论文总字数：21773字

摘 要

现代工业化的发展正在往自动化与高效化的方向前进，颜色识别势必会在物体分拣、自动驾驶、医疗诊断、人工智能等多方面运用，颜色自动识别取代人工识别会在效率上有着质的飞跃，因此有着巨大的研究价值。

本文了解了颜色自动识别的技术和应用，研究了色彩模型与颜色传感器，在此基础上实现了基于STM32平台的颜色识别器。系统主要由颜色采集模块、主控模块、显示模块、语音模块构成，实现了对颜色的自动识别和播报，并将R、G、B三个分量的值进行显示。主控芯片使用了STM32F103RC系统板，颜色采集模块使用了TCS3200颜色传感器芯片，显示模块使用了SSD1306芯片驱动的OLED屏，语音模块使用了JQ8900语音芯片。

经过测试，本系统很好地展现了自动化颜色识别的便捷，可以在生产中代替人工进行必要的颜色判断，极大地提高工作效率，有着很好的发展前景。

关键词：颜色识别 颜色传感器 RGB颜色模型

Design and Manufacture of Color Recognizer

Abstract

The development of modern industrialization is moving towards the direction of automation and high efficiency. With the development of modern industrialization, color recognition is bound to be applied in object sorting, automatic driving, medical diagnosis, artificial intelligence and other aspects. Replacing artificial recognition with automatic color recognition will make a qualitative leap in efficiency. Therefore, it is of great research value.

In this paper, the technology and application of automatic color recognition have been understood, and the color model and color sensor have been studied. On this basis, the color recognizer based on STM32 platform has been realized. The system is mainly composed of color acquisition module, master control module, display module and voice module. It achieves the automatic recognition and broadcast of color and displays the values of R, G and B components. STM32F103RC system board is used in the main control chip, TCS3200 color sensor chip is used in the color acquisition module, OLED screen driven by SSD1306 chip is used in the display module, and JQ8900 voice chip is used in the voice module.

After testing, this system well shows the convenience of automatic color recognition, which can replace manual to make necessary color judgment in production, greatly improve work efficiency, and has a good development prospect.

Key Words: Color recognition; Color sensor; RGB model

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及其意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3 本文的主要研究工作 2

第二章 颜色识别相关理论 3

2.1 颜色与颜色模型 3

2.2 颜色识别的方法 4

第三章 系统的硬件设计 5

3.1 系统总体设计方案 5

3.2 主控模块 5

3.2.1 STM32芯片的管脚和特点 5

3.2.2 STM32芯片的GPIO 6

3.2.3 STM32最小系统 7

3.3 颜色采集模块 10

3.3.1 颜色传感器概述 10

3.3.2 TCS3200颜色传感器的结构和特点 10

3.3.3 TCS3200颜色传感器的工作原理 11

3.3.4 颜色采集模块电路 11

3.4 显示模块 13

3.4.1 OLED显示原理 13

3.4.2 SSD1306芯片 14

3.4.3 显示模块电路 15

3.5 语音播报模块 16

3.5.1 语音播报方案 16

3.5.2 JQ8900语音芯片 16

3.5.3 8002A功放芯片 17

3.5.4语音播报模块电路 18

3.6 电路原理图 19

第四章 系统的软件设计 21

4.1 主程序的设计 21

4.2 颜色采集与识别程序 22

4.2.1 GPIO接口的初始化 22

4.2.2 中断计数 22

4.2.3 白平衡 23

4.2.4 RGB三色分量的获取 25

4.3 OLED显示子程序 26

4.4 语音播报子程序 29

第五章 系统的测试与分析 30

5.1 系统性能测试 30

5.2 系统误差分析 31

第六章 总结与展望 33

6.1 课题研究总结 33

6.2 设计展望 34

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1 课题背景及其意义

自然界中，每个不发光物体都因为其自身对于光的选择性吸收表示出不同的颜色，而发光物体的颜色则是由物体发出的光谱决定。人眼接收到的可见光正是人的视觉神经对于不同光线的刺激反应，相同的光谱对于人眼视觉神经的刺激也会因为不同的人产生差异，在特殊的情境之下，人眼对于颜色的判断也会因为人的心理作用产生偏差。所以综上原因，人们将颜色定义成为光谱作用于物体之后人的视觉神经在大脑中产生的心理和生理活动上的反应。

颜色识别的任务在一开始是由人工来完成，但是由于人眼对于颜色判断的局限性，会出现错误的判断与难以提高的效率。现如今的社会工业化发展趋势对于物体颜色的分辨给出了巨大的需求，在生产生活中，颜色识别的应用会出现在用于物体分拣、产品包装、质量检测、物流运输等等涉及自动化的各个领域。在日常生活中，为了更加便捷的生活，颜色识别也会出现在无人驾驶、盲人导航、智能交通、人工智能等应用中，此外，在医疗、服务等领域，颜色识别同样存在着需求。如此看来，颜色识别的在我们生活中的每个角落都发挥着巨大的作用，而且这些在生活之中的应用需求还会在未来的发展之中产生越来越大的需求缺口。也正是社会拥有着如此的需要，颜色识别的发展才会越来越壮大。

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