智能颜色识别报警系统
光测距,光纤的技术上处于领先地位,运用了当今先进的数字化背景抑制技术,大大提高了测量精度和抗干扰能力,因为有这样的特点，使得该公司产品在国内市场有相当占有率，依靠合理的价格更适合国内市场的服务理念成为少数几家能与国外顶级品牌抗衡的高科技企业。目前生产的超高功率RGB数字光纤传感器在检测时的方便性为一般传感器望尘莫及， RGB 颜色传感器利用数模转换的高精度放大器，成为业界最佳的色彩辨识，即使颜色上的细微差异或高光泽目标物也能够轻易的检测。
1.3 课题设计任务
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TCS230识别颜色的原理，实现TCS230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。
2 设计总体方案
2.1 课题设计背景
随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展，颜色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）。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、篮滤光片，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电路进行采样，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。而TCS230颜色传感器是美国TAOS公司生产的一种可编程彩色光到频率的转换器，比市面上见到的光转电压颜色检测仪器在性能上有更多的优势。TCS230它对光的动态响应范围大于250,000～1，标准输出频率范围为2Hz～500kHz，TCS230有两个可编程的引脚，使用者可以对100%、20%、2%或者是动力关闭模块的输出量程进行选择使用。TCS230在不需要DCs的情况下，给每个彩色通道至少能提供10字节的分辨。TCS230可以用于彩色打印机、医疗诊断、LED检
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智能颜色识别报警系统
测、液体颜色识别、电脑彩色监控标准、颜色产品加工控制、和油漆、纺织品、化装品及打印材料的彩色搭配等颜色检测产品。
2.2 设计方案论证 2.2.1 主机选择
方案一：采用AT89C52为核心的单片机，成本较低，处理速度较快，增加多路也易于实现。
方案二：采用PC机对该系统进行控制，其优点在显示界面和方法多，编程格式灵活，如采用JAVA、VB或用LabVIEW等，比较美观。通信接口需采用机内的RS-232，实现与下位机的实时数据传输。
相比较而言，方案一比较廉价，设计简单，系统也相对稳定，调试方便，所以本设计的主机控制部分选择方案一。
2.2.2 颜色模块方案选择
方案一：三个发光二极管分别发射红蓝绿光来检测颜色。
该颜色识别装置必须向待测物体依次发射出红、绿、蓝三种探测光，利用硫化镉（CdS）光敏电阻接收待测物的反射光，根据其阻值的变化从而获得颜色的信息。本装置要求光敏电阻必须安装在三个发光二极管的中心位置。
这个方案有很大的局限性：
（1）光敏电阻容易受到温度影响可靠性差，测量范围窄。 （2）光敏电阻必须安装在中心位置，增加了设备的生产难度。
（3）进行环境校正时，必须单独提供一个白色的待测物才可以进行校正，在实际中受到环境的影响。
（4）因为发光二极管和光敏电阻的位置是固定的，测试时必须通过调整待测物体的位置才能使其反射光被光敏电阻接收到，待测物的位置很难控制，增加了测试的难度。
方案二：在装置上标记颜色来达到辨别颜色的目的。
在工具盘放有四个探测笔的槽，槽里事先标记红、黄、黑、绿四种颜色，四支探测笔也要标记这四种颜色，在放置的时候书写笔必须要和探测笔槽的颜色一致。每个笔槽的中心位置放置一对红外发送/接收二极管，这个二极管就是笔色的感测器。当这四支笔中的一支被拿起时，当二极管接受不到所反射的红外光时，
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智能颜色识别报警系统
这种状态就会被记录下来并认为笔槽为空。由于笔槽与二极管相对应，因此哪个笔槽空就意味着哪种颜色的探测笔被拿起。
这个方案的缺点：
（1）被识别的颜色必须与事先放置好的颜色相对应，不然的话不能识别。 （2）探测笔颜色是靠预先设置笔槽颜色，并检测笔槽是否为空来识别的，待测物必须放置在与其颜色一致的笔槽里，否则颜色识别错误。
