TCS3200颜色传感器说明颜色检测色谱检测.docx
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TCS3200颜色传感器说明颜色检测色谱检测
TCS3200颜色传感器测试实验
TCS3200颜色传感器是一款全彩的颜色检测器，包含了一块TAOSTCS3200RGB感觉芯片和4个白光LED灯，TCS3200能在必定的范围内检测和丈量几乎全部的可见光。
它合适于色度计丈量应用领域。
比方彩色打印、医疗诊疗、计算机彩色监督器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷资料的过程控制。
往常所看到的物体颜色，其实是物体表面汲取了照耀到它上边的白光（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响。
白色是由各
种频次的可见光混淆在一同构成的，也就是说白光中包含着各样颜色的色光（如
红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P）。
依据德国物理学家赫姆霍兹（Helinholtz）的三原色理论可知，各样颜色是由不一样比率的三原色（红、绿、蓝）混淆而成的。
由上边的三原色感觉原理可知，假如知道构成各样颜色的三原色的值，便可以知道所测试物体的颜色。
关于TCS3200D来说，入选定一个颜色滤波器时，它只同意某种特定的原色经过，阻挡其余原色的经过。
比如：
入选择红色滤波器时，入射光中只有红色能够经过，蓝色和绿色都被阻挡，这样便可以获取红色光的光强；同理，选择其余的滤波器，便可以获取蓝色光和绿色光的光强。
经过这三个光强值，便可以剖析出反射到TCS3200D传感器上的光的颜色。
TCS3200D传感器有红绿蓝和消除4种滤光器，能够经过其引脚S2和S3的高低电平来选择滤波器模式，以下列图。
TCS3200D有可编程的彩色光到电信号频次的变换器，当被测物体反射光的红、绿、蓝三色光芒分别透过相应滤波器抵达TAOSTCS3200RGB感觉芯片刻，其内置的振荡器会输出方波，方波频次与所感觉的光强成比率关系，光芒越强，
内置的振荡器方波频次越高。
TCS3200传感器有一个OUT引脚，它输出信号的频次与内置振荡器的频次也成比率关系，它们的比率因子能够靠其引脚S0和S1的高低电平来选择，以下列图。
这个测试实验，我把TCS3200传感器OUT引脚输出信号频次与其内置振荡器频次比率因子设为2%，有了输出频次比率因子，可是怎样经过OUT引脚输出信号频次来换算出被测物体由三原色光强构成的RGB颜色值呢？
这还需进行白均衡校订来获取RGB比率因子才行！
白均衡校订方法是：
把一个白色物体搁置在TCS3200颜色传感器之下，二者相距10mm左右，点亮传感器上的4个白光LED灯，用Arduino控制器的准时器设置一固准时间1s，而后选通三原色的滤波器，让被测物体反射光中红、绿、蓝三色光分别经过滤波器，计算1s时间内三色光对应的TCS3200传感器OUT输出信号脉冲数（单位时间的脉冲数包含了输出信号的频次信息），再通
过正比算式获取白色物体RGB值255与三色光脉冲数的比率因子。
有了白均衡校订获取的RGB比率因子，则其余颜色物体反射光中红、绿、蓝三色光对应的TCS3200输出信号1s内脉冲数乘以R、G、B比率因子，便可换算出了被测物体的RGB标准值了。
此刻说说，怎样进行TCS3200各控制引脚与Arduino控制器的硬件连线问题，下列图分别是TCS3200传感器和其连线图。
上图中TCS3200传感器各控制引脚与Arduino控制器数字端口连线的对应关系，我设置为：
#defineS0
6
#defineS1
5
#defineS2
4
#defineS3
