到了紅色光的光照強度；同理使用其他顏色的濾波器可分別得到藍色光和綠色光的光照強度。然后對得到的三種光照強度的數(shù)值進行數(shù)據(jù)處理，就能夠分析出投射到傳感器上光的顏色。白平衡和顏色識別原理所謂的白平衡就是告訴系統(tǒng)什么是白色。由于白色是由不同比例的紅藍綠混合而成的結(jié)果，利用顏色傳感器內(nèi)部不同的濾波器選擇當用TCS230識別顏色時,就用這3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[6]。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[7]。2.3液晶顯示模塊設計本次設計中選用到了LCD1602液晶顯示器，是目前業(yè)內(nèi)使用最廣泛的字符型液晶顯示模塊。LCD1602的各個引腳中Vcc端接5V的電源電壓，GND接地，RS為數(shù)據(jù)/命令選擇，RE為讀/寫選擇，EN使能信號，D0~D7為雙向數(shù)據(jù)線，用于連接單片機的P0~P7，下面的Vcc為背光電源的接口，可接+5V電源，負責給背景光提供電流，GND接地[8]。由于單片機P0端驅(qū)動著LCD液晶顯示屏，為了提高單片機P0口的負載能力，特在P0口加上了上拉電阻。如圖2.3.1所示，LCD1602型號的液晶顯示器引腳3接地之間串聯(lián)一個電阻，這是因為三號引腳是顯示器對比度調(diào)節(jié)端，當這個引腳接入電源時顯示器的對比度最弱，當直接與地相連時最高，而當對比度過高時顯示器的屏幕會產(chǎn)生“鬼影”，影響著觀察效果，所以本次設計中使用到了3k的電阻串聯(lián)在三號引腳和接地端用來調(diào)節(jié)對比度的大小。圖2.3.1LCD1602電路圖圖2.3.2LCD1602模塊管腳功能表管腳號管腳名稱 管腳功能用處123VssVddV0電源接地電源正極液晶顯示偏壓信號4RS 選擇單片機寄存器5R/W 對單片機進行讀，寫操作6E 使能端，輸入高電平后顯示器開始工作7DB0 二進制為最右側(cè)8DB1 顯示數(shù)字9DB2 顯示數(shù)字10DB3 顯示數(shù)字11DB4 顯示數(shù)字12DB5 顯示數(shù)字13DB6 顯示數(shù)字14DB7 二進制位最左側(cè)15LEDA 給背景板提供電源正極16LEDK 背光地2.4MAX-232電路設計隨著單片機技術(shù)的快速發(fā)展，因其靈活快速的控制能力，單片機得到廣泛使用，而PC端具有較強的管理和監(jiān)控功能。因此，使用PC機與外部設備單片機進行串口通訊在許多測控系統(tǒng)中得到了廣泛使用[9]。2.4.1串行通信串行通信[10]分為2種方式：同步串行通信和異步串行通信。同步串行通信一般使用在傳輸速度較快的場合，對于硬件的要求相對較高；異步串行通信常使用與傳輸速率為50~115200b/s，對于硬件的要求相對較低，是應用最廣泛的串口通信方式。本次課題使用的為同步串行通信方式，實現(xiàn)下位機單片機與PC機的數(shù)據(jù)傳輸，MAX232芯片將單片機的輸出TTL電頻轉(zhuǎn)換為232電頻輸出。圖2.4.1為MAX232電路。2.4.2MAX232電路設計單片機中采用的是TTL信號通信，而TTL電平信號被規(guī)定+5V等價于邏輯1,0V等價于邏輯0。RS232是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會規(guī)定+12V為邏輯負，-12V為邏輯正，TTL電平5V為邏輯正，0V為邏輯負。MAX232芯片是美國美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的接口電路，使用+5v單電源供電，片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-。該芯片能夠?qū)⑤斎氲叫酒?5v電源轉(zhuǎn)換為串口所需的+10v電壓，不必為RS-232串口外接一個電源，僅需一個+5v的電源即可實現(xiàn)需求，簡化了電路的復雜程度。由圖2.4.1可以看到，max232外接的4個電容C+對地之間，C-對地之間的電容C13、C10這作用是用于穩(wěn)定電荷輸出的電壓，由于C8和C9之間的電容都是VCC對它們兩個充電，產(chǎn)生的電壓之和V+是兩倍的接入電源電壓，即10V，對電壓進行升壓后，就能夠使用+5v的電源供電，滿足RS-232所需的電壓需求，從而正常進行兩種電平直接的轉(zhuǎn)換，以及數(shù)據(jù)之間的交互。