1、摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向著高速化、自動(dòng)化方向的發(fā)展，需要精確測(cè)色的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，要求也越來(lái)越高。很多文獻(xiàn)給出的都只能得出待測(cè)物體顏色的rgb值，而如果能夠有效地得出待測(cè)物體顏色的具體顏色信息，直接將該顏色的英文顯示在液晶顯示屏上，相對(duì)來(lái)說(shuō)更加直觀(guān)適用。針對(duì)這一問(wèn)題，論文工作通過(guò)全面調(diào)研顏色識(shí)別原理及方法，最終確定采用rgb230 色敏探測(cè)器與stc89c52單片機(jī)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出高精度，有較高的穩(wěn)定性、抗干擾性且價(jià)格低廉的顏色探測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)。按照設(shè)計(jì)的程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理和判斷，最后將探測(cè)的顏色結(jié)果顯示在液晶顯示屏上。最終能夠準(zhǔn)確識(shí)別紅、綠、藍(lán)三種顏色。關(guān)鍵詞：rgb230 顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 色度學(xué)

2、 stc89c52基于rgb230色敏探測(cè)器的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)abstractwith the development of modern industrial production towards high speed and automation, the fields that need accurate color measurement is more and more widely,also more and more demanding. many given literature can only come to rgb values of the object color u

3、nder test, while, if you can come to effectively measure the specific color of object color information, directly to the color of the display on the lcd screen in english, relatively more intuitive.to solve this problem, the paper work through comprehensive investigation color identification princip

4、les and methods, finally determined used rgb230 color sensitive detector combined with a stc89c52 mcu to design the high accuracy, have higher stability, anti-interference and low price color detection system platform. based on the success in the simulation, we under laboratory conditions, in accord

5、ance with the design scheme of color measurement system to build and debug, eventually be able to accurately identify red, green, blue colors.key words：rgb230;color detection system;colorimetry; stc89c52目錄摘要iiabstractiii第1章 緒論11.1 研究的目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 課題研究?jī)?nèi)容1第2章 顏色測(cè)量的主要理論基礎(chǔ)32.1 顏色匹配32.2 色度學(xué)42.3

6、cie標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)4第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)73.1白光led補(bǔ)光電路73.2 rgb230色敏探測(cè)器83.3 i/v變換電路93.4電壓放大電路103.5 a/d轉(zhuǎn)換電路113.6信息處理123.7 lcd液晶顯示16第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1 程序流程設(shè)計(jì)184.2 算法設(shè)計(jì)184.3 顏色檢測(cè)子程序194.4 顏色匹配子程序194.5 液晶顯示子程序19第5章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析205.1 系統(tǒng)軟硬件測(cè)試205.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析215.3 影響測(cè)量結(jié)果因素22第6章 結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致 謝26第1章 緒論在當(dāng)今的社會(huì)生產(chǎn)生活中，顏色檢測(cè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不論是圖像處理、材料分揀識(shí)別

7、、產(chǎn)品質(zhì)檢、工業(yè)自動(dòng)化，還是其他探測(cè)系統(tǒng)都需要對(duì)顏色進(jìn)行探測(cè)。然而顏色傳感器的飛速發(fā)展使得生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期由人眼主導(dǎo)的顏色識(shí)別工作越來(lái)越多的被顏色傳感器所替代，為生產(chǎn)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)提供了可能。1.1 研究的目的及意義在顏色科學(xué)發(fā)展的初期，目視法是主要的測(cè)色手段，但是由于受到照明條件、背景亮度、及測(cè)色人員視覺(jué)和心理上的差異等因素的影響，其結(jié)果會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。由于這種方法存在很大的不足，限制人類(lèi)的發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始意識(shí)到顏色測(cè)量的重要性。隨著科技的發(fā)展，我們的生產(chǎn)生活發(fā)生了翻天覆地的變化，數(shù)字化、高速化、自動(dòng)化的產(chǎn)品倍受青睞，在生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期以來(lái)由人眼起主導(dǎo)作用的顏色識(shí)別工作，越來(lái)越多地被相應(yīng)的

8、顏色傳感器所替代，人們也漸漸得到了解放。這無(wú)疑節(jié)省了大量的物力人力，方便了人們的生活。由于科技發(fā)展的趨勢(shì)和人們的生活需求，研究顏色探測(cè)器是非常有必要的，而且意義也十分重大，其研究出來(lái)的產(chǎn)品市場(chǎng)廣大，將有利于自動(dòng)化行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)顏色檢測(cè)非常重視，有些產(chǎn)品已達(dá)到了適用水平。60年代idl公司就已研制出樣機(jī)，70年代末美國(guó)macbeth公司生產(chǎn)的ms-4045在線(xiàn)分光光度計(jì)趨于適用階段，80年代初日本shibanra電氣有限公司研制的在線(xiàn)顏色測(cè)量裝置也獲得了較好的結(jié)果。美國(guó)的macbeth、shelyn、hennegan、byk-garder等，德國(guó)el

9、trotec、zeiss、optronic等主要?dú)W美大型色控儀器公司已控制世界上的顏色檢測(cè)儀器市場(chǎng)。由于我國(guó)顏色識(shí)別興起的時(shí)間較晚，在儀器測(cè)色的理論和系統(tǒng)的研究領(lǐng)域一直處于相對(duì)落后的狀態(tài)。有很多企業(yè)仍然采用原始的目視法，嚴(yán)重制約我國(guó)顏色工業(yè)的發(fā)展。雖然有些企業(yè)已采用國(guó)外先進(jìn)的顏色測(cè)量?jī)x器，但是由于價(jià)格、生產(chǎn)工藝不一致等因素使得國(guó)外的未能完全打開(kāi)中國(guó)視場(chǎng)。顏色檢測(cè)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)檢測(cè)及自動(dòng)控制方面具有重要意義，單片機(jī)及微機(jī)的引入提高了顏色識(shí)別的速度及智能化程度。國(guó)內(nèi)與國(guó)外尚存在較大差距，顏色識(shí)別的精度、靈敏度、顏色范圍、快速性成為顏色識(shí)別的主要問(wèn)題。深入研究傳統(tǒng)顏色識(shí)別系統(tǒng)十分必要，同時(shí)對(duì)國(guó)外先進(jìn)的顏

10、色識(shí)別儀器進(jìn)行了解，可以在某種程度上給我們以啟示。1.3 課題研究?jī)?nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求是基于rgb230色敏探測(cè)器設(shè)計(jì)一個(gè)顏色探測(cè)系統(tǒng)，它可以自動(dòng)辨別探測(cè)物體的顏色。根據(jù)上述提出的要求，本論文闡述一種采用rgb230色敏探測(cè)器和stc89c52結(jié)合的探測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)主要分為傳感器獲取信號(hào)、i/v變換、電壓放大、濾波、a/d轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理器和lcd顯示七個(gè)模塊。本論文首先是先對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，其次是詳細(xì)解說(shuō)各個(gè)程序的功能特點(diǎn)，然后是對(duì)已搭建好的電路系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和分析。第2章 顏色測(cè)量的主要理論基礎(chǔ)2.1 顏色匹配顏色是不同波長(zhǎng)的電磁輻射作用于人的視覺(jué)器官所產(chǎn)生的視覺(jué)感受。光源、觀(guān)

11、察物體和觀(guān)察者是顏色知覺(jué)形成的三個(gè)主要組成部分。波長(zhǎng)在380nm-760nm范圍之間的光可被我們?nèi)搜鬯煊X(jué)，稱(chēng)為可見(jiàn)光。物體顏色都是由物體對(duì)可見(jiàn)光的反射和透射性能決定的。物體由于本身的物理或化學(xué)特性，物體將會(huì)吸收某些波長(zhǎng)的光而同時(shí)反射其他波長(zhǎng)的光，其本身所顯示出來(lái)的顏色決定于吸收了哪些波長(zhǎng)的光和反射哪些波長(zhǎng)的光。當(dāng)反射光被觀(guān)察者接收，觀(guān)察者的大腦將成分一定的光波感受為特定的顏色。不同的光與物體相互作用產(chǎn)生不同的光波組成，于是就產(chǎn)生了各種各樣的顏色。任何一個(gè)物體的顏色都可由紅、綠、藍(lán)三原色按一定的比例混合得到。顏色可分為非彩色和彩色兩類(lèi)。非彩色是指白色、黑色和各種深淺不同的灰色組成的系列，成為黑

12、白系列。彩色是指白黑系列之外的所有顏色。顏色有三個(gè)屬性：色調(diào)，明度，飽和度。色調(diào)用來(lái)表示紅、黃、綠、藍(lán)、紫等顏色彼此相互區(qū)分的特性。明度表示人眼對(duì)物體的明暗感覺(jué)，物體的亮度越高，則明度越高；非發(fā)光物體的反射比越高，明度越高。飽和度是指彩色的純潔度，用以評(píng)估彩色在整個(gè)視覺(jué)中的成分的視覺(jué)屬性。顏色匹配實(shí)驗(yàn)是色度學(xué)中最基本的心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)證明了一條顏色匹配的基本定律，稱(chēng)為顏色匹配恒常律：兩個(gè)相互匹配的顏色，盡管處在不同條件下，兩個(gè)顏色仍然始終保持匹配，即不管顏色周?chē)沫h(huán)境如何變化，或者人眼已經(jīng)對(duì)其他色光適應(yīng)后再來(lái)觀(guān)察，視場(chǎng)中兩種顏色始終保持匹配。與待測(cè)色達(dá)到顏色匹配時(shí)所需要的三原色的數(shù)量稱(chēng)為

13、三刺激值。若以c代表被匹配顏色的單位，r，g，b代表產(chǎn)生混合色的紅、綠、藍(lán)三原色的單位。r、g、b、c分別代表紅、綠、藍(lán)和被匹配色的數(shù)量。當(dāng)兩半視場(chǎng)相互匹配時(shí)，此結(jié)果可用下列方程表示： (2.1)式中，符號(hào)“”代表視覺(jué)上相等，即顏色相互匹配；r、g、b為代數(shù)量，可為負(fù)值。一般情況，可以用三刺激值來(lái)定量描述顏色，但是如果都用顏色匹配實(shí)驗(yàn)來(lái)得到各種顏色的三刺激值顯得不現(xiàn)實(shí)。因此我們可以根據(jù)顏色相加原理，混合色的三刺激值為各組成色三刺激值之和。將待測(cè)光的光譜分布函數(shù)，與波長(zhǎng)加權(quán)光譜三刺激值，得出每一波長(zhǎng)的三刺激值，然后在可見(jiàn)光波長(zhǎng)內(nèi)進(jìn)行積分，就可得出該待測(cè)物體的三刺激值。其計(jì)算公式為： (2.2)2

14、.2 色度學(xué)在色度學(xué)中，我們不直接用三刺激值r、g、b來(lái)表示顏色，而用三原色各自占r+g+b總量的相對(duì)比值表示顏色。公式（2.1）兩邊各除以r+g+b，并考慮c=r+g+b，則可寫(xiě)成單位方程： (2.3)由方程可知，一個(gè)單位的顏色c的色度只取決于三原色的刺激值各自在r+g+b總量中的相對(duì)比例，此比值稱(chēng)作色度坐標(biāo)，用符號(hào)r，g，b表示，且r+g+b=1。 (2.4)雖然色度坐標(biāo)有三個(gè)量r，g，b，但由于r+g+b=1，故實(shí)質(zhì)上只有兩個(gè)獨(dú)立量。以色度坐標(biāo)表示的平面圖稱(chēng)為色度圖。因此只需給r和g兩個(gè)坐標(biāo)就可確定任意顏色在色度圖上的位置。 2.3 cie標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) 用三刺激值來(lái)定量描述顏色是一種可