3
#defineOUT
2
#defineLED
7
当被测物体为不发光物体时，应当把
TCS3200的LED引脚设置为高电平，
以点亮TCS3200传感器电路板上的四个白光LED灯。
下文展现了一个带有白均衡的测试程序，把这个程序下载到
Arduino控制器
中，同时把一个白色物体搁置在
TCS3200颜色传感器之下，点亮传感器上的4
个白光LED灯，再翻开ArduinoIDE的串口监督器，会出现下列图监督画面，能够在该画面中找到白色物体RGB值255以及RGB比率因子。
（可经过QQ截图来锁定画面，以便察看。
）（双击图片，能够放大看！
）
把白均衡时搁置在TCS3200颜色传感器之下白色物体拿走，放上另一个黄
色物体，在ArduinoIDE串口监督器看到的这个黄色物体RGB值为233、157、56，以下列图所示。
翻开电脑Windows操作系统自带的绘图板，点击菜单栏“颜色”--->“编写颜色”--->“规定自定义颜色”-->右下角输入RGB值，查察对应的颜色与实质测试的颜色能否符合。
实质测试结果是测得的物体颜色与实质颜色有些偏色，但其实不影响划分出被测物体是哪一种颜色的物体。
介绍完TCS3200传感器颜色辨别原理和其与
Arduino控制器的硬件连线，以
及怎样利用串口监督器找到白均衡后的比率因子和被测物体的
RGB值。
下边展
示的是Arduino测试程序。
注意：
下边的#include
《TimerOne.h>
要改为单括号
形式。
Arduino
程序：
#include
《TimerOne.h>//
声明库文件
//
把TCS3200
颜色传感器各控制引脚连到
Arduino数字端口
#defineS0
6
//
物体表面的反射光越强，TCS3002D
内置振荡器产生的方波频次越
高，
#defineS1
5
//S0和S1的组合决定输出信号频次比率因子，比率因子为
2%
//比率因子为TCS3200传感器OUT引脚输出信号频次与其内置振荡器频次之
比
#defineS2
4
//S2和S3
的组合决定让红、绿、蓝，哪一种光芒经过滤波器
#defineS3
3
#defineOUT
2
//TCS3200
颜色传感器输出信号连结到
Arduino
中止0引脚，并引
发脉冲信号中止
//
在中止函数中记录
TCS3200
输出信号的脉冲个数
#defineLED
7
//
控制TCS3200颜色传感器能否点亮
LED灯
floatg_SF[3];
//
从TCS3200输出信号的脉冲数变换为
RGB标准值的RGB比率因
子
int
g_count=0;
//计算与反射光强相对应TCS3200
颜色传感器输出信号的脉冲数
//
数组用于储存在
1s内TCS3200输出信号的脉冲数，它乘以
RGB比率因子就是RGB
标准值
int
g_array[3];
int
g_flag=0;
//
滤波器模式选择次序标记
//初始化TSC3200各控制引脚的输入输出模式
//设置TCS3002D的内置振荡器方波频次与其输出信号频次的比率因子为2%
voidTSC_Init（）
{
pinMode（S0,OUTPUT）;
pinMode（S1,OUTPUT）;
pinMode（S2,OUTPUT）;
pinMode（S3,OUTPUT）;
pinMode（OUT,INPUT）;
pinMode（LED,OUTPUT）;
digitalWrite（S0,LOW）;
digitalWrite（S1,HIGH）;
}
//选择滤波器模式，决定让红、绿、蓝，哪一种光芒经过滤波器
voidTSC_FilterColor（intLevel01,intLevel02）
{
if（Level01!
=0）
Level01=HIGH;
if（Level02!
