phát hiện 3 màu red blue green bằng module tcs3200 hiện thị lên máy tính

Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : PHÁT HIỆN MÀU RED-BLUE-GREEN BẰNG MODULE TCS3200 HIỆN THỊ LÊN MÁY TÍNH SVTH : Nguyễn Văn Sỹ GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trƣờng Đại học BRVT nói chung thầy cô giáo khoa ĐIỆN-ĐIỆN TỬ, tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy PHẠM NGỌC HIỆP, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hƣớng dẫn em suốt trình làm đồ án Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập đƣ c tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập công tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tâp, nghiên cứu hoàn thành đồ án SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp PHỤ LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I : MODULE TCS3200 I: GIỚI THIỆU II : CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHƢƠNG II : KẾT NỐI MODULE TCS 3200 VỚI CPU .9 I : PHẦN CỨNG II : GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MSC-51 (8951) : III : MODULE USB TO UART CP2100 12 IV : SƠ ĐỒ KẾT NỐI 14 CHƢƠNG III : LẬP TRÌNH GIAO DIỆN HMI VÀ CODE CHIP 89S52 .15 I : CODE CHIP 89S52 15 II: THIẾT KẾ GIAO DIỆN HMI 23 CHƢƠNG IV : THIẾT KẾ THI CÔNG PHẦN CỨNG 27 I: VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ 27 II : VẼ MẠCH IN 28 III : SẢN PHẨM THỰC TẾ 29 CHƢƠNG V : KẾT LUẬN 30 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp LỜI NÓI ĐẦU Trong thời buổi nay, việc sử dụng cảm biến trở nên thiết thực hết, từ điện thoại di động, tivi, xe cộ, máy bay, máy móc dây chuyền sản xuất công nghiệp sử dụng cảm biến để đo lƣờng điều khiển Trên thị trƣờng có nhiều loại cảm biến khác nhau, sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, có cảm biến phân biệt màu TCS3200 Việc phân biệt màu sắc cảm biến đƣ c nhiều ngƣời quan tâm, ứng dụng dây chuyền sản xuất công nghiệp với độ xác cao, thời gian làm việc dài giúp nâng cao suất giảm bớt nhân công lao động Với mục đích đó, đề tài này, em nghiên cứu chế tạo module phân biệt màu sắc RED-BLUE-GREEN Từ phát triển theo ứng dụng thực tế với chi phí thấp, độ tin cậy cao SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp CHƯƠNG I : MODULE TCS3200 I: GIỚI THIỆU Ánh sáng trắng hỗn h p nhiều ánh sáng có bƣớc sóng màu sắc khác Khi ta chiếu ánh sáng trắng vào vật thể Tại bề mặt vật thể xảy tƣ ng hấp thụ phản xạ ánh sáng Ví dụ : Một vật thể có màu sắc đỏ đƣ c chiếu ánh sáng trắng ánh sáng không nằm dải bƣớc sóng màu đỏ bị vật thể hấp thụ Còn ánh sáng có bƣớc sóng nằm dải màu đỏ bị phản xạ ngƣ c trở lại Và khiến mắt ta nhận biết vật thể màu đỏ Dựa nguyên lý phản xạ , hấp thụ ánh sáng trắng vật thể phối chộn màu sắc màu Blue,Green,Red Hình 1.1 : Màu sắc đƣ c tổng h p từ mầu Blue,Green,Red SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp TCS3200 có cấu tạo lọc photodiode Blue,Green,Red clear để nhận biết màu sắc vật thể Tần số lớn ánh sáng chiếu vào cảm biến loại photodiode đƣ c chọn photodiode hấp thụ nhiều Hình 1.2 : Cảm biến TCS 3200 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp Hình bên dƣới bảng test trình chuyển đổi từ ánh sáng mà loại photodiode nhận đƣ c thành tần số: Hình 1.1.5 : Bảng test trình chuyển đổi từ ánh sáng tần số Với điều kiện test ánh sáng có bƣớc sóng λp = 470 nm(Dải màu Blue), λp = 524 nm(dải màu Green),λp = 640 nm(dải màu Red) lọc photodiode cho tần số khác Tần số lớn ánh sáng chiếu vào cảm biến loại photodiode đƣ cchọn photodiode hấp thụ nhiều Bản chất loại photodiode nhƣ lọc ánh sáng có mầu sắc khác Có nghĩa tiếp nhận ánh sáng có màu với loại photodiode tƣơng ứng không tiếp nhận ánh sáng có màu sắc khác SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp Hình 1.1.3 : Nguyên lý lọc photodiot Việc lựa chọn loại photodiode thông qua chân đầu vào S2,S3 : Hình 1.1.4 : Chọn Photodiot SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp II : CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Cấu tạo cảm biến TCS3200 gồm khối nhƣ hình vẽ phía dƣới: Hình 1.2.1 : Sơ đồ khối TCS3200 Khối mảng ma trận 8x8 gồm photodiode • Bao gồm 16 photodiode lọc màu sắc xanh dƣơng (Blue),16 photodiode lọc màu đỏ (Red),16 photodiode lọc màu xanh lá(Green) 16 photodiode trắng không lọc (Clear) • Tất photodiode màu đƣ c kết nối song song với ,và đƣ c đặt xen kẽ nhằm mục đích chống nhiễu Khối thứ chuyển đổi dòng điện từ đầu khối thứ thành tần số : Hình 1.2.2 : Chọn Tần Số Xuất Ra SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp Tần số đầu có độ rộng xung 50% tỉ lệ với ánh sáng có cƣờng độ mầu sắc khác Tần số đầu nằm khoảng 2Hz-500Khz Ta lựa chọn tỉ lệ tần số đầu mức khác nhƣ bảng cho phù h p với phần cứng đo tần số Tính : Chuyển đổi cƣờng độ ánh sáng thành tần số có độ phân giải cao Lập trình lựa chọn lọc màu sắc khác dạng tần số xuất Dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển Điện áp đầu vào 2.7-5.5V Moudule Cảm biến mầu TCS3200 có hàng jum để giao tiếp S0,S1 : Đầu vào chọn tỉ lệ tần số đầu S2,S3 : Đầu vào chọn kiểu photodiode OE : Đầu vào cho phép xuất tần số chân OUT OUT : Đầu tần số thay đổi phụ thuộc cƣờng độ màu sắc Ta quan tâm tới chận S2,S3 chân OUT , chân khác giá trị mạc định SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp /*/ 20 miligiay ngat timer de tinh toan tan so */ void ngat_tran_timer0 (void) interrupt {TR0 = TR2 = 0; //dung timer t = TH2; t >>= 8; t |=TL2; tanso = t*50; TH0 = 0xB1; //nap lai gia tri 20miligaiy cho timer0 TL0 = 0xE0; TL2 = 0; //xoa gia tri counter TH2 = 0; } /*****************************************************************/ /* kiem tra mau .*/ void check_color_RED (void) { S2 = 0; //chon bo loc mau S3 = 0; while (P1_0 ==0){} //cho chan Input co canh len TR0 = TR2 = 1; //cho timer 0,timer1 chay de tinh toan tan so delay_ms(30); //delay 30mili giay de cho cho timer ngat va tinh tan so 17 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học F_Test_RED = tanso; tan so cua mau do} GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp //lay tan so timer vua tinh toan duoc vao bien luu gia tri void check_color_BLUE (void) { S2 = 0; //chon bo loc mau xanh lam S3 = 1; while (P1_0 ==0){} TR0 = TR2 = 1; delay_ms(30); F_Test_BLUE = tanso; } /* */ /* */ void check_color_GREEN (void) { //chon bo loc mau xanh luc S2 = 1; S3 = 1; while (P1_0 ==0){} TR0 = TR2 = 1; delay_ms(30); F_Test_GREEN = tanso; } 18 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp /* so sanh gia tri tan so ung voi moi bo loc mau */ void Loc_Mau (void) { if ((F_Test_RED > F_Test_BLUE) &&(F_Test_RED > F_Test_GREEN)) //kiem tra co phai mau khong {b = 1; LED_RED = 1; //neu dung thi xuat mau LED_BLUE = 0; LED_GREEN = 0;} else if ((F_Test_BLUE > F_Test_RED) &&(F_Test_BLUE > F_Test_GREEN)) //neu khong dung thi kiem tra co phai mau xanh lam khong { b = 2; LED_RED = 0; LED_BLUE = 1; //neu dung xuat mau xanh lam LED_GREEN = 0;} else if ((F_Test_GREEN > F_Test_RED) &&(F_Test_GREEN > F_Test_BLUE)) { b = 3; LED_RED = 0; LED_BLUE = 0; LED_GREEN = 1; } 19 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học else GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp // KHONG XAC DINH DUOC MAU { b = 4; LED_RED = 0; LED_BLUE = 0; LED_GREEN = 0; } } /* .cai dat cho TCS2300 */ void setup_TCS3200 (void) { S0 = 0; S1 = 1; //tan so la tan so thap } /* */ void main () { TMOD = 0x21; //mode 2, cuonter TH1 = 0xFD; //xoa gia tri timer0 SCON = 0x50; IE = 0x90; //ngat truyen thong TR1 = 1; TH0 = 0xB1; 20 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp TL0 = 0xE0; //20miligiay T2CON = 0x02; TH2 = 0; TL2 = 0; ET0 = 1; //cho phep ngat tran timer0 EX0 = 1; //cho phep ngat ngoai timer0 IT0 = 1; //ngat canh xuong EA = 1; //cho phep ngat toan cuc /* */ // chuong trinh chinh while (1) { if (ChoPhep == 1) { c = b; for (i=0;i[...]... 