15、行的方法。為了統(tǒng)一測(cè)得物體顏色的三刺激值數(shù)據(jù)，國(guó)際照明委員會(huì)（cie）規(guī)定的顏色測(cè)量原理、基本數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，稱(chēng)作cei標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。其中1931年在英國(guó)劍橋舉行的cie第八次會(huì)議上建立了cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)，包括cie1931-rgb和cie1931-xyz兩個(gè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)規(guī)定，任何一個(gè)物體的顏色都可由紅、綠、藍(lán)三顏色，即物體的顏色三刺激值r、g、b或x、y、z來(lái)表示。2.3.1 cie1931-rgb色度系統(tǒng)國(guó)際照明委員會(huì)（cie）綜合了萊特（w.d.wright）和吉爾德（j.guild）兩項(xiàng)顏色匹配實(shí)驗(yàn)，將兩人所使用的紅、綠、藍(lán)三原色的波長(zhǎng)規(guī)定為700nm、546.1nm、4

16、35.8nm，并取他們實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值定出了匹配等能光譜色的三刺激值，從而制定了cie1931-rgb色度系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定，當(dāng)這三原色的亮度比率為1.0000:4.5907:0.0601時(shí)能夠匹配出等能白光，因此選取這一比例作為紅、綠、藍(lán)三原色的單位量。2.3.2 cie1931-xyz標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)為了解決cie1931-rgb色度系統(tǒng)計(jì)算顏色的三刺激值時(shí)出現(xiàn)負(fù)值情況，cie推薦了一個(gè)新的國(guó)際通用的色度系統(tǒng)，即cie1931-xyz標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。該系統(tǒng)是用三個(gè)假想的原色x、y、z來(lái)代替cie1931-rgb色度系統(tǒng)的r、g、b，并且選擇匹配等能白光，確定三刺激值的單位。在此系統(tǒng)中光譜三刺

17、激值全為正值，因此在選擇三原色時(shí)必須使三原色所形成的顏色三角形能將整個(gè)光譜軌跡包含在內(nèi)。cie1931-xyz色度系統(tǒng)中的光譜三刺激值x、y、z和色度坐標(biāo)x、y、z都變?yōu)檎?。通過(guò)數(shù)學(xué)推倒、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，兩個(gè)系統(tǒng)中的三刺激值之間的相互關(guān)系為： (2.5)兩個(gè)系統(tǒng)色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換公式為： (2.6)2.3.3 cie1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)為了適應(yīng)大視場(chǎng)情況下顏色測(cè)量的需要，cie在1964年規(guī)定了一組cie1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)察者光譜三刺激值和相應(yīng)的色度圖，這一系統(tǒng)稱(chēng)為cie1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。此系統(tǒng)將視場(chǎng)范圍擴(kuò)大了，能比較全面表示顏色。研究表明，人眼用于小視場(chǎng)觀(guān)察顏色時(shí)，辨別顏色差異的能力較低。當(dāng)觀(guān)察

18、視場(chǎng)從2增大至10時(shí)，顏色匹配的精度也隨之提高。但視場(chǎng)再進(jìn)一步增大，顏色匹配精度的提高就不大了。 2.4顏色測(cè)量方法目前，根據(jù)獲得三刺激值方式的不同，一般進(jìn)行顏色測(cè)量的方法一共有三種：目視法、分光光度法、光電積分法。rgb230色敏探測(cè)器的測(cè)量方法是光電積分法。它是模擬人眼的三刺激值特性，用光電積分效應(yīng)，直接測(cè)得顏色的三刺激值。它不是測(cè)量某一波長(zhǎng)的色刺激值，而是在整個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)被測(cè)顏色的光譜能量進(jìn)行一次性積分得到樣品顏色的三刺激值x、y、z，然后計(jì)算得出樣品的色度坐標(biāo)等其他色度參數(shù)。它使用的濾色片能夠?qū)庾V響應(yīng)進(jìn)行濾色修正，使得它與cie標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)察者一致。同時(shí)也對(duì)光源進(jìn)行濾色修正，使之符合

19、標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布。雖然它在測(cè)量原理和具體元器件精度存在不足，但是由于該測(cè)色方法是通過(guò)測(cè)量構(gòu)成物體顏色的三基色實(shí)現(xiàn)顏色檢測(cè)的，所以精密度極高，能準(zhǔn)確區(qū)別機(jī)器相似的顏色，甚至相同顏色的不同色調(diào)。而且它測(cè)量速度快，實(shí)時(shí)性好，因此作為此次顏色探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳感器。第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)由于rgb230色敏探測(cè)器輸出的是na量級(jí)的微弱電流信號(hào)，對(duì)于電流信號(hào)，首先要轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入到處理器中進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行處理和判斷，當(dāng)處理后的信號(hào)與存儲(chǔ)的參考值相符，并且在一定的誤差范圍內(nèi)，單片機(jī)就將顏色信息顯示在lcd顯示屏上。為了獲得處理器能夠識(shí)別的信號(hào)

