电视背光灯设计-毕业设计

电视背光灯 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 -毕业设计 苏州大学本科生毕业设计(论文) 电视背光灯设计 苏州大学 应用技术学院 10电子,学号1016405036, ,岳嵩, 目 录 前言......................................................... 2 第1章 概述 .................................................. 3 第1.1节 背光灯简介........................................... 3 第1.2节 背光灯的发展趋势 ..................................... 3 第1.3节 本文研究的意义 ....................................... 4 第2章 系统分析 .............................................. 5 第2.1节 系统分析 ............................................ 5 第2.2节 模块分析 ............................................ 6 第3章 系统设计 ............................................. 10 第3.1节 硬件设计 ........................................... 10 第3.2节 软件设计 ........................................... 11 第4章 系统测试 ............................................. 16 第4.1节 测试中需要注意的问题 ................................ 16 第4.2节 设计检测 ........................................... 16 结论........................................................ 19 参考文献 .................................................... 20 致谢........................................................ 21 附录........................................................ 22 附录1:实物照片说明 ......................................... 22 附录2:部分源程序 ........................................... 22 i 苏州大学本科生毕业设计(论文) 电视背光灯设计 苏州大学 应用技术学院 10电子,学号1016405036, ,岳嵩, 【摘要】:随着科技的进步，生活水平的提高，人们对电视所带来的视觉感受以及自 身的视力健康越来越重视。本文将设计一种能够随着屏幕颜色变化而变化的背光灯，由于 市场上三基色led灯质量低下，本设计将由TFT屏幕来模拟led背光灯。电路中将由TCS3200 颜色传感器来读取颜色变化，由彩色TFT-LCD显示模块来显示颜色变化，彩色LCD颜色 显示效果要强于普通LED灯，因此设计中由其替代led来显示颜色变化。51单片机控制传 感器的颜色识别和数据处理，并将处理后的数据传送给显示屏的数据端口。此设计电路简 单，颜色显示效果好，背光性强，极大提高视觉享受。近年来，背光灯功能越来越强，例 如飞利浦公司的“流光溢彩”技术，相信在未来，背光技术将会有更大的发展，为人们生 活提供优质享受。 【关键词】:背光灯;TFT显示屏;颜色传感器; [Abstract] : With the progress of science and technology, improvement of living standards, people on TV from visual perception and their eyesight health more and more attention. This paper will design a can with the screen backlight color changing, due to the low quality of tricolor led lights on the market, the design of TFT screen to simulate the led backlight. Circuit, sensor to read by TCS3200 