一種便攜式顏色自適應(yīng)識別電路的實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)的硬件框圖如圖3所示。主要由4個模塊組成：穩(wěn)壓電源模塊，顏色傳感器模塊，單片機(jī)處理模塊，電壓偏移模塊和藍(lán)牙通信模塊。

　　系統(tǒng)中的穩(wěn)壓電源模塊可提供兩種不同的電壓值：9 V的電壓偏移模塊工作電壓和單片機(jī)3.3 V的工作電壓值(3.3 V也用來驅(qū)動顏色傳感器、藍(lán)牙模塊、存儲芯片)，模塊中采用二極管來防止電源的反接而導(dǎo)致破壞系統(tǒng)的正常工作。

　　顏色傳感器采用的是TCS230，由于其工作電壓為3.3 V，因此直接與單片機(jī)進(jìn)行接口設(shè)計，電路結(jié)構(gòu)簡單。

　　單片機(jī)處理模塊中采用了EEPROM來存放擬合好的顏色-電壓參數(shù)值，系統(tǒng)在運(yùn)行的時候會根據(jù)讀取的參數(shù)值給出顏色-電壓擬合函數(shù)，并在該函數(shù)的控制下進(jìn)行顏色的重現(xiàn)。

　　電壓偏移模塊主要是負(fù)責(zé)對電壓進(jìn)行極性的反轉(zhuǎn)和電壓的適當(dāng)放大，由于電致變色器件的變色范圍有負(fù)電壓的出現(xiàn)，因此在本系統(tǒng)單電源供電的情況下必須采用偏移電路實現(xiàn)負(fù)極性電壓的輸出。

　　藍(lán)牙通信模塊是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上下位機(jī)通信，通過把獲取的顏色數(shù)據(jù)發(fā)送給上位PC機(jī)，PC機(jī)在matlab的處理下，擬合顏色-電壓曲線，并把得到的擬合參數(shù)發(fā)送下位單片機(jī)。由于PC機(jī)的處理速度快，因此擬合的時間很少，主要的時間是上下位機(jī)之間的通信時間。

　　2.3 便攜式顏色自適應(yīng)識別電路軟件設(shè)計

　　在系統(tǒng)工作之前必須通過軟件對系統(tǒng)進(jìn)行自平衡校準(zhǔn)，采用的方法是：通過設(shè)置單片機(jī)的定時器為固定時間，然后選通三種顏色的濾波器，計算這段時間內(nèi)TCS230的輸出脈沖數(shù)，得出一個比例因子，通過這個比例因子可以把這些脈沖數(shù)變?yōu)?55。在實際測試時，使用同樣的時間進(jìn)行計數(shù)，把測得的脈沖數(shù)再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所對應(yīng)的R、G和B的值。校準(zhǔn)后則開始系統(tǒng)的正常工作，程序主要的工作是進(jìn)行信號的處理包括中值濾波，A/D轉(zhuǎn)換等，在環(huán)境顏色的跟蹤過程中需要運(yùn)用一系列的算法來實現(xiàn)對復(fù)雜環(huán)境的顏色的提取，這需要對設(shè)計的程序進(jìn)行不斷調(diào)試。

　　程序的功能(圖4)是程序設(shè)計的準(zhǔn)則，在本系統(tǒng)的程序設(shè)計中，最主要的功能是命令識別和執(zhí)行，命令用來對數(shù)據(jù)流的方向進(jìn)行準(zhǔn)確控制，只有通過上下位機(jī)的命令二者之間的通信才能順利完成。系統(tǒng)在命令的控制下實現(xiàn)顏色識別以及重現(xiàn)功能，通過控制對應(yīng)的輸出接口才能輸出對應(yīng)的電壓值，實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計目的。

　　程序的軟件框架圖則是軟件設(shè)計的算法的一種體現(xiàn)，本系統(tǒng)的主控程序(圖5)主要完成系統(tǒng)初始化、命令流、數(shù)據(jù)流的統(tǒng)一調(diào)度。通過主控程序的調(diào)度外圍部件能夠正常的完成系統(tǒng)的功能要求。