20、，整個(gè)系統(tǒng)主要分為白光led補(bǔ)光、傳感器獲取信號(hào)、i/v變換、電壓放大、a/d轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理器和lcd顯示七個(gè)模塊，如圖3.1所示。 圖3.1系統(tǒng)硬件整體框圖 3.1白光led補(bǔ)光電路本設(shè)計(jì)中，為了消除外界光源不穩(wěn)定的影響，rgb230色敏探測(cè)器顏色采集模塊需要在暗室中進(jìn)行，所以需要另外添加一個(gè)穩(wěn)定的光源。采用高亮度白光led作為光源，它是一種新型固體光源，具有極高穩(wěn)定性、長(zhǎng)使用壽命及較小的體積，且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。為保護(hù)白光led不被燒壞，需要串聯(lián)一個(gè)電阻，起到限流的作用。本模塊主要是用4個(gè)白光led圍繞在rgb230色敏探測(cè)器四周，其光照射在待檢測(cè)的物體上，然后反射到rgb230色敏探

21、測(cè)器上，達(dá)到合適的光強(qiáng)的目的。其電路原理圖如圖3.2所示。圖3.2 白光led補(bǔ)光電路3.2 rgb230色敏探測(cè)器rgb230色敏探測(cè)器采用4個(gè)引腳的表面貼片式封裝，其中3個(gè)分別輸出r、g、b光電流，還有1個(gè)為陰極。它是三個(gè)si-pin光電二極管集成在一塊芯片上上面，并分別覆蓋各自經(jīng)過(guò)修正的紅、綠、藍(lán)濾色片，通過(guò)獲得的紅、綠、藍(lán)三刺激值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有顏色的檢測(cè)。它是很小的三基色傳感器，長(zhǎng)為5.12mm，寬為3mm，如圖3.3所示。 (a)實(shí)物圖 (b)結(jié)構(gòu)圖 圖3.3 rgb230色敏探測(cè)器圖rgb230色敏探測(cè)器將光轉(zhuǎn)換為r、g、b光電流，三個(gè)si-pin光電二極管用于直接接收光強(qiáng)，直接把光

22、強(qiáng)轉(zhuǎn)換為光電流。該探測(cè)器采集顏色信號(hào)時(shí)，紅、綠、藍(lán)區(qū)三個(gè)引腳都會(huì)輸出電流信號(hào)，電流輸出穩(wěn)定，不會(huì)隨溫度的改變而改變。當(dāng)入射光照射到rgb230上時(shí)，透過(guò)帶有顏色的濾色片形成紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色分量，三個(gè)p-n結(jié)都將產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的光生載流子，形成光電流。其等效電路如圖3.4所示。我們可通過(guò)處理輸出的三路光電流得出具體顏色信息，從而確定出不同的顏色。圖3.4 等效電路rgb230色敏探測(cè)器具備小尺寸設(shè)計(jì)和三種顏色同步記錄的特點(diǎn)，且該顏色傳感器對(duì)相似顏色和色調(diào)的監(jiān)測(cè)可靠性較高。三個(gè)不同區(qū)域的顏色識(shí)別響應(yīng)，類(lèi)似于人眼。每個(gè)光電管對(duì)相應(yīng)光譜濾波器的顏色的光最為敏感，主要是紅色，綠色，藍(lán)色。該傳感器的測(cè)量模式

23、是分析紅、綠、藍(lán)光的比例，從而確定待測(cè)物體的顏色。因?yàn)闄z測(cè)距離不管怎樣變化，只能引起光強(qiáng)的變化，而三種顏色光的比例不會(huì)改變，所以在目標(biāo)有機(jī)械振動(dòng)的場(chǎng)合也可檢測(cè)。3.3 i/v變換電路根據(jù)探測(cè)物體顏色、照明光強(qiáng)度的不同，rgb230色敏探測(cè)器的輸出信號(hào)一般在幾十到幾百納安量級(jí)，這樣小的微電流給測(cè)量帶來(lái)了不便。首先，要將這樣微弱的電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，以便于后續(xù)a/d轉(zhuǎn)換和單片機(jī)處理。比較可靠的i/v轉(zhuǎn)換方法是通過(guò)電阻采樣的方法將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為mv量級(jí)的電壓信號(hào)。它具有良好的線(xiàn)性特性，外加工作電壓低，暗電流小等優(yōu)點(diǎn)。其基本原理圖如圖3.5所示。圖3.5 i/v轉(zhuǎn)換電路根據(jù)上圖所示的電路圖得到的輸

24、出電壓為 (3.1)式中，為輸入電流，為采樣電阻，為與被測(cè)電流成比例的輸出電壓。若運(yùn)算放大器的增益很高，并且運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓很小，當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入阻抗很大，比采樣電阻要大2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，于是i/v轉(zhuǎn)換的輸出為： (3.2)因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)，尋找輸入偏置電流小、失調(diào)電壓低的運(yùn)算放大器是重中之重。通過(guò)查閱相關(guān)運(yùn)算放大器資料并進(jìn)行比較，本設(shè)計(jì)選用了高精度、低噪聲的高精密運(yùn)放op177。它是目前精度性能最高的運(yùn)算放大器之一，失調(diào)電壓在室溫下的最大值僅為25 v。在更低的輸入偏置電流條件下可提供更低的失調(diào)電壓和漂移以及更高的帶寬及壓擺率。op177的超低vos結(jié)合出色的0.1 v/c失調(diào)電壓漂

25、移最大值，無(wú)需進(jìn)行外部vos調(diào)節(jié)，從而可提高整個(gè)溫度范圍內(nèi)的系統(tǒng)精度。由于微弱電流容易受到外界的干擾，需要在采樣電阻上并聯(lián)一個(gè)電容作為前置低通濾波器，濾除高頻噪聲，可以使得系統(tǒng)更穩(wěn)定，去除運(yùn)放負(fù)端輸入接地的影響。3.4電壓放大電路不同顏色產(chǎn)生的微弱電流信號(hào)傳送到對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路通道上，需要把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-5v的電壓信號(hào)，以滿(mǎn)足a/d轉(zhuǎn)換的輸入要求。而經(jīng)過(guò)i/v變換后的電壓信號(hào)大致能達(dá)到幾十到幾百mv，這個(gè)幅值的電壓還太小，不能輸入到數(shù)字系統(tǒng)，因此要對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步放大。由于i/v變換后的電壓輸出為負(fù)，因此本設(shè)計(jì)采用反相的電壓放大電路，放大倍數(shù)為10，使之能夠滿(mǎn)足要求。其基本原理圖如圖3.6所