方案三：基于AT89S52单片机的颜色传感器的颜色识别测量装置。 不同于上述两种方案，此种颜色识别装置仅将待测物放置在本装置上就可以识别出待测物体的颜色。该装置包括颜色探测器和数据处理单元。
此种方案的颜色识别装置包括颜色探测器和数据处理单元。
颜色探测器：包括发光源和传感器。发光源用于向待测物体发射单色探测光，传感器用于接收待测物的反射光，并根据所述反射光的光参量产生与待测物颜色相应的电信号。发光源可以是发白色光的发光二极管。传感器是CMOS半导体传感器，通过依次测量待测物反射光正RGB三原色的光强，获得颜色信息，并将测量植转换成频率信号。该CMOS半导体传感器表面是光电感应二极管，内部集成了红绿蓝（RGB）三种颜色的滤波器、彩色光到频率的转换器，直接输出数字电信号。
数据处理单元为89C51单片机，用于接收颜色探测输出的频率电信号，并根据该信号产生响应的颜色识别结果；还用于颜色探测器的控制。
数据处理单元包括：数据采集单元，颜色参数存储单元，对比运算单元，事件判断单元。
（1）数据采集单元作用是定期的对传感器的数据进行采集。 （2）颜色参数存储单元用于存储各种色彩的标准颜色参数。
（3）对比运算单元用于将采集的数据与存储单元所存储的标准颜色参数进行对比运算，得到颜色识别的结果。
（4）事件判断单元用于判断待测物的拿起、放下事件，并判断是否有待测物放置在托盘里，若无，则为空状态。
此种方案的优点：
（1）此方案对发光源没有特殊的要求，传感器只采集待测物的反射光。 （2）在颜色识别中，传感器的作用是采集颜色信号并把颜色信号转换为频率信号，直接输出三基色的数字电信号，不需要AD转换。这样就使装置结构简单，
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智能颜色识别报警系统
易于实现。
（3）此装置将事先存储的颜色参数与待测物的颜色数据进行比较，来获得颜色识别的结果。这种方法不需要复杂的计算，简单明确，易于实现。
综上所述，我们采用第三种方案来设计此颜色识别装置。
2.3 设计方案框图
色彩识别系统是基于MCS-51系列单片机控制的基础上，添加了TCS230颜色传感器采集模块，TCS230驱动模块，四个白色LED补光模块，TG12864E液晶显示模块，在这些模块的基础上实现的色彩识别系统，色彩识别系统的设计如图2.1系统框架所示。
按键 颜色模块 12864液晶显示 单片机
图2.1 主机系统框图
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白光补光模块 蜂鸣器报警 智能颜色识别报警系统
3 硬件电路设计
3.1 AT89S52简介
1.性能分析
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，片内程序存储器达到8k,使用Atmel公司的高密度非易失性存储器技术制造，与80C51产品指令和引脚是完全兼容的。在单片机上，拥有灵巧的8 位CPU和系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高超有效、灵活的解决方案。
AT89S52具有以下的标准功能：8位CPU，256字节片内数据存储器，8k字节片内程序存储器，4组8位I/O口线，6个中断源，3个16位定时器/计数器，片内带晶振及时钟电路，使用+5V电源，布尔处理器，拥有26B特殊功能寄存器。空闲模式下，CPU停止工作，允许片内数据存储器、定时器/
计数器、串口、中断继续工作。在掉电保护方式 图 3.1 AT89S52引脚图 下，数据存储器的内容被保存，冻结振荡器，单片机停止一切工作，直到下硬件复位或一个中断到来为止。
2.引脚功能简介
其引脚图如图3.1所示。2条电源线：VCC接电源线，GND接地线；32条端口线：P0端口是8位漏极开路的双向I/O口，当其作为输出口时，每位能够驱动8个TTL逻辑电平，当对P0口写“1”时，则引脚用作高阻抗输入；当访问外部程序存储器和数据存储器时，P0端口也可被作为低8位地址/数据复用，先传送片外存储器的低8位地址，再传送CPU对片外存储器的读/写数据。P1 端口是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，当 对P1口写“1”时，内部的上拉电阻把端口拉高，这时可作为输入端口使用。
P2口也可以作为通用I/O口使用，对P2口写“1”时，内部上拉电阻则把端口拉高，这时可以作为输入端口来使用；当访问外部ROM或用16位地址读取外部
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