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arduino学习笔记34 - Arduino uno + Color sensor(颜色传感器) 演示实验

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发表于 2012-4-17 13:52:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
        混论坛的,大家都想看到一些平时看不到的东西,我自己也是一样,很想找的东西,偏偏找不到,可能是因为是机密吧,我个人觉得,其实想多学习点,还是建议多分享结果才会好一点。今天我把我调试成功的颜色传感器模块写出来给大家看看,互相学习。也希望各位创客能把自己好的东西而不失商业机密的拿出来给坛友学习学习。

TCS230识别颜色的原理:

    TCS230这种可编程的彩色光到频率转换器适合于色度计测量应用领域,如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制和色彩配合。本文以 TCS230 在液体颜色识别中的应用为例,介绍它的具体使用。在开始介绍TCS230 的颜色识别前,先来了解一些光与颜色的知识。
2、 三原色的感应原理
    通常所看到的物体的颜色,实际上是物体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应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的,也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知,各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。
3、 TCS230识别颜色的原理
    由上面的三原色感应原理可知,如果知道构成各种颜色的三原色的值,就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS230 来说,当选定一个颜色滤波器时,它只允许某种特定的原色通过,阻止其它原色的通过。例如:当选择红色滤波器时,入射光中只有红色可以通过,蓝色和绿色都被阻止,这样就可以得到红色光的光强;同理,选择其它的滤波器,就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个值,就可以分析投射到TCS230 传感器上的光的颜色。
4、白平衡和颜色识别原理
     白平衡就是告诉系统什么是白色。从理论上讲,白色是由等量的红色、绿色和蓝色混合而成的;但实际上,白色中的三原色并不完全相等,并且对于TCS230 的光传感器来说,它对这三种基本色的敏感性是不相同的,导致TCS230 的RGB 输出并不相等,因此在测试前必须进行白平衡调整,使得TCS230 对所检测的“白色”中的三原色是相等的。进行白平衡调整是为后续的颜色识别作准备。在本装置中,白平衡调整的具体步骤和方法如下:将空的试管放置在传感器的上方,试管的上方放置一个白色的光源,使入射光能够穿过试管照射到TCS230 上;根据前面所介绍的方法,依次选通红色、绿色和蓝色滤波器,分别测得红色、绿色和蓝色的值,然后就可计算出需要的三个调整参数。
当用TCS230 识别颜色时,就用这三个参数对所测颜色的R 、G 和B 进行调整。这里有两种方法来计算调整参数:①依次选通三种颜色的滤波器,然后对 TCS230的输出脉冲依次进行计数。当计数到255 时停止计数,分别计算每个通道所用的时间。这些时间对应于实际测试时TCS230 每种滤波器所采用的时间基准,在这段时间内所测得的脉冲数就是所对应的R 、G 和B 的值。②设置定时器为一固定时间(例如10ms ),然后选通三种颜色的滤波器,计算这段时间内 TCS230 的输出脉冲数,计算出一个比例因子,通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为255。在实际测试时,使用同样的时间进行计数,把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子,然后就可以得到所对应的 R 、G 和B 的值


使用本模块的结果都是基于白平衡而工作的!
模块上有10个引脚,其中GND和LED这两个引脚是用跳线帽直接连在一起的。剩下的就是有VCC、GND、OE、S0、S1、S2、S3、OUT!
现说一下这个颜色传感器模块与Arduino UNO 连在一起的接法!

Arduino UNO                                Color Sensor
Digital 6                 -                     S0
Digital 5                 -                     S1  
Digital 4                 -                    S2
Digital 3                 -                     S3
Digital 2                 -                     OUT
VCC                      -                     VCC
GND                      -                    GND
这样就可以把线接好了,接下来就是把程序下载进Arduino UNO里进去测试。
  1. #include <TimerOne.h>

  2. #define S0     6   // Please notice the Pin's define
  3. #define S1     5
  4. #define S2     4
  5. #define S3     3
  6. #define OUT    2

  7. int   g_count = 0;    // count the frequecy
  8. int   g_array[3];     // store the RGB value
  9. int   g_flag = 0;     // filter of RGB queue
  10. float g_SF[3];        // save the RGB Scale factor


  11. // Init TSC230 and setting Frequency.
  12. void TSC_Init()
  13. {
  14.   pinMode(S0, OUTPUT);
  15.   pinMode(S1, OUTPUT);
  16.   pinMode(S2, OUTPUT);
  17.   pinMode(S3, OUTPUT);
  18.   pinMode(OUT, INPUT);

  19.   digitalWrite(S0, LOW);  // OUTPUT FREQUENCY SCALING 2%
  20.   digitalWrite(S1, HIGH);
  21. }

  22. // Select the filter color
  23. void TSC_FilterColor(int Level01, int Level02)
  24. {
  25.   if(Level01 != 0)
  26.     Level01 = HIGH;

  27.   if(Level02 != 0)
  28.     Level02 = HIGH;