26、示。圖3.6 電壓放大電路考慮到rgb230顏色探測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)十分微弱，很容易受到噪聲影響，所以本設(shè)計(jì)選擇op07芯片。它是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于op07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于op07a最大為25v），所以op07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。op07同時(shí)具有輸入偏置電流低（op07a為2na）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于op07a為300v/mv）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得op07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。3.5 a/d轉(zhuǎn)換電路經(jīng)過(guò)放大濾波后的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，要將此信號(hào)送入為處理器中進(jìn)行進(jìn)一步處理，需要將其

27、轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因此a/d轉(zhuǎn)換是本系統(tǒng)的核心電路之一。由于單片機(jī)系統(tǒng)需要同步對(duì)三路信號(hào)進(jìn)行處理，在保證可靠性和精度的前提下，為降低系統(tǒng)的成本，滿(mǎn)足對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)倍數(shù)的要求，a/d轉(zhuǎn)換器選用8位串行輸出的adc0809芯片。其引腳結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。圖3.7adc0809芯片引腳adc0809是帶有8位a/d轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的cmos組件。它是逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。adc0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05v，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。in

28、0in7為8條模擬量輸入通道。a，b和c為地址輸入線(xiàn)，用于選通in0in7上的一路模擬量輸入。ale為地址鎖存允許輸入線(xiàn)，高電平有效。當(dāng)ale線(xiàn)為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將a，b，c三條地址線(xiàn)的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。st為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)st上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st應(yīng)保持低電平。eoc為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)eoc為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。oe為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)呈高阻狀態(tài)。d7d0為

29、數(shù)字量輸出線(xiàn)。clk為時(shí)鐘輸入信號(hào)線(xiàn)。因adc0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500khz。vref(+)，vref()考電壓輸入。adc0809的數(shù)據(jù)輸入輸出公式為： （3.3）其中為模擬電壓輸入，為由輸出的八位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換而成的十進(jìn)制數(shù)。adc0809采用串行數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)通行，用單片機(jī)模擬adc0809的通信時(shí)序，脈沖信號(hào)由單片機(jī)提供。放大濾波后的r、g、b電壓信號(hào)分別通過(guò)adc0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到八位二進(jìn)制信號(hào)分別輸入p0-p2口，其電路圖如圖3.8所示。圖3.8a/d轉(zhuǎn)換電路3.6信息處理在顏色檢測(cè)系統(tǒng)中，單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

30、它不但控制著整個(gè)系統(tǒng)工作的時(shí)序，而且還要對(duì)采集傳輸?shù)狡鋬?nèi)部的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行即時(shí)處理，同時(shí)還要將檢測(cè)的結(jié)果顯示出來(lái)。綜合經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，選擇了stc89c52單片機(jī)。stc89c52單片機(jī)大多采用雙列直插dip封裝，共40個(gè)引腳，40個(gè)引腳大致可分為4類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和i/o引腳。89c51單片機(jī)的主要引腳功能介紹如下，引腳圖如圖3.9所示：圖3.9stc89c52單片機(jī)引腳圖（1）電源vcc芯片電源，接+5v；vss接地端。（2）時(shí)鐘xtal1、xtal2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)外接石英晶體。（3）控制線(xiàn)rst：復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器工作時(shí)，在r

31、st上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將單片機(jī)復(fù)位。：片外程序存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)允許信號(hào)，低電平有效。=1，選擇片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；=0，則程序存儲(chǔ)器全部在片外，而不管片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器。ale/prog：地址鎖存允許信號(hào)輸出。ale以1/6振蕩頻率的固定速率輸出，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用作外部定時(shí)脈沖。：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。（4）i/o引腳stc89c52共有4個(gè)8位并行i/o端口，共32個(gè)引腳。其中，p3.0與p3.1分別為串行輸入口和串行輸出口。下面是單片機(jī)串行口方面的介紹。單片機(jī)的串行口是一個(gè)可編程全雙工的通信接口，具有uart（通用異步收發(fā)器）的全部功能，能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與

32、接收，也可作為同步移位寄存器使用。它主要由兩個(gè)獨(dú)立的串行數(shù)據(jù)緩沖器sbuf（一個(gè)發(fā)送緩沖寄存器，一個(gè)接收緩沖寄存器）和發(fā)送控制器、接收控制器、輸入移位寄存器及若干控制們電路組成。單片機(jī)可通過(guò)特殊功能寄存器sbuf對(duì)串行接收或串行發(fā)送寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，兩個(gè)寄存器共用一個(gè)地址99h。一共有4種串行口方式，詳細(xì)介紹如下。（1）方式0。方式0時(shí)，串行口為同步移位寄存器的輸入/輸出方式，主要用于擴(kuò)展并行輸入或輸出口。數(shù)據(jù)有rxd（p3.0）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖有txd（p3.1）引腳輸入。發(fā)送和接受均為8位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后，波特率為。（2）方式1。方式1是10位數(shù)據(jù)的異步通信口，其中1位起