32 00 COMPUTER Giải thích sơ đồ : CPU 89S52 MODULE USB TO UART CP2102 Chip 89s52 chọn lần lƣ t từng bộ photodiot cho Module TCS 32 00 so sánh ứng với mỗi màu, bộ lọc sẽ cho ra tần số khác nhau Module TCS3200 phát hiện màu sắc chuyển đổi sang dải tần số tƣơng ứng gửi qua chip 89s52 xử lý Chip 89s52 nhận tín hiệu trả về từ Module TCS3200 so sánh ,với bộ lọc màu nào cho ra tần số cao nhất thì màu phát hiện. .. ((F_Test _RED > F_Test _BLUE) &&(F_Test _RED > F_Test _GREEN) ) //kiem tra co phai mau do khong {b = 1; LED _RED = 1; //neu dung thi xuat ra mau do LED _BLUE = 0; LED _GREEN = 0;} else if ((F_Test _BLUE > F_Test _RED) &&(F_Test _BLUE > F_Test _GREEN) ) //neu khong dung thi kiem tra co phai mau xanh lam khong { b = 2; LED _RED = 0; LED _BLUE = 1; //neu dung xuat ra mau xanh lam LED _GREEN = 0;} else if ((F_Test _GREEN. .. //////////////////////////////////////// if (input == 1) { label3.ForeColor = Color .Red; label3.Text = "Màu Đỏ"; } else if (input == 2) { label3.ForeColor = Color .Blue; label3.Text = "Màu Xanh Lam"; } else if (input == 3) { label3.ForeColor = Color .Green; label3.Text = "Màu Xanh Lục"; } 25 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp else if (input ==4) { label3.ForeColor = Color.Black; label3.Text = "Không Xác Định";... GIAO DIỆN HMI Sử dụng phần mềm microsoft visual stdio 20 13 ngôn ngữ c# để thiết kế form hiện thị màu lên trên máy tính Yêu cầu :  Kết nối on/off cổng com  Truyền tín hiệu cho phép, không cho phép hoạt động xuống kit 89s52  Nhận tín hiệu từ kit hiện thị màu sắc ra form Hình 3. 1 : microsoft visual stdio 20 13 Hình 3. 2 : Giao diện ngƣời dùng 23 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 GVHD : Th.s Phạm Ngọc... tƣơng ứng với bộ lọc đó truyền lên máy tính thông qua module CP2102 Máy vi tính nhận dữ liệu từ chíp hiện thị lên màn hình qua giao diện ngƣời dùng, đƣ c viết bằng Microsoft Visual Stdio 20 13 14 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp CHƯƠNG III : LẬP TRÌNH GIAO DIỆN HMI VÀ CODE CHIP 89S52 I : CODE CHIP 89S52 /************chip xu ly tin hieu tu TCS3200* ************/ #include ... mau xanh lam LED _GREEN = 0;} else if ((F_Test _GREEN > F_Test _RED) &&(F_Test _GREEN > F_Test _BLUE) ) { b = 3; LED _RED = 0; LED _BLUE = 0; LED _GREEN = 1; } 19 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 else GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp // KHONG XAC DINH DUOC MAU { b = 4; LED _RED = 0; LED _BLUE = 0; LED _GREEN = 0; } } /* .cai dat cho TCS 230 0 */ void setup _TCS3200 (void) { S0 = 0; S1 = 1; //tan so ra la tan so thap }... nhận điện màu sắc của module TCS3200 là nền tảng để phát triển các hệ thống nhận điện màu sắc nhƣ : cảnh báo cháy khi phát hiện màu sắc của lửa, phân biệt sản phẩm theo màu Đề tài này giúp em hiểu rõ hơn về giao tếp giữa vi điều khiển và module cảm biến ngoại vi , đồng thời hiểu rõ sự truyền nhận giữa máy tính với vi điều khiển, và biết cách thiết kế giao điện HMI trên máy tính Đề tài này đã tổng h p... độ khác CP2102 không sử dụng thạch anh ngoài nhƣ các chip PL 230 3 Module có sẵn ngõ ra điện áp 3. 3V Trên mạch có 6 cổng đầu ra: 3. 3V DTR 5V Tx Rx Gnd Trong đó chân DTR đƣ c sử dụng để reset vi điều khiển trong quá trình nạp LED nguồn sáng khi gắn vô máy tính và LED báo hiệu Tx / Rx, LED này sẽ sáng khi module nhận, gửi dữ liệu Hình 2 .3 : module usb to uart 12 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 GVHD... các module khác, không kết nối trực tiếp đến mức của RS 232 RXD: chân nhận dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Tx của các module khác, không kết nối trực tiếp đến mức của RS 232 GND: chân mass hoặc nối đất 5V: nguồn điện áp dƣơng (tối đa 500mA) DTR: Chân reset để nạp cho vi điều khiển 3. 3V: nguồn điện áp dƣơng 3. 3V 13 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp IV : SƠ ĐỒ KẾT NỐI MODULE. .. Án Môn Học 1 GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp Hình 1.2.2 : Module TCS 32 00 8 SVTH : Nguyễn Văn Sỹ Đồ Án Môn Học 1 GVHD : Th.s Phạm Ngọc Hiệp CHƯƠNG II : KẾT NỐI MODULE TCS 32 00 VỚI CPU I : PHẦN CỨNG Ta sử dụng các linh kiện • • • • • • • • • Module TCS3200 Ic 89s52 Module usb to uart cp2102 Dây nhảy Thạch anh 11.0592 Mhz Điện trở Tụ điện Board đồng Máy vi tính II : GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MSC-51 (8951)