一种颜色比例分析与调制系统开题报告
2022-01-11 05:01
全文总字数：3363字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
- 现代科技的发展使得目前很多工业生产实现了高速化、自动化和智能化，颜色识别在科技不发达的情况下通常由人来承担，对物体的颜色进行辨别是人类的本能反应。但由于一些主客观因素的影响，就带来了效率低、出错率高、可靠性差等问题。与此同时，在一些需要特定的灯光或颜色效果的场景下，如果不同的颜色都具有各自的发光源，那么发光源的数量巨大，成本较高，利用三原色的调制将有效地解决这一问题。
- 为此，颜色识别与调制技术应运而生。例如，通过检测高温物体的颜色测量其温度、检测蔬菜瓜果的成色判断其是否成熟、分析纸币的颜色对不同面额的纸币进行分拣等。应用颜色识别技术可以有效地提高生产效率、提升生活质量，具有巨大的经济效益和广阔的研究前景。
国内外研究现状
- TCS230是美国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，同时在芯片上还集成了红、绿、蓝(RGB)3种原色的滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器。输出为数字量，可直接与微处理器连接，不需要外接A／D转换电路，使用方便，且分辨率高，响应速度块，有较强的抗干扰能力，使用范围广泛。
- 德国MAZET公司推出的MTCSiCS颜色传感器，不仅能够实现色彩的识别与检测，还具有高精度的三原色测量，是对光源系统测量的较好的解决方案。而且，在外部温度环境变化的情况下，该传感器的测量精度基本不会受到影响。同时，色标传感器ELTROTEC也可以感知色彩的差异，并且具有良好的抗干扰能力、响应速度快、灵敏度高。
- 国内的上海申方源仪器公司推出的HP-200型便携式颜色色差仪观测视角为CIE规定的10视角，该颜色色差仪可以采用3种光源对被测物体进行检测分析，该颜色色差仪自身可对被测物体进行同色异谱数据的研究分析。
- 火狐公司生产的一种最小三原色传感器是MCS颜色传感器，它通过高质量的滤波器提高测量精度，以三种颜色同步记录加快反应速度，而且小尺寸设计灵活便捷。
2. 研究的基本内容
- 了解颜色传感器tcs230的性能，理解颜色识别的原理，熟悉单片机stm32f4的编程平台。
- 检查并测试各部分硬件电路的功能是否正常，连接各硬件模块并进行安装调试。
- 编写颜色识别程序，完成tcs230颜色传感器对三原色比例的分析，并将rgb值spi协议传输并显示到液晶屏。
- 编写蓝牙模块中断服务程序，实现蓝牙输入指令以控制系统。
- 通过pwm波实现色光调制，完成改变方波占空比的程序设计。
- 进行软件设计与硬件模块配合调试。
- 对本系统进行颜色识别测试和色光调制测试。
- 根据本系统实物以及程序设计进行毕设论文的编写。
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3. 实施方案、进度安排及预期效果
- 本设计基于stm32f407zgt6单片机的颜色识别系统，并采用该单片机作为本系统的主控模块，颜色传感器tcs230作为颜色识别模块，同时将检测的结果显示在tft液晶屏上。手机蓝牙模块键入rgb的值，驱动红绿蓝三种特定光源，调制成相应的色光。本设计的系统框图如下图所示。
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- 进度安排：本学期第1-4周完成设计的系统硬件设计，包括tcs230颜色传感器模块、蓝牙输入模块、tft液晶显示模块、色光调制模块的硬件设计；第5-7周完成本系统的软件设计；第8-11周完成毕业设计论文的撰写；并对系统软硬件不足之处进行完善和修改，按照时间进度进行提交。第12-15周，准备毕业答辩。
- 预期效果：能够测量出颜色比例，将本设计应用于实际产品成色的测量，分析出影响该测量准确度的因素，得出减小误差的改进方法。能够实现色光调制，输入三种颜色的比例实现颜色的变化。
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4. 参考文献
[1] roys.berns．颜色技术原理[m]．李小梅，译．北京：化工业出版社，2002：1-5．
[2] 段志伟，高丙坤，宋金波．基于rgb颜色传感器的油品颜色检测系统设计[j]．化工自动化及仪表，2013，40(8)：982-985．
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