33、始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。txd（p3.1）為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，rxd（p3.0）為數(shù)據(jù)接收引腳。其傳輸波特率是可變的，對(duì)于單片機(jī)，波特率由定時(shí)器1的溢出率決定。（3）方式2，3。方式2，3時(shí)為11位數(shù)據(jù)的異步通信口。txd（p3.1）為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，rxd（p3.0）為數(shù)據(jù)接收引腳。這兩種方式下，起始位1位，數(shù)據(jù)位9位，停止位1位，一幀數(shù)據(jù)為11位。方式2的波特率固定為晶振頻率的1/64或1/32，方式3的波特率由定時(shí)器t1的溢出率決定。方式2和方式3的差別僅在于波特率的選取方式不同，在這兩種方式下，接收到的停止位與sbuf，rb8及ri都無(wú)關(guān)。3.6.1 單片機(jī)資源分配單片機(jī)的端口資源主要

34、分配給色敏探測(cè)器和lcd液晶顯示，由于色敏探測(cè)器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸出的是八位串行信號(hào)，需要與是3個(gè)i/o口進(jìn)行連接，lcd液晶顯示也需要與2個(gè)i/o口連接。而stc89c52單片機(jī)只有4個(gè)i/o接口，因此需要用兩片單片機(jī)進(jìn)行雙機(jī)通信。主機(jī)的p0-p2口分別與r、g、b三路信號(hào)連接，從機(jī)的p0、p2口與lcd1602連接，其電路原理圖如圖3.10所示。圖3.10單片機(jī)連接原理圖3.6.2 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，復(fù)位后單片從頭開(kāi)始執(zhí)行程序。常態(tài)時(shí)為低電平，復(fù)位時(shí)為高電平。這里采取手動(dòng)按鈕復(fù)位，在復(fù)位端rst端和正電源之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)按下按鈕時(shí)，高電平就會(huì)直接加到rst端。當(dāng)程序運(yùn)行

35、出錯(cuò)或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，需按復(fù)位鍵來(lái)重新啟動(dòng)。其電路原理圖如圖3.11所示。圖3.11復(fù)位電路原理圖3.6.3時(shí)鐘電路在單片機(jī)內(nèi)帶有時(shí)鐘電路，因此，只需要在片外通過(guò)xtal1和xtal2引腳接入定時(shí)控制元件（晶體振蕩器和電容），即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反省放大器，而在芯片的外部，xtal1和xtal2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。本設(shè)計(jì)采用的晶體振蕩器的頻率為12mhz，ale引腳上的信號(hào)輸出是時(shí)鐘信號(hào)的6分頻，為2mhz。其電路原理圖如圖3.12所示。圖3.12時(shí)鐘電路原理圖3.6.4 分頻電路由于adc0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須

36、由外界提供，通常使用頻率為500khz。而ale端輸出的頻率為2mhz，不滿(mǎn)足要求，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)四分頻電路。本設(shè)計(jì)采用74ls74芯片，這是一個(gè)雙d觸發(fā)器，可用作寄存器，移位寄存器，振蕩器，單穩(wěn)態(tài)，分頻計(jì)數(shù)器。其電路原理圖如圖3.13所示。圖3.13四分頻電路原理圖3.6.5 雙機(jī)通信由于單片機(jī)資源無(wú)法滿(mǎn)足要求，因此本設(shè)計(jì)采取雙機(jī)通信。主機(jī)對(duì)輸入的三路信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果傳送給從機(jī)，從機(jī)顯示顏色探測(cè)結(jié)果。本設(shè)計(jì)直接將主機(jī)的txd端接從機(jī)的rxd端，主機(jī)的rxd端接從機(jī)的txd端。兩個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)必須要共地，即把它們的系統(tǒng)電源地線(xiàn)連接在一起，這樣兩者才能統(tǒng)一地被系統(tǒng)識(shí)別，還有一點(diǎn)需要注意的是

37、，兩單片機(jī)通信時(shí)應(yīng)使用相同的串口方式，必須保證兩單片機(jī)系統(tǒng)的通信波特率完全一致，否則必定收不到正確的數(shù)據(jù)。通常在做單片機(jī)與單片機(jī)串口通信時(shí)采用的是串口方式1。這里，兩單片機(jī)都使用串口方式1，串口波特率為9600bps。3.7 lcd液晶顯示lcd1602是216字符型液晶顯示模塊，可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，不能顯示漢字，為5v電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，并且只有并行接口，無(wú)串行接口。其引腳圖如圖3.14所示。圖3.14lcd1602顯示屏引腳圖第1腳：為電源地。第2腳：為+5v電源。第3腳：為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接地時(shí)對(duì)比度最高，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱。使用時(shí)用一個(gè)10k的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度。第4

38、腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器接主單片機(jī)的p2.0口。第5腳：rw為讀寫(xiě)選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。由于我們只寫(xiě)數(shù)據(jù)進(jìn)顯示屏，因此接地。第6腳：e為使能端，當(dāng)e為高電平時(shí)讀取液晶模塊的信息，當(dāng)e為高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行寫(xiě)操作。第7-14腳：d0-d7為8位雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)，接從單片機(jī)的p0端。第15腳：bla為背光源正極。第16腳：blk為背光源負(fù)極。由于單片機(jī)p0口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，因此我們須在外部加一個(gè)排阻。其電路原理圖如圖3.15所示。圖3.15lcd液晶顯示原理圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)rgb230色敏探測(cè)器檢測(cè)三原色信號(hào)r、

39、g、b，同時(shí)檢測(cè)光強(qiáng)信號(hào)。顏色檢測(cè)中可根據(jù)三原色與光強(qiáng)之比準(zhǔn)確判斷顏色。這樣考慮了光強(qiáng)的因素，就可以消除被測(cè)物體與傳感器距離變化和外界光強(qiáng)大小變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，能夠提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。為了提高軟件功能，增強(qiáng)可移植量，減小程序量，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，采用了多子程序的辦法，將功能相同又使用較多的程序設(shè)計(jì)成可任意調(diào)用的子程序。 4.1 程序流程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)軟件需要完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)對(duì)比及顏色結(jié)果顯示。其程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1 程序流程圖顏色探測(cè)系統(tǒng)軟件主程序主要包括顏色檢測(cè)子程序，顏色匹配字程序和lcd液晶顯示子程序。其中，顏色檢測(cè)子程序用于獲取所測(cè)顏色的r、g、b三原色分量，顏色匹配子程序

