1。 硬件的选择与设计论文网

1。1 系统设计方案的提出

本设计采用白色LED作为光源，其发出的光照射到被测物体后，反射光投射到颜色传感器TCS3200上，识别出物体颜色的三基色R、G、B通过A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，再输入到单片机STC89C52中严格按照程序处理，然后由液晶显示器LCD1602显示出来物体颜色的R、G、B数值，本设计更像是检测物体反射出来的光的颜色，所以检测出来的颜色和物体本身会有一点偏差，其原理如图1所示。

总体设计原理图 

1。2 测试控制单元的构成

本单元主要由三部分构成，分别为测量单元、控制单元、显示单元。其中测量单元由颜色传感器TCS3200实现，控制单元由单片机STC89C52实现，显示单元由液晶显示器LCD1602实现，如下图2所示。在这些构成中，传感器是一种比较敏感的元件，主要功能是探测出所有被测参数的变化；单片机则是严格按照测量和控制功能的要求对被测参数进行相应的转换与处理；液晶显示器可以显示出被测物体的参数。

图2  测控系统的组成

2。 白色照明光源的设计

2。1 光源的选择

人们在20世纪后期发明了新光源发光二极管（LED），并得到快速发展，LED发光原理是在半导体P-N结处施加正向电流，它就会出发出可见光、红外光、紫外光，且发光效率非常高。LED本身具有很多优点，它非常省电，使用寿命很长，能够经得起振动，响应速度非常快，还具有冷光特性。由于其诸多特性，LED已经被广泛应用在照明光源领域，如LED指示灯、LED信号灯、LED显示屏等。

随着人们对半导体发光技术研究水平的不断提高，以及为了满足新技术、新工艺、新材料的发展需要，使得各种超高亮度LED的研究取得了突破性的进步，并且朝着产业化的方向发展。近些年，LED的发光效率不断提高，其发光效率已经超过白炽灯发光效率一倍以上，使用寿命是白炽灯的50倍至100倍，由此可见，LED成为21世纪新的照明光源指日可待。

2。2 白色LED光源的基本特性文献综述

高强度的白色LED光源势必会成为照明领域的主流光源，现阶段的白光LED分为三种，分别为二基色白光LED、三基色白光LED和多芯片白光LED。二基色白光LED是以蓝光的单晶片加上YAG黄色荧光粉混合在一起后产生白光，其结构和制作工艺比较简单，制作成本较低，制作工艺比较成熟，但蓝光LED发光效率较低，荧光粉自身存在能量损耗，进而导致光源使用寿命降低，色温发生变化。三基色白光LED有着被人们看好的未来发展前景，它是以无机紫外光晶片加入三基色荧光粉混合在一起后产生白光，其具有极高的显色特性，可以调节色温和光色，发光效率非常高，但荧光粉转换紫外辐射效率较低，粉体混合较为困难。多芯片白光LED是以红、绿、蓝三色LED芯片发出的光混合在一起后产生白光，其能量损耗较低，显色性较高，不同光强可以分开控制，进而实现全彩变色，但电路设计比较复杂，不易散热。

3。 颜色测量仪器

3。1 颜色测量的原理

光照射物体，其反射或透射的光进入人眼，进而引起人的感知，这种色知觉就是颜色的实质，描述颜色的三个基本要素是：明度、色调、色饱和度。人眼所能看到的波长为380nm～750nm的光，即为可见光，人们观测颜色必须具备三个条件：照明光源、物体和眼睛。测量仪器检测颜色也必须具备三个条件：照明光源、被测样品和传感器。1931年CIE规定了标准光谱三刺激值，由于各种颜色都可以看成是红、绿、蓝三种颜色的混合色，所以要确定某一物体的颜色，只需测量物体颜色的三刺激值。