=0）
Level02=HIGH;
digitalWrite（S2,Level01）;
digitalWrite（S3,Level02）;
}
//中止函数，计算TCS3200输出信号的脉冲数
voidTSC_Count（）
{
g_count++;
}
//准时器中止函数，每1s中止后，把该时间内的红、绿、蓝三种光芒经过滤波器时，
//TCS3200输出信号脉冲个数分别储存到数组g_array[3]的相应元素变量中
voidTSC_Callback（）
{
switch（g_flag）
{
case0:
Serial.println（"->WBStart"）;
TSC_WB（LOW,LOW）;
//
选择让红色光芒经过滤波器的模式
break;
case1:
Serial.print（"->FrequencyR="）;
Serial.println（g_count）;
//
打印1s
内的红光经过滤波器时，
TCS3200
输出的
脉冲个数
g_array[0]=g_count;
//
储存1s
内的红光经过滤波器时，
TCS3200
输出的
脉冲个数
TSC_WB（HIGH,HIGH）;
//
选择让绿色光芒经过滤波器的模式
break;
case2:
Serial.print（"->FrequencyG="）;
Serial.println（g_count）;
//
打印1s
内的绿光经过滤波器时，
TCS3200
输出的
脉冲个数
g_array[1]=g_count;
//
储存1s
内的绿光经过滤波器时，
TCS3200
输出的
脉冲个数
TSC_WB（LOW,HIGH）;
//
选择让蓝色光芒经过滤波器的模式
break;
case3:
Serial.print（"->FrequencyB="）;
Serial.println（g_count）;
//
打印1s
内的蓝光经过滤波器时，
TCS3200
输出的
脉冲个数
Serial.println（"->WBEnd"）;
g_array[2]=g_count;
//
储存1s
内的蓝光经过滤波器时，
TCS3200
输出的
脉冲个数
TSC_WB（HIGH,LOW）;
//
选择无滤波器的模式
break;
default:
g_count=0;//计数值清零
break;
}
}
//设置反射光中红、绿、蓝三色光分别经过滤波器时怎样办理数据的标记
//该函数被TSC_Callback（）调用
voidTSC_WB（intLevel0,intLevel1）
{
g_count=0;//计数值清零
g_flag++;//输出信号计数标记
TSC_FilterColor（Level0,Level1）;//
滤波器模式
Timer1.setPeriod（1000000）;
//设置输出信号脉冲计数时长
1s
}
//初始化
voidsetup（）
{
TSC_Init（）;
Serial.begin（9600）;//启动串行通讯
Timer1.initialize（）;//defaulteis1s
Timer1.attachInterrupt（TSC_Callback）;//设置准时器
TSC_Callback（）
//设置TCS3200输出信号的上跳沿触发中止，中止调用函数为
attachInterrupt（0,TSC_Count,RISING）;
digitalWrite（LED,HIGH）;//点亮LED灯
delay（4000）;//延时4s，以等候被测物体红、绿、蓝三色在
1的中止，中止调用函数为
TSC_Count（）
1s内的TCS3200输出信
号脉冲计数
//经过白均衡测试，计算获取白色物体RGB值255与1s内三色光脉冲数的RGB比率
因子
g_SF[0]=255.0/g_array[0];g_SF[1]=255.0/g_array[1];g_SF[2]=255.0/g_array[2];
//红色光比率因子
//绿色光比率因子
//蓝色光比率因子
//打印白均衡后的红、绿、蓝三色的RGB比率因子
Serial.println（g_SF[0],5）;
Serial.println（g_SF[1],5）;
Serial.println（g_SF[2],5）;
//红、绿、蓝三色光分别对应的1s内TCS3200输出脉冲数乘以相应的比率因子就是
RGB标准值
//打印被测物体的RGB值
for（inti=0;i<3;i++）
Serial.println（int（g_array[i]*g_SF[i]））;
}
//主程序
voidloop（）
{
g_flag=0;
//每获取一次被测物体RGB颜色值需时4s
delay（4000）;
//打印出被测物体RGB颜色值
for（inti=0;i<3;i++）
Serial.println（int（g_array[i]*g_SF[i]））;
}
程序中的头文件TimerOne.h文件请下载：
上边是带有白均衡的测试程序，关于详细项目的应用程序，要在此基础上加以改动。
假如TCS3200传感器与被测物体的检测距离以及四周环境光芒没有发生大的变化，进行一次白均衡校订后，RGB比率因子便可以确立下来了。
于是您必定要把获取的RGB比率因子直接代替掉红色字体表记程序段中的数组g_array[3]各元素变量。
此外绿色字体表记的程序段也能够说明掉。
在详细项目中，您所检测的是某种特定颜色的物体，可能就像文章的第一张
图片展现的5个色块近似，绝不会有连续变化颜色的物体。
于是，应当以上述程序获取的被测物体颜色R、G、B值为中心，设置一个距离中心值±20的范围值，在任何环境光条件下，再次检测被测物体的RGB值，只需RGB值落在范围内，便可以以为被测物体是那种特定颜色的物体。
这样设定颜色值范围的方法，能够有效提升物体颜色的辨别率。
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