40、用于將所測(cè)得的三原色值與顏色庫(kù)中的已知顏色值進(jìn)行匹配，lcd液晶顯示子程序用于顯示顏色檢測(cè)結(jié)果。4.2 算法設(shè)計(jì)由于此次設(shè)計(jì)只檢測(cè)少量的顏色，因此采用查表的方法來(lái)檢測(cè)顏色。本設(shè)計(jì)在主單片機(jī)和從單片機(jī)中分別建立一個(gè)二維數(shù)組顏色數(shù)據(jù)庫(kù)，其中主單片機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色的r、g、b參考值，從單片機(jī)存儲(chǔ)紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色的英文字符串，兩個(gè)單片機(jī)每行所對(duì)應(yīng)的顏色相同。單片機(jī)從色敏探測(cè)器讀取rgb數(shù)據(jù)，并與預(yù)先存儲(chǔ)的顏色數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，得到最接近的顏色。其表達(dá)式如下： （4.1）其中，ured=；ugreen=；ublue=；red=；green=；blue=；，為未知顏色傳感器值；，為參考顏色傳感

41、器值。rgb數(shù)據(jù)與三路電壓存在以下關(guān)系： (4.2)所有顏色存儲(chǔ)在單片機(jī)顏色庫(kù)中的數(shù)據(jù)都是3字節(jié)，r、g、b參考值均為1字節(jié)。在單片機(jī)每個(gè)比較周期內(nèi)，由rgb230色敏探測(cè)器采集到的數(shù)據(jù)與顏色庫(kù)的各個(gè)顏色代入式（4.1）進(jìn)行匹配運(yùn)算，距離最近的顏色即被判定為此時(shí)色敏探測(cè)器所探測(cè)的顏色。 4.3 顏色檢測(cè)子程序顏色檢測(cè)子程序用于獲取所測(cè)顏色的三原色值，首先按照adc0809芯片規(guī)定的時(shí)序來(lái)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在得到三路模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果后，獲得所測(cè)顏色的三基色紅、藍(lán)、綠顏色值依次為x，y，z。單片機(jī)直接獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算得出測(cè)量結(jié)果輸出。4.4 顏色匹配子程序?qū)㈩伾珯z測(cè)子程序中獲得的所測(cè)顏色的三原色值

42、與顏色庫(kù)中的顏色值相匹配，具體方法為: 將測(cè)得的三原色的比例與顏色庫(kù)中每種顏色的三原色的比例相減并將結(jié)果取絕對(duì)值，差值絕對(duì)值最小對(duì)應(yīng)的顏色庫(kù)中的顏色被判定為測(cè)得的顏色，即匹配成功。主單片機(jī)將匹配成功顏色所在的行數(shù)由發(fā)送子程序void send(intk_num)通過(guò)特殊功能移位寄存器sbuf傳送給從單片機(jī)。 4.5 液晶顯示子程序液晶顯示子程序?qū)崿F(xiàn)的功能是將顏色庫(kù)匹配成功的顏色顯示在lcd1608液晶顯示屏上。首先通過(guò)初始化函數(shù)void init()對(duì)液晶顯示屏進(jìn)行初始化，從單片機(jī)接收主單片機(jī)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并顯示對(duì)應(yīng)的顏色，通過(guò)寫(xiě)命令函數(shù)void write_com(uchar com)與寫(xiě)

43、數(shù)據(jù)函數(shù)void write_data(uchar data)將結(jié)果顯示在lcd1608液晶顯示屏上，如探測(cè)物體的顏色為綠色，則液晶顯示屏上顯示“green”。第5章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析前幾章對(duì)硬件設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和討論，本章將對(duì)硬件、軟件進(jìn)行調(diào)試，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化方案。5.1 系統(tǒng)軟硬件測(cè)試將設(shè)計(jì)好的電路搭在面包板上，其實(shí)物效果圖如圖5.1所示。將傳感器、白光led補(bǔ)光、i/v變換、電壓放大、a/d轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理和lcd顯示這七個(gè)模塊進(jìn)行級(jí)聯(lián)調(diào)試，保證每一個(gè)模塊都能正常工作。圖5.1實(shí)物效果圖要保證整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作，首先要先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色卡紙進(jìn)行顏色采集，將對(duì)應(yīng)顏色的

44、r、g、b值存入單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)顏色庫(kù)當(dāng)中。這需要準(zhǔn)備三組8路led燈并聯(lián)，每個(gè)led燈串聯(lián)上一個(gè)電阻并共地，并將三路數(shù)字信號(hào)分別接入三組led燈中。由于顏色傳感器要避免外界光線(xiàn)的干擾，整個(gè)系統(tǒng)需置于暗室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將標(biāo)準(zhǔn)的紅、綠、藍(lán)色卡紙放在rgb230色敏探測(cè)器上方，接通電源，觀(guān)察并記錄led燈的亮暗情況，將它存入顏色庫(kù)當(dāng)中。顏色入庫(kù)各顏色數(shù)據(jù)如表5.1所示。表5.1為顏色入庫(kù)各顏色rgb值顏色rgb紅色0xbb0x370x1e綠色0x190x330x17藍(lán)色0x2b0x530x6e本設(shè)計(jì)的測(cè)色過(guò)程很簡(jiǎn)單，具體操作如下：首先將整個(gè)電路放置于暗室當(dāng)中，接通電源，將彩色紙板放在rgb230色敏探測(cè)器