圖2.4.1MAX232電路圖2.4.3MAX232芯片電路實物圖3程序設計3.1上位機程序編寫VisualBasic（簡稱VB）是微軟公司推出的可視化開發(fā)工具，具有功能強大，易學易用的特點，在世界上被廣泛的使用，是一種十分有生命力的Windows語言。通過VB編寫一個可以觀測到下位機經(jīng)MAX232電路串口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，更加直觀的觀察被檢測物品的顏色。在VB6.0進行編寫程序，首先建立一個工程，添加主函數(shù)和各功能模塊驅(qū)動文件，程序編寫后進行編譯，生成.exe可執(zhí)行文件。、圖3.1.1為顏色顯示流程圖打開上位機可執(zhí)行文件后，為上位機初始化界面如圖3.1.2所示，在COM1/COM2/COM3三種串口選擇目標串口，然后將數(shù)據(jù)線USB口插入所選擇的目標串口，點擊打開串口，此時指示燈的顏色從紅色變?yōu)榫G色，此時下位機和上位機可以進行數(shù)據(jù)傳輸，下位機液晶顯示器上的RGB數(shù)值，在上位機中對應位置顯示，并在上位機右側(cè)將測得的顏色顯示出來。如圖3.1.3所示。圖3.1.1顏色顯示流程圖圖3.1.2初始化的上位機顏色顯示圖3.1.3打開串口上位機顏色顯示3.2單片機程序3.2.1程序流程圖程序初始化，首先判斷是否有白平衡，如果沒有的話，取一個白色不透光的紙板，蓋住顏色傳感器，然后給系統(tǒng)響應判斷什么是白色。如果有白平衡的話，可以進行識別檢測物品顏色，將所要檢測物品放在顏色傳感器上方，調(diào)用然后顯示器上顯示十進制后RGB數(shù)值，并每個0.25秒測試一次循環(huán)上述步驟。圖3.2.1軟件流程圖3.2.2定義特殊功能寄存器通過調(diào)用sbit函數(shù)來定義液晶LCD數(shù)據(jù)命令使能端RS、RW、EN和顏色傳感器的S2、S3、輸出端，使LCD液晶顯示電路、單片機、顏色傳感器在軟件層面連接起來，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器檢測信息傳送到單片機進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示器上顯示，成為一個有機整體。3.2.3子程序設計白平衡子程序白平衡的設置對于顏色采集尤為重要，需要預設一個初始條件，告訴單片機什么是白色，有一個“參照物”，然后將后面每次檢測的顏色信息和這個“參照物”進行對比計算，才能正確計算出所檢測的物品顏色信息。在上位機和下位機進行識別檢測前需要進行白平衡調(diào)試，分別求出十進制紅色、藍色、綠色因子ryz、byz、gyz以便代入后面程序分別計算R、G、B的。首先初始化TH1、TL1的值，然后TR0=1、TR1=1開啟計時和計數(shù)功能，啟動后TL1每次加1，TL1由0加到255時，TH1加1，TH1每8位進1，為了計10毫秒的時間，TH1由55536加到65535后溢出，溢出時TF1置零并向系統(tǒng)申請中斷[10]。關(guān)閉定時器，最后分別代入白平衡計算所得的ryz、byz、gyz的值，分別計算無符號整型十進制R、G、B的值并判斷所得值是否合法，即是否大于255，若大于則取255。由于白色的RGB三色分別對應的是255/255/255，初始化后，對白平衡進行設置時，對放在顏色傳感器上的物品顏色監(jiān)測顏色信息，當液晶顯示器顯示255/255/255后，即為白平衡設置成功。圖3.2.2為白平衡子程序的流程圖。其設置白平衡部分子程序流程圖如下：圖3.2.2白平衡子程序流程圖顏色信息顯示子程序本模塊程序首先通過控制EA中斷允許控制位，若EA=1則系統(tǒng)允許中斷，EA=0則不允許中斷。后調(diào)用寫屏函數(shù)（DisPlayOneChar）控制LCD液晶顯示顯示十進制R、G、B的值。這個子程序的設計功能是要求單片機通過能夠?qū)崿F(xiàn)對顏色的采集，并將顏色采集的信息傳給單片機，經(jīng)過單片機數(shù)值計算后，調(diào)用寫屏函數(shù)，在LCD液晶顯示上顯示出結(jié)果。