Arduino Uno颜色识别TCS3200传感器使用教程
目录
凌顺实验室(lingshunlab.com)在本实验中介绍TCS3200数字RGB颜色传感器的使用方法,包括工作原理、接线方式、代码实现和实验验证。通过详细的原理解析、直观的接线图、完整的测试程序代码与结果展示,让读者对该传感器有一个系统的理解,并完全掌握它的使用方法。读者可以通过这个教程自主地开发颜色识别的项目,利用TCS3200获取准确的RGB数据,从而实现智能排序、颜色追踪等功能。
实验效果
把色纸放在传感器2CM左右高的地方,可以检测到该物体的RGB值,然后我们通过画板可以检验出颜色是否正确。
在实际环境中,自然光,灯光都有其色温,白色也有不同的颜色偏差。
注意测试前,第一个物体必须是白色的,因为程序先运行白平衡测试,测试后程序计算得出比例因子,之后就可以比较正确的测出其他颜色。
元件说明
TCS3200颜色传感器是一款基于RGB三原色的颜色检测模块。它内含光源和光电传感器,可以发出红、绿、蓝三原色的光,并测量反射光的强度。
通过顺序让三原色光照射被检测物体,测量反射光信号输出的频率,就可以分析出物体对每个原色的吸收情况,进而判定物体的颜色。
该模块输出数字信号,可以直接连接微控制器进行颜色采集。使用简单的控制引脚选择工作模式,通过读取输出脉冲计数,就可以轻松获取物体的RGB值。
TCS3200灵敏度高,对光强变化响应迅速。采用白平衡校准后,可以有效消除光源色温影响,输出稳定的颜色识别结果。
该模块体积小巧,省电效果好,成本低廉。是实现物体颜色检测的理想选择。可广泛应用于智能argsort识、颜色分选、颜色追踪等领域。
引脚说明
引脚名称 | 输入/输出 | 说明 |
---|---|---|
GND(4) | 电源接地。所有电压参考GND | |
OE(3) | 输入 | 启用fo (低电平有效). |
OUT | 输出 | 输出频率(fo). |
S0,S1(1,2) | 输入 | 输出频率缩放选择输入 |
S2,S3(7,8) | 输入 | 光电二极管类型选择输入 |
VDD(5) | 提供电压 |
BOM表
Arduino Uno *1
TSC3200 颜色传感器 *1
面包板 *1
跳线若干
白色物体
红色或各色物体等
接线
Arduino Uno <-----> TSC3200颜色传感器
Pin 6 <-----> S0
Pin 5 <-----> S1
Pin 4 <-----> S2
Pin 3 <-----> S3
Pin 2 <-----> OUT
5V <-----> VCC
GND <-----> GND
安装库
本例程使用到TimerOne库,请更新到Arduino的函数库里
TimerOne 库下载 http://download.csdn.net/detail/ling3ye/9762875
程序代码
// welcome to lingshunlab.com
#include <TimerOne.h> //申明库文件
//把TCS3200颜色传感器各控制引脚连到Arduino数字端口
#define S0 6 //物体表面的反射光越强,TCS3002D内置振荡器产生的方波频率越高,
#define S1 5 //S0和S1的组合决定输出信号频率比例因子,比例因子为2%
//比率因子为TCS3200传感器OUT引脚输出信号频率与其内置振荡器频率之比
#define S2 4 //S2和S3的组合决定让红、绿、蓝,哪种光线通过滤波器
#define S3 3
#define OUT 2 //TCS3200颜色传感器输出信号连接到Arduino中断0引脚,并引发脉冲信号中断
//在中断函数中记录TCS3200输出信号的脉冲个数
#define LED 7 //控制TCS3200颜色传感器是否点亮LED灯
float g_SF[3]; //从TCS3200输出信号的脉冲数转换为RGB标准值的RGB比例因子
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
// 数组用于存储在1s内TCS3200输出信号的脉冲数,它乘以RGB比例因子就是RGB标准值
int g_array[3];
int g_flag = 0; // 滤波器模式选择顺序标志
// 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率与其输出信号频率的比例因子为2%
void TSC_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,哪种光线通过滤波器
void TSC_FilterColor(int Level01, int Level02)
{
if(Level01 != 0)
Level01 = HIGH;
if(Level02 != 0)
Level02 = HIGH;
digitalWrite(S2, Level01);
digitalWrite(S3, Level02);
}
//中断函数,计算TCS3200输出信号的脉冲数
void TSC_Count()
{
g_count ++ ;
}
//定时器中断函数,每1s中断后,把该时间内的红、绿、蓝三种光线通过滤波器时,
//TCS3200输出信号脉冲个数分别存储到数组g_array[3]的相应元素变量中
void TSC_Callback()
{
switch(g_flag)
{
case 0:
Serial.println("->WB Start");
TSC_WB(LOW, LOW); //选择让红色光线通过滤波器的模式
break;
case 1:
Serial.print("->Frequency R=");
Serial.println(g_count); //打印1s内的红光通过滤波器时,TCS3200输出的脉冲个数
g_array[0] = g_count; //存储1s内的红光通过滤波器时,TCS3200输出的脉冲个数
TSC_WB(HIGH, HIGH); //选择让绿色光线通过滤波器的模式
break;
case 2:
Serial.print("->Frequency G=");
Serial.println(g_count); //打印1s内的绿光通过滤波器时,TCS3200输出的脉冲个数
g_array[1] = g_count; //存储1s内的绿光通过滤波器时,TCS3200输出的脉冲个数
TSC_WB(LOW, HIGH); //选择让蓝色光线通过滤波器的模式
break;
case 3:
Serial.print("->Frequency B=");
Serial.println(g_count); //打印1s内的蓝光通过滤波器时,TCS3200输出的脉冲个数
Serial.println("->WB End");
g_array[2] = g_count; //存储1s内的蓝光通过滤波器时,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、蓝三色光分别通过滤波器时如何处理数据的标志
//该函数被TSC_Callback( )调用
void TSC_WB(int Level0, int Level1)
{
g_count = 0; //计数值清零
g_flag ++; //输出信号计数标志
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
void setup()
{
TSC_Init();
Serial.begin(9600); //启动串行通信
Timer1.initialize(); // defaulte is 1s
Timer1.attachInterrupt(TSC_Callback); //设置定时器1的中断,中断调用函数为TSC_Callback()
//设置TCS3200输出信号的上跳沿触发中断,中断调用函数为TSC_Count()
attachInterrupt(0, TSC_Count, RISING);
digitalWrite(LED, HIGH);//点亮LED灯
delay(4000); //延时4s,以等待被测物体红、绿、蓝三色在1s内的TCS3200输出信号脉冲计数
//通过白平衡测试,计算得到白色物体RGB值255与1s内三色光脉冲数的RGB比例因子
g_SF[0] = 255.0/ g_array[0]; //红色光比例因子
g_SF[1] = 255.0/ g_array[1] ; //绿色光比例因子
g_SF[2] = 255.0/ g_array[2] ; //蓝色光比例因子
//打印白平衡后的红、绿、蓝三色的RGB比例因子
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例因子就是RGB标准值
//打印被测物体的RGB值
for(int i=0; i<3; i++)
Serial.println(int(g_array[i] * g_SF[i]));
}
//主程序
void loop()
{
g_flag = 0;
//每获得一次被测物体RGB颜色值需时4s
delay(4000);
//打印出被测物体RGB颜色值
for(int i=0; i<3; i++)
Serial.println(int(g_array[i] * g_SF[i]));
}
**本示例模块没有LED控制的引脚,所以LED 可以不用接