这篇文章向您展示了如何使用 TCS230/TCS3200 颜色传感器使用 Arduino 检测颜色。
TCS3200颜色传感器可以根据波长检测各种颜色。该传感器特别适用于颜色识别项目，例如颜色匹配、颜色分类、试纸读取等。
目录
介绍
TCS3200颜色传感器（如下图所示）使用 TAOS TCS3200 RGB 传感器芯片来检测颜色。它还包含四个白色 LED，可照亮其前面的物体。
规格
以下是传感器规格：
- 电源：2.7V 至 5.5V
- 尺寸：28.4 x 28.4mm （1.12 x 1.12“）
- 接口：数字TTL
- 光强度到频率的高分辨率转换
- 可编程颜色和满量程输出频率
- 直接与微控制器通信
TCS3200传感器是如何工作的？
TCS3200具有一系列带有 4 个不同滤光片的光电二极管。光电二极管只是一种将光转换为电流的半导体器件。该传感器具有：
- 16 个带红色滤光片的光电二极管 – 对红色波长敏感
- 16 个带绿色滤光片的光电二极管 – 对绿色波长敏感
- 16 个带蓝色滤光片的光电二极管 – 对蓝色波长敏感
- 16 个不带滤光片的光电二极管
如果你仔细观察TCS3200芯片，你可以看到不同的滤波器。
通过有选择地选择光电二极管滤光片的读数，您可以检测不同颜色的强度。该传感器有一个电流频率转换器，可将光电二极管的读数转换为方波，其频率与所选颜色的光强度成正比。然后，Arduino读取该频率 – 如下图所示。
引脚排列
以下是传感器引脚排列：
| 引脚名称 | I/O | 描述 |
| 接地 （4） | 电源接地 | |
| OE系列 （3） | I | 使能输出频率（低电平有效） |
| 输出 （6） | O | 输出频率 |
| S0， S1（1,2） | I | 输出频率调节选择输入 |
| 中二、中三（7,8） | I | 光电二极管类型选择输入 |
| 电压直流（VDD）（5） | 电压供应 |
过滤器选择
要选择光电二极管读取的颜色，请使用控制引脚 S2 和 S3。由于光电二极管是并联的，因此将 S2 和 S3 LOW 和 HIGH 设置为不同的组合允许您选择不同的光电二极管。请看下表：
| 光电二极管类型 | S2 | S3 |
| Red | LOW | LOW |
| 蓝 | LOW | HIGH |
| 无过滤器（清除） | HIGH | LOW |
| 绿 | HIGH | HIGH |
频率调节
引脚 S0 和 S1 用于调节输出频率。它可以缩放到以下预设值：100%、20% 或 2%。调整输出频率有助于优化各种频率计数器或微控制器的传感器读数。请看下表：
| 输出频率调节 | S0 | S1 |
| 关 | L | L |
| 2% | L | H |
| 20% | H | L |
| 100% | H | H |
对于Arduino，通常使用20%的频率缩放。因此，将 S0 引脚设置为 HIGH，将 S1 引脚设置为 LOW。
使用Arduino和TCSP3200进行颜色感应
在此示例中，您将使用 Arduino 和 TCSP3200 颜色传感器检测颜色。 该传感器不是很准确，但可以很好地检测简单项目中的颜色。
所需零件
以下是此项目所需的部件：
- TCSP3200 或 TCS230 颜色传感器
- Arduino UNO
- 跳线
连接图
将TCSP3200传感器连接到Arduino非常简单。只需按照下图操作即可。
以下是 TCSP3200 和 Arduino 之间的联系：
- S0：数字引脚 4
- S1：数字引脚 5
- VCC：5V
- S3：数字引脚 6
- S4：数字引脚 7
- OUT：数字引脚 8
用法
此项目需要两个程序：
- 在串行监视器上读取和显示输出频率。在这一部分中，当您在传感器前面放置不同的颜色时，您需要记下频率值。
- 区分不同的颜色。在本节中，您将在代码中插入之前选取的频率值，以便传感器可以区分不同的颜色。我们将检测红色、绿色和蓝色。
1. 读取输出频率
将以下代码上传到Arduino开发板。
// TCS230 or TCS3200 pins wiring to Arduino
#define S0 4
#define S1 5
#define S2 6
#define S3 7
#define sensorOut 8
// Stores frequency read by the photodiodes
int redFrequency = 0;
int greenFrequency = 0;
int blueFrequency = 0;
void setup() {
// Setting the outputs
pinMode(S0, OUTPUT);
pinMode(S1, OUTPUT);
pinMode(S2, OUTPUT);
pinMode(S3, OUTPUT);
// Setting the sensorOut as an input
pinMode(sensorOut, INPUT);
// Setting frequency scaling to 20%
digitalWrite(S0,HIGH);
digitalWrite(S1,LOW);
// Begins serial communication
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// Setting RED (R) filtered photodiodes to be read
digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,LOW);
// Reading the output frequency
redFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
// Printing the RED (R) value
Serial.print("R = ");
Serial.print(redFrequency);
delay(100);
// Setting GREEN (G) filtered photodiodes to be read
digitalWrite(S2,HIGH);
digitalWrite(S3,HIGH);
// Reading the output frequency
greenFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
// Printing the GREEN (G) value
Serial.print(" G = ");
Serial.print(greenFrequency);
delay(100);
// Setting BLUE (B) filtered photodiodes to be read
digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,HIGH);
// Reading the output frequency
blueFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
// Printing the BLUE (B) value
Serial.print(" B = ");
Serial.println(blueFrequency);
delay(100);
}
以 9600 的波特率打开串行监视器。
将蓝色物体放置在传感器前面的不同距离。您应该保存两个测量值：当物体远离传感器时和当物体靠近传感器时。
检查串行监视器上显示的值。与红色 （R） 和绿色 （G） 频率读数相比，蓝色频率 （B） 应该是最低的——见下图。
当我们将蓝色物体放在传感器前面时，蓝色频率 （B） 值在 59 到 223 之间振荡（参见突出显示的值）。
注意：您不能在代码中使用这些频率值（59 和 223），您应该使用自己的颜色传感器测量特定对象的颜色。然后，保存蓝色的频率上限和下限，因为您稍后会用到它们。
对绿色和红色物体重复此过程，并记下每种颜色的频率上限和下限。
2.区分不同的颜色
下一个程序将频率值映射到 RGB 值（介于 0 和 255 之间）。
在上一步中，当我们有最大蓝色时，我们获得了 59 的频率，当我们在更高的距离上拥有蓝色时，我们获得了 223。
因此，频率 59 对应于 255（RGB），频率 223 对应于 0（RGB）。我们将使用 Arduino map（） 函数来做到这一点。在 map（） 函数中，您需要将 XX 参数替换为您自己的值。
为了区分不同的颜色，我们有三个条件：
- 当 R 是最大值（在 RGB 参数中）时，我们知道我们有一个红色对象
- 当 G 是最大值时，我们知道我们有一个绿色物体
- 当 B 是最大值时，我们知道我们有一个蓝色物体
现在，在传感器前面放一些东西。它应该在串行监视器中打印检测到的颜色：红色、绿色或蓝色。
提示：您的传感器还可以使用更多 if 语句检测其他颜色。
结束语
在这篇文章中，您学习了如何使用TCSP3200颜色传感器检测颜色。
您只需添加一个伺服电机即可轻松构建色选机。
您有与颜色分类相关的项目想法吗？
