基于TCS3200颜色识别的自动分拣系统_毕业设计论文

基于TCS3200颜色识别的自动分拣系统

目录

摘要 (2)

关键词 (2)

一、前言 (2)

二、系统硬件结构 (3)

（一）、步进电机 (3)

1．定义 (3)

2．特点 (3)

3．原理 (4)

4．实物 (4)

（二）、颜色传感器TCS3200 (4)

1．结构框图 (4)

2．原理 (5)

3．应用中需要注意的问题 (6)

4．引脚功能 (6)

（三）、单片机STC89C52 (7)

1．功能概述 (7)

2．引脚功能及其分布图 (7)

（四）、液晶显示1602 (9)

1．简介 (9)

2．管脚功能 (9)

3．操作控制 (10)

4．实物 (10)

（五）、语音播报WT588D (10)

1．功能概述 (10)

2．引脚分布及实物 (11)

（六）、霍尔开关传感器 (11)

1．原理 (11)

2．电磁特性 (12)

3．产品特点及应用 (13)

4．实物 (13)

（七）、红外线 (13)

1．工作原理 (13)

2．主要应用及实物 (13)

（八）、其它 (14)

三、系统软件示意 (14)

1．系统示意图 (14)

2．软件流程图 (15)

3．算法流程图 (15)

4．编程软件 (16)

5．原理图及PCB (16)

6．核心原理 (17)

四、实验结论 (17)

五、致谢 (18)

六、附录 (18)

参考文献 (22)

基于TCS3200颜色识别的自动分拣系统

（电子信息工程专业091 梁启涛）

摘要：本系统主要是利用自然界的三基色原理，利用颜色传感器采集小球的RGB，

从而利用步进电机的角度旋转对物体进行自动分拣。是以STC89C52为主处理器，以TCS3200作为颜色传感器，以WT588D-16为语音播报模块，用 1602液晶显示器来显示小球的RGB给人以视觉上的辨别，以及霍尔传感器监测步进电机回位与红外线检测是否有小球组成的系统是将电流信号先转换为脉冲频率信号，在转换为数字信号的系统。在人眼的视察能力的基础上，步进能满足工业中精确测量和控制颜色的需要，而且快捷方便，能够准确的获得物体的颜色信息。在工业颜色检测上，拥有广泛的前景。

关键词：颜色传感器TCS3200；RGB；STC89C52；步进电机；脉冲频率信号一、前言

世界上任何物体的颜色都是自然界的三基色红绿蓝按照不同比例构成的，也就是RGB 不同造成的。而在这些颜色中，许多颜色看上去相近，而人眼的直觉又无法识别就很容易造成失误，而且人眼如果长期跟颜色打交道，很容易伤害眼睛，这就需要一套装置设备来代替人工劳动，同时也减小人工操作的失误。根据我们的调查，颜色识别自动分拣在各行各业都有应用：如工厂利用此系统对货物进行划分，药品厂对不同颜色的药品进行归类，生物上利用它对细胞进行检测，生活上利用它检测番茄的成熟度等。这些应用说明此系统有市场前景，所以我们来研究颜色识别自动分拣系统是很有必要的，从而更进一步挖掘它更深层次的应用，市场前景将更为可观。

二、系统硬件结构

（一）、步进电机

1．定义

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

2．特点

（1）一般步进电机的精度为步进角的3%--5%，且不累积。

（2）步进电机外表允许的最高温度。

（3）步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲，磁性材料的退磁点都在130 C以上，有的甚至高达200 C以上，所以步进电机外表温度80 C-90 C完全正常。

（4）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

（5）当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率(或速度)的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

（6）步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。

介绍步进电机的一个技术参数:空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

（7）步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。

3．原理

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，它的的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，控制换相顺序，即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。控制步进电机的速度，即给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

4．实物

（二）、颜色传感器TCS3200

1．结构框图

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。