1 .TCS230芯片的结构框图与特点:
TCS230是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上，同时在单一芯片上集成了红绿蓝（RGB）三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器，TCS230的输出信号是数字量，可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接，由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度，因而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单，图1是TCS230的引脚和功能框图。
图1中，TCS230采用8引脚的SOIC表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管，这些二极管分为四种类型，其16个光电二极管带有红色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器，其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息，这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器，该传感器的典型输出频率范围从2Hz－500kHz，用户还可以通过两个可编程引脚来选择100％、20％或2％的输出比例因子，或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它的适应能力。例如，当使用低速的频率计数器时，就可以选择小的定标值，使TCS230的输出频率和计数器相匹配。
从图1可知：当入射光投射到TCS230上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波（占空比是50％），不同的颜色和光强对应不同频率的方波；还可以通过输出定标控制引脚S0、S1，选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。
下面简要介绍TCS230芯片各个引脚的功能及它的一些组合选项。
S0、S1用于选择输出比例因子或电源关断模式；S2、S3用于选择滤波器的类型；OE反是频率输出使能引脚，可以控制输出的状态，当有多个芯片引脚共用微处理器的输出引脚时，也可以作为片选信号，OUT是频率输出引脚，GND是芯片的接地引脚，VCC为芯片提供工作电压，表1是S0、S1及S2、S3的可用组合。
2 .TCS230识别颜色的原理
由上面的介绍可知，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。下面以TCS230在液体颜色识别中的应用为例，介绍它的具体使用。首先了解一些光与颜色的知识。
（1）三原色的感应原理
通常所看到的物体颜色，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。
（2）TCS230识别颜色的原理
由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，阻止其他原色的通过。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；同时，选择其他的滤波器，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。
（3）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3个调整参数。
当TCS230识别颜色时，就用这3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，室外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。
3 应用中需要注意的问题
1、颜色识别时要避免外界光线的干扰，否则会影响颜色识别的结果，最好把传感器、光源等放置在一个密闭、无反射的箱子中进行测试。
2、对光源没有特殊的要求，但是光源发出的光要尽量集中，否则会造成传感器之间的相互干扰。
3、当第1次使用TCS230时，或TCS230识别模块重启、更换光源等情况时，都需要进行白平衡调整。
main()
{
P0=0xff;
TMOD=0x51;//设定T0以工作方式1定时10毫秒
// LCMInit();//LCD初始
baipingheng();//上电时先白平衡一次
while(1)
{
celiang();//颜色测试
if (tab1[rb/16]>=tab1[gb/16]) //红色
{
P1=0xfe;
}
if( tab1[gb/16]>=tab1[bb/16]) //绿色
{
// LED2=0;
P1=0xfd;
}
if(tab1[bb/16]>=tab1[rb/16]) //蓝色
{
// LED3=0;
P1=0xfb;
}
DelayMs(250);//每隔0.25秒测试一次颜色
}
}
//******************************************************
//白平衡子程序
void celiang()
{
//*********求R值************************************
TH0=(65536-10000)/256;
TL0=(65536-10000)%256;
TH1=0;
TL1=0;
tcs230_s2=0;
tcs230_s3=0;//选择红色滤光器
tcs230_en=0;
TR0=1;//10毫秒开始计时
TR1=1;//开始计数
while(TF0==0);//等待定时器溢出
TF0=0;//清楚定时器0溢出标志
TR0=0;//关闭定时0
TR1=0;
rb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*255/ryz;
if(rb>255)rb=255;//判断RGB值是否合法
//***********求B值**************************************
TH0=(65536-10000)/256;
TL0=(65536-10000)%256;
TH1=0;
TL1=0;
tcs230_s2=0;
tcs230_s3=1;//选择蓝色滤光器
TR0=1;//10毫秒开始计时
TR1=1;//开始计数
while(TF0==0);//等待定时器溢出
TF0=0;//清楚定时器0溢出标志
TR0=0;//关闭定时0
TR1=0;
bb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*255/byz;
if(bb>255)bb=255;//判断RGB值是否合法
//***********求G值**************************************
TH0=(65536-10000)/256;
TL0=(65536-10000)%256;
TH1=0;
TL1=0;
tcs230_s2=1;
tcs230_s3=1;//选择绿色滤光器
TR0=1;//10毫秒开始计时
TR1=1;//开始计数
while(TF0==0);//等待定时器溢出
TF0=0;//清楚定时器0溢出标志
TR0=0;//关闭定时0
TR1=0;
tcs230_en=1;
gb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*255/gyz;
if(gb>255)gb=255;//判断RGB值是否合法
}
全部资料51hei下载地址：
TCS230颜色识别(c51)_带白平衡.rar
(5.05 MB, 下载次数: 174)
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