  29.   digitalWrite(S2, Level01);
  30.   digitalWrite(S3, Level02);
  31. }

  32. void TSC_Count()
  33. {
  34.   g_count ++ ;
  35. }

  36. void TSC_Callback()
  37. {
  38.   switch(g_flag)
  39.   {
  40.     case 0:
  41.          Serial.println("->WB Start");
  42.          TSC_WB(LOW, LOW);              //Filter without Red
  43.          break;
  44.     case 1:
  45.          Serial.print("->Frequency R=");
  46.          Serial.println(g_count);
  47.          g_array[0] = g_count;
  48.          TSC_WB(HIGH, HIGH);            //Filter without Green
  49.          break;
  50.     case 2:
  51.          Serial.print("->Frequency G=");
  52.          Serial.println(g_count);
  53.          g_array[1] = g_count;
  54.          TSC_WB(LOW, HIGH);             //Filter without Blue
  55.          break;

  56.     case 3:
  57.          Serial.print("->Frequency B=");
  58.          Serial.println(g_count);
  59.          Serial.println("->WB End");
  60.          g_array[2] = g_count;
  61.          TSC_WB(HIGH, LOW);             //Clear(no filter)   
  62.          break;
  63.    default:
  64.          g_count = 0;
  65.          break;
  66.   }
  67. }

  68. void TSC_WB(int Level0, int Level1)      //White Balance
  69. {
  70.   g_count = 0;
  71.   g_flag ++;
  72.   TSC_FilterColor(Level0, Level1);
  73.   Timer1.setPeriod(1000000);             // set 1s period
  74. }

  75. void setup()
  76. {
  77.   TSC_Init();
  78.   Serial.begin(9600);
  79.   Timer1.initialize();             // defaulte is 1s
  80.   Timer1.attachInterrupt(TSC_Callback);  
  81.   attachInterrupt(0, TSC_Count, RISING);  

  82.   delay(4000);

  83.   for(int i=0; i<3; i++)
  84.     Serial.println(g_array[i]);

  85.   g_SF[0] = 255.0/ g_array[0];     //R Scale factor
  86.   g_SF[1] = 255.0/ g_array[1] ;    //G Scale factor
  87.   g_SF[2] = 255.0/ g_array[2] ;    //B Scale factor

  88.   Serial.println(g_SF[0]);
  89.   Serial.println(g_SF[1]);
  90.   Serial.println(g_SF[2]);

  91. }

  92. void loop()
  93. {
  94.    g_flag = 0;
  95.    for(int i=0; i<3; i++)
  96.     Serial.println(int(g_array[i] * g_SF[i]));
  97.    delay(4000);

  98. }
复制代码
注意,在用IDE进行程序下载时,记得把板子的型号给选对,COM口也要选对,这样才会可以顺利的进行成功!

以下是我测试的实验结果:

2.jpg
1.jpg

以下是程序中需要到的库函数:
TimerOne.rar (2.75 KB, 下载次数: 2258)
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发表于 2016-4-4 16:12:26 | 显示全部楼层
敬礼楼主  但是请问楼主
完全一样的代码输入 arduino编辑器 中为什么显示
stray '\302' in program
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 楼主| 发表于 2012-4-17 13:53:03 | 显示全部楼层
坐下来看大家的测评!
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发表于 2012-4-17 16:20:02 | 显示全部楼层
好帖,果断精华!
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发表于 2012-4-17 21:23:28 | 显示全部楼层
那个TCS230贵吗?
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发表于 2012-4-17 21:58:03 | 显示全部楼层
哇塞,这个好。。。我有一个一样的传感器,买回来后一直没时间玩,有帖子。。。就方便了
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发表于 2012-4-19 09:30:51 | 显示全部楼层
randy威武
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发表于 2012-4-19 21:38:33 | 显示全部楼层
randy威武,牛啊!
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发表于 2012-4-19 22:01:12 | 显示全部楼层
貌似可以取色然后混色。能玩的很高端。。。。
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 楼主| 发表于 2012-4-20 08:35:36 | 显示全部楼层
迷你强 发表于 2012-4-19 22:01
貌似可以取色然后混色。能玩的很高端。。。。

应该吧,我也没深入的研究,目前只是会用而已,欢迎大家一起玩!
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发表于 2012-5-30 13:57:27 | 显示全部楼层
请问TimerOne.rar要怎么用啊?还有程序中的 'Timer1' was not declared in this scope.怎么解决啊
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 楼主| 发表于 2012-5-30 16:13:50 | 显示全部楼层
新青年 发表于 2012-5-30 13:57
请问TimerOne.rar要怎么用啊?还有程序中的 'Timer1' was not declared in this scope.怎么解决啊

你下载我提供的库,没有编译成功吗?把你的错误贴出来!
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发表于 2012-5-31 09:18:09 | 显示全部楼层
程序调出来了,但是三种颜色都显示0,问题可能出在哪呢?程序没有问题。
未命名.jpg
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 楼主| 发表于 2012-5-31 09:49:30 | 显示全部楼层
新青年 发表于 2012-5-31 09:18
程序调出来了,但是三种颜色都显示0,问题可能出在哪呢?程序没有问题。

首先你用这个颜色传感器之前,需要调一下白平衡,接着就是接线的问题,按照我帖子里的接线方法接好,实际接到Arduino板子上的线是否和程序里定义的引脚一样了!
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发表于 2012-5-31 10:26:58 | 显示全部楼层
白平衡具体怎么调?
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 楼主| 发表于 2012-5-31 12:08:39 | 显示全部楼层
新青年 发表于 2012-5-31 10:26
白平衡具体怎么调?

可以这么讲,你在点亮传感器模块上面的灯时,用一张白纸盖在灯上面,就可以进行白平衡调节了,仔细看帖子,原理,或者去白度一下,更好!
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