45、上方，觀(guān)察lcd1602的顯示即可。5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析按照測(cè)試要求分別對(duì)紅、綠、藍(lán)3種卡紙進(jìn)行顏色識(shí)別，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，系統(tǒng)可準(zhǔn)確辨別3種卡紙的顏色，系統(tǒng)達(dá)到了對(duì)不同顏色快速、有效識(shí)別的功能。除此之外，若對(duì)偏向某種顏色的卡紙進(jìn)行檢測(cè)，lcd液晶顯示屏也會(huì)顯示對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)顏色的英文。紅、綠、藍(lán)三種顏色卡紙檢測(cè)結(jié)果分別如圖5.2，圖5.3，圖5.4所示。圖5.2 紅色卡紙檢測(cè)結(jié)果圖5.3 綠色卡紙檢測(cè)結(jié)果圖5.3 藍(lán)色卡紙檢測(cè)結(jié)果5.3 影響測(cè)量結(jié)果因素 確定物體的顏色需要知道三原色刺激值，影響顏色檢測(cè)準(zhǔn)確度的參數(shù)主要有照射光、物體反射、光源方位、觀(guān)測(cè)方位和傳感器特性等，任何一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化都會(huì)導(dǎo)致顏

46、色檢測(cè)結(jié)果發(fā)生變化。（1）光源的影響照射光包含有太陽(yáng)光和外界雜散光，太陽(yáng)照射角度、云層厚度和其它天氣條件都會(huì)導(dǎo)致照射光發(fā)生變化，從而導(dǎo)致被測(cè)物體顏色發(fā)生變化。為彌補(bǔ)光源變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，judd等人在1964年提出了照射光修正模型，但盡管如此，照射光引起物體顏色檢測(cè)的誤差仍不容忽視。（2）光源方位和觀(guān)測(cè)方位的影響光源方位，也就是被測(cè)物體指向光源的法線(xiàn)方向，它決定了有多少太陽(yáng)光或外界雜散光作為入射光。觀(guān)測(cè)方位是指被測(cè)物體指向傳感器的法線(xiàn)方向，它決定了反射到傳感器中的光強(qiáng)。（3）被測(cè)物表面反射狀況的影響傳感器探頭與被測(cè)物之間的距離影響著輸出信號(hào)，可能會(huì)造成不同顏色信號(hào)的交叉,形成測(cè)量誤差,所以存

47、在某一最佳距離對(duì)輸出特性影響最小，以保證顏色與輸出信號(hào)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。被測(cè)物表面的較明顯凹凸區(qū)域也會(huì)給輸出信號(hào)帶來(lái)較大的誤差。為此，phong，shafer和nayar等人先后提出了反射模型以彌補(bǔ)測(cè)量誤差。第6章 結(jié)論本系統(tǒng)使用的rgb230色敏探測(cè)器與stc89c52單片機(jī)結(jié)合的顏色探測(cè)系統(tǒng)可簡(jiǎn)便快速地得到被測(cè)顏色的顏色信息，將顏色顯示在液晶顯示屏上。本文通過(guò)建立顏色識(shí)別系統(tǒng)的模型，推算出顏色識(shí)別的算法。同時(shí)給出相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)電路、軟件流程圖，有效提高系統(tǒng)對(duì)顏色的辨識(shí)能力，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，系統(tǒng)達(dá)到了對(duì)不同顏色快速、準(zhǔn)確識(shí)別的功能。很多文獻(xiàn)給出的都只能得出待測(cè)物體顏色的rgb值，而本文能夠得

48、出待測(cè)物體顏色的具體顏色信息，直接將該顏色的英文顯示在液晶顯示屏上，相對(duì)來(lái)說(shuō)更加直觀(guān)適用。但在系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)過(guò)程也存在很多不足：色彩識(shí)別的核心難點(diǎn)就是顏色測(cè)量的算法設(shè)計(jì)，它很大程度上決定了顏色探測(cè)系統(tǒng)的識(shí)別精度。沒(méi)有對(duì)所測(cè)色彩進(jìn)行過(guò)多的色彩區(qū)分。在以后的工作中需要對(duì)色彩空間進(jìn)行劃分，規(guī)劃出不同的色彩區(qū)間，以便可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的色彩識(shí)別。本文采用的是stc89c52單片機(jī)，由于管腳的限制，需要兩片單片機(jī)才能完成工作，這使得電路設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，因此可以采用stm32微處理器來(lái)進(jìn)行控制，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。本系統(tǒng)只能在暗室中工作，因此程序還有待于進(jìn)一步優(yōu)化完善，以應(yīng)對(duì)更多的識(shí)別場(chǎng)合及情況，以增強(qiáng)通用性。參考文獻(xiàn)1徐

49、紅.主觀(guān)評(píng)價(jià)法在顏色研究中的應(yīng)用j.光學(xué)技術(shù).1995,1:31-32.2牟晶晶.工業(yè)在線(xiàn)顏色測(cè)量方法及系統(tǒng)的研究d.杭州:浙江大學(xué),2006.3杜春玲,張唏,葛蕾.顏色測(cè)量?jī)x器及其發(fā)展j.現(xiàn)代儀器.2005,31(3):56-57.4季峰,陳炳若,王嵩.基于單片機(jī)的顏色識(shí)別系統(tǒng)j.測(cè)控技術(shù).2004,23(4) :26-28.5孫濤,耿麗華,李子楊等.基于fpga與色敏傳感器的顏色識(shí)別系統(tǒng)j.單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)應(yīng)用.2009(8) :42-45.6胡威捷,湯順青,朱正芳.現(xiàn)代顏色技術(shù)原理及應(yīng)用m.北京:北京理工大學(xué)出版社,2007.7hugh s.fairman.the cielab reve

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