首先初始化LCD，使能端E=高脈沖時，激活LCD芯片，然后設置RS=0、RW=1，檢測LCD是否處于忙信號，若是處于忙信號，延時10毫秒繼續(xù)讀忙，直到不處于忙信號，表示可以接受外部指令和數(shù)據(jù)；設置RS=1、RW=0實現(xiàn)寫入數(shù)據(jù)，將單片機白平衡子程序中計算出的顏色信息數(shù)值寫入LCD中；再設置RS=0、RW=0實現(xiàn)顯示地址功能，將剛寫入的數(shù)據(jù)在LCD顯示屏中顯示出來。當液晶顯示器中顯示出計算出的數(shù)值時，表示整個采集顏色信息子程序完成預設功能。圖3.2.3為LCD采集顏色信息子程序流程圖。圖3.2.3LCD采集顏色信息子程序流程圖4封裝與調(diào)試4.1硬件電路的封裝和測試本次設計中使用AltiumDesigner軟件對元器件、電路圖進行繪制，繪制完成后將將實物使用電烙鐵按照電路圖元器件位置進行焊接，焊接過程中嚴格遵守焊接操作守則。所有元器件都焊接完成后，對整個電路進行電路測試，檢查是在焊接過程出現(xiàn)虛焊漏焊等情況，導致通電后對元器件造成損壞。使用萬用表分別檢查電源和地、液晶顯示器等部位是否正常工作。經(jīng)測試電源和地沒有出現(xiàn)短路情況，進行上電測試，接入電源后，按下開關(guān)鍵，液晶顯示器背光板亮起，說明元器件沒有出現(xiàn)焊接問題，可以進行顏色識別調(diào)試。4.2軟件程序的燒錄與調(diào)試本次設計中下位機程序使用KeiluVision5編寫，經(jīng)過編譯后生成.hex文件，使用數(shù)據(jù)線將系統(tǒng)和電腦連接。采用stc-isp-15xx-v6.86v軟件打開keil軟件生成的.hex文件，點擊下載/編程按鈕進行程序燒錄。其程序編譯環(huán)境如圖4.2.1所示，燒錄程序環(huán)境如圖4.2.2所示。圖4.2.1程序編寫環(huán)境圖4.2.2程序燒錄環(huán)境下位機程序功能調(diào)試：程序燒錄下位機中，進行軟件部分功能調(diào)試，驗證軟件子程序各個功能是否實現(xiàn)，并結(jié)合硬件進行整體調(diào)試，判斷是否出現(xiàn)bug，存在后在進行消除bug工作。首先對系統(tǒng)白平衡功能的驗證，白平衡是告訴系統(tǒng)什么是白色，需要我們找到一個白色不透光的白色紙張放在顏色傳感器上，由于白色對應RGB數(shù)值分別為255/255/255，所以當液晶顯示器中顯示的數(shù)值均大于250，即可判斷白平衡功能實現(xiàn)，可以進行下一個子程序功能的檢測。第二個進行驗證的是顏色采集信息功能，對于這個功能的驗證工作，使用多個不同顏色的卡紙，放置傳感器上方，觀察液晶顯示上RGB數(shù)值是否發(fā)生了變化，這次調(diào)試分別使用了藍色、紅色、黃色、橙色以及黑色的顏色試紙進行測試，當用不同的試紙測試時，可以觀察到液晶顯示器上的數(shù)值發(fā)生了變化，表示傳感器對于顏色的采集功能正常運行，但是對于采集到的顏色數(shù)據(jù)計算是否正確，能否對應檢測物品真實的顏色，需要對RGB值計算功能進行調(diào)試。對于RGB數(shù)值的計算的驗證，這次使用的方法是登錄RGB色階代碼查詢網(wǎng)站/tools/sejie.asp，將液晶顯示器中顯示的數(shù)值分別輸入網(wǎng)站所給位置中，然后根據(jù)此數(shù)值轉(zhuǎn)換出的顏色和使用的測試試紙進行對比，如圖4.2.3所示，反向代入求得的顏色和實際檢測的試紙顏色相近，無明顯色差，即可判斷RGB數(shù)值計算功能正常運行。圖2.2.3色階代碼查詢由于本次設計中，不僅要求檢測出的物品顏色在下位機中的液晶顯示器上顯示，還有在上位機中顯示，需要對顏色信息輸出功能子程序進行驗證，判斷是否能夠?qū)⑺鶛z測的數(shù)據(jù)信息傳輸給上位機中。打開上位機可執(zhí)行文件，選擇對應的串口，使用USB數(shù)據(jù)線插入指定的串口，實現(xiàn)上位機和下位機的數(shù)據(jù)連接，然后進行顏色采集功能的驗證，此時可以觀察到下位機的液晶顯示器上的數(shù)值和上位機上的RGB數(shù)值一一對應，并且測試的顏色試紙更換時，兩個RGB數(shù)值顯示地方都有數(shù)字的變化，這說明顏色信息輸出功能完善，實現(xiàn)了預設功能。在上位機中不僅有RGB數(shù)值的顯示，還可直接顯示出檢測出的顏色，省去了RGB色階查詢步驟，為了驗證顯示顏色是否有色差，再次利用色階查詢網(wǎng)站，將上位機中檢測顯示出的顏色和顏色查詢網(wǎng)站中的顏色進行對比，最后對使用的幾種顏色試紙分別進行對比后，發(fā)現(xiàn)各個顏色沒有發(fā)現(xiàn)明顯的色差，所以可以判斷上位機的功能滿足顏色檢測設計。本次調(diào)試環(huán)節(jié)分別使用了藍色、紅色、黃色、橙色以及黑色的顏色試紙進行了白平衡、顏色采集、RGB數(shù)值計算、信息傳輸?shù)裙δ艿尿炞C，經(jīng)過對比驗證檢測結(jié)果，基本實現(xiàn)預先設計功能。是但在一些橙色、淺藍色試紙的檢測中，雖然沒有看到明顯的色差，依然能夠看到是橙色和藍色，但是進行對比實物時還是能夠發(fā)現(xiàn)有些許差距，經(jīng)過查詢資料，找到出現(xiàn)此問題的原因所在，這是由于檢測試紙要求盡量是不透光的硬材料構(gòu)成，但是由于橙色和淺藍色本身透光性比相對于其他深色試紙，透光性更好，所以在檢測過程中由于光照的透射，使得檢測出的結(jié)果出現(xiàn)了一定的色值上誤差，但是經(jīng)過更換硬材料的試紙后，這樣的問題得到了解決。

5總結(jié)與展望5.1總結(jié)在本次設計開始之前，對國內(nèi)外顏色檢測領(lǐng)域進行了較為詳細的調(diào)查工作，調(diào)差結(jié)果顯示現(xiàn)如今各種工業(yè)的發(fā)展，對于顏色檢測儀器的數(shù)量要求逐漸增大，對于儀器的檢測速度也要求越來越快，當前國內(nèi)的的相關(guān)顏色檢測儀器主要分布在一對一的設備上，對顏色實現(xiàn)單獨的顏色采集，工作效率很低，對工業(yè)生產(chǎn)中高效率要求無法滿足。本設計將傳統(tǒng)的顏色測量理論與目前微處理器控制技術(shù)相結(jié)合，設計出一種穩(wěn)定性、干擾性能卓越并且硬件價格便宜的顏色檢測識別系統(tǒng)。由于物體只有在外界光源照射下，經(jīng)過反射才能夠顯示出問題表面顏色，在設計整個系統(tǒng)之前需要選擇整個系統(tǒng)的提供光源，即檢測光源。設計中首先透過對白熾燈及白色LED燈的特性進行了對比，由于白熾燈的能量轉(zhuǎn)換效率低，并且光照強度也弱于白光LED燈，最終選擇了白光LED等作為顏色檢測時的外界照射光源。對顏色傳感器的設計選擇，采用的是TAOS公司推出的最新的TCS230顏色傳感器，該傳感是業(yè)界第一個有數(shù)字兼容接口的RGB彩色傳感器，輸出信息為數(shù)字量，將原來需要數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路省略，簡化了電路；在結(jié)構(gòu)上，該傳感器將紅藍綠三色光電二極管采用交叉排列，減了入射光輻射的不均勻性，增加了檢測精確度，所以為了減小顏色檢測時的位置誤差，將三種二極管均勻分布，進行并聯(lián)連接，有效的避免了檢測時所遇到的各種情況導致的誤差。另外該顏色傳感器價格便宜，適合我們高效、低價的選擇標準。對于微處理的選擇，選用的是Intel公司的MCS-51系列單片機中的高性能八位單片機—89C52單片機，通信模塊采用的是rs-232轉(zhuǎn)USB，rs-232轉(zhuǎn)USB的芯片采用的是max232芯片。當各個部分元器件選好后進行了顏色檢測的電路圖設計，并根據(jù)電路圖繪制出PCB電路板，至此本設計硬件部分全部完成，接下來進行的是對系統(tǒng)軟件部分的設計。本次設計中系統(tǒng)軟件下位機單片機控制程序和上位機程序兩部分，均采用C語言編寫。軟件部分完成后，對系統(tǒng)進行了調(diào)試，成功實現(xiàn)對顏色的檢測。5.2展望由于對知識技術(shù)方面仍有欠缺，以及本次設計的整體功能較為單一，只是顏色檢測識別進行了最基礎(chǔ)的研究，僅僅實現(xiàn)了簡單的顏色檢測功能，沒有展開其他功能的進一步深入研究，存在著過于雞肋的問題，比如說，檢測物體顏色時，人眼基本上能夠大概判斷為何種顏色，再重新放在傳感器上檢測難免會有做無用功之嫌，設計的上位機觀察界面也過于簡陋，不能夠進行更多的功能使用。隨著后續(xù)對顏色檢測的技術(shù)不斷革新，這個領(lǐng)域?qū)龠M工業(yè)的發(fā)展，顏色檢測只是最初的步驟，檢測后根據(jù)不同顏色進行分配不