color change color, the color TFT - LCD display module to display the color change, color LCD color display effect is superior to the ordinary led lights, so by the substitution in the design of the led to show the color change. Color recognition of 51 single chip microcomputer control sensor and data processing, and processing of data transfer to display data port. The circuit design is simple and color display effect is good, strong aphototropism, greatly improve the visual enjoyment. In recent years, the backlight function is stronger and stronger, such as philips \"colorful\" technology, believe in the future, the backlight technology will have a bigger development, provides the high quality life for people to enjoy. [Key words]:backlight;TFT screen;color sensor 1 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 前言 背光灯是位于液晶显示器后的一种光源，他能够直接影响显示器的视觉效果。背光灯分为CCFL和LED两种类型。CCFL管具有发光均匀，寿命长，亮度高，易于加工灯优点被选为常用的电视背光灯。近年来，LED的迅速发展，其在均匀发光，亮度衰减，功耗，寿命等方面都强于CCFL，使得其逐渐取代CCFL在液晶背光中的地位。近年来，电视的迅速发展，人们对电视显示效果要求的迅猛提高，一些厂家研究生产出了各种具有新型效果的电视背光灯。例如21世纪初，欧洲飞利浦公司推出了流光溢彩系列液晶显示器，通过监控实时画面，驱动两侧LED背光灯，使屏幕绚丽多彩的色彩延伸到屏幕之外，极大地提高了视觉效果，带给观众影院版的观赏享受。另外，改进后的流光溢彩具有亮度变化的功能，使人们在长时间观看电视后并不存在疲惫感。飞利浦47PFL9732D凭借此独有技术获得最佳全高清液晶电视，并在国内市场取得很大成就。而国内电视品牌在背光方面的研究还处于初期阶段。由此可见，背光灯的发展给人们的生活带来了优质的体验，而且以后此方面也将成为电视发展中最重要的一个发展指标。本文就是通过模拟流光溢彩技术，研究并设计出颜色可变化的模拟背光灯。 2 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 第1章 概述 第1.1节 背光灯简介 背光灯是一种位于LCD下的光源，其发光效果将直接影响显示器的视觉效果。目前的背光灯根据其处在显示器位置的不同可分为侧光式和底背光式。其中侧光式背光灯占主流。侧光式背光灯所采用的的背光源主要是LED和CCFL。LED具有多种颜色，而且亮度也可分为高亮度和低亮度，三基色led颜色和亮度都可调节，可以用来制作颜色可变背光灯。CCFL亮度高，也可根据三基色配出不同颜色，但其功耗较大，不过侧光式CCFL背光灯仍占据很大市场。底背光式背光灯主要由底部荧光粉激发发光或者利用排列在屏幕底部的LED点阵发光。前者虽然可大大缩小背光空间，是显示器整体变薄，但荧光粉发光亮度太低，并且还经常受电路变化而出现闪烁等情况。相比之下，LED底部背光就优越的多，其发光均匀，亮度较好。 第1.2节 背光灯的发展趋势 , 超薄化，简约化 当今社会，人们逐渐追求简约，尤其在电子产品方面。显示器都在朝着轻便，超薄发展，作为显示器必不可少的一部分，背光灯也需要在体积的减小，排列方式的简约上作出改进。 , 高亮度，低功耗 背光灯的发光亮度是衡量其优越性的重要指标，因此高亮度化也是背光灯发展的一个重要趋势，由于背光灯耗电量很大，例如CCFL光源需要发动电流驱动技术，此种技术功耗相当大，因此在提高亮度的同时，如何减少功耗，是未来背光技术的发展方向。 , 封装技术开发 另外，高亮度背光灯工作过程中将释放大量热量，过热将导致屏幕显示效果失真，甚至烧毁显示屏，所以以后应该注重于开发新型的背光灯封装技术，减少热量释放。 , 功能多样化 科技进步，很多新型背光灯发明出来，极大提高人们的视觉享受，背光灯颜色和亮度的可调性的不断改进，使得人们重新认识了背光灯的巨大作用，在此后的发展中，新型多元化背光灯的设计也是未来需要研究的重要方面。 , 低污染化 近年来，环境状况日益下降，人们提倡绿色生活，而大量使用的CCFL背光灯中含有HG这种有害元素，违背绿色环保概念，目前在少数电脑显示器中已经出现无HG背光灯，这也是以后电视背光灯所需要注意的一点。 3 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 第1.3节 本文研究的意义 上世纪八十年代器，电视业迅速发展并在国内普及，电视也逐渐取代了电影和戏剧，成为人们生活的必须品。生活水平的提高，消费方式的转变，我国人民逐渐注重于享受资料消费，普通的电视已无法满足人们的需求。人们追求大屏幕高清晰的液晶显示器，而且希望得到在影院中的那种身临其境的感觉，背光灯的迅猛发展使得这一梦想得以实现，在提高屏幕亮度的同时，新型多功能背光灯可使屏幕色彩延伸到屏幕之外，几乎突破了边框的隔阂。夜间观看电视的时候，相比于没有背光灯的电视，新型背光电视能够给人亮度合适，保护视力的作用。本文通过TFT-LCD屏模拟LED背光灯，实现屏幕色彩随外界颜色可变，并将其基本原理和设计方案进行解释。从现在的市场来看，飞利浦流光溢彩系列销售业绩斐然，可以看出人们对这一设计的认同和需求，未来的电视市场也将随着背光技术的发展而发生变化。 4 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 第2章 系统分析 第2.1节 系统分析 本设计目的是为了实现模拟背光灯可随屏幕颜色变化而变化，由于市场上三基色LED大多为劣质，色彩显示效果不是很明显，因此在本设计中将使用TFT—LCD来替代LED，因为TFT屏对于颜色的识别和显示效果都要强于普通LED灯。而电视屏幕在试验中无法真实实现，因此在设计中将采用彩色硬纸板代替。实验理想结果要实现不同颜色的硬纸板，将会使得TFT屏发生相应的颜色变化。 设计原理即采用TCS3200颜色传感器，识别外面颜色，传输给51单片机进行数字处理，计算出RGB三色具体参数，得出具体颜色，通过单片机控制调节2.4寸TFT彩色显示模块数据端口的具体参数，然后在TFT屏上实现颜色变化。 颜色传感器51单片机TFT屏显示 数据处理 颜色采集 图2-1 设计基本思路框图 TCS3200传感器主要由驱动模块，颜色采集模块以及补光LED组成，TCS3200驱动模块主要包括传感器的初始化，定时器初始化等功能。颜色采集模块是核心部分，与51单片机相连，负责三色滤波器的选通，颜色采集。由于测试环境幽闭，LED模块主演是为了增强光线，有利于颜色识别。 TCS3200驱 动模块 TCS3200颜彩色 51单片机 TFT-LCD模块 色采集模块 LED补光模 块 图2-2 系统设计框图 分析所得，本设计将采用TCS3200颜色传感器，STC8052单片机，2.4寸彩色TFT显示模块。 5 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 第2.2节 模块分析 2.2.1. TCS3200颜色传感器 , 颜色传感器简介 TCS3200(图2-3)是TAOS公司推出的可编程彩色光到频率的转换器，在同一芯片上集成了64个光电二极管，红绿蓝三基色各16个光滤波器，另外还有16个不带有任何滤光器，可透过任何颜色光。这些光电二极管是均匀交叉排列的，从而减少了入射光的不均匀性，使颜色识别能力更强，更精确。 图2-3 TCS3200实物图 传感器具有可编程引脚，通过引脚可以选择所需的滤光器类型。如图2-4，TCS3200共有八个引脚，其中S0，S1引脚用于选择输出比例因子，比例因子是传感器的输出能适应不同的测量范围;S2，S3引脚则就是用来选择滤波器的类型的,如表2-1的具体组合可选择不同的滤波器类型。GND是芯片的接地引脚，OE是输出频率的使能引脚，VCC是接电引脚，OUT是输出引脚。TCS3200传感器输出的是数字量，因此可直接连接微处理器或者逻辑电路，而不需要另外介入模数转换器，极大的简便了电路。 图2-4 TCS3200引脚图 6 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 表2-1滤波器类型选择 S2 S3 光电二极管类型 L L 红 L H 蓝 H L 无滤波器 H H 绿 , TCS3200颜色传感器原理 我们观察到的物体的颜色都是太阳光即白光照射到此物体上，然后物体吸收太阳光中的一部分颜色的光，另外一部分有色光反射到人眼中，就是我们所看到的此物体的颜色。我们知道，白光是是由各种颜色的光混合而成的。由三原色理论可知，由红绿蓝三基色自由混合可以得到各种颜色的光，由三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。上文我们知道，TCS3200具有RGB三基色滤波器以和一个空滤波器，只需利用引脚编程选择特定的滤波器使得特定颜色的光通过而阻止其他颜色光通过，并通过程序调整三基色参数就可以识别出不同的颜色，并自动转换为数字量输出。简单的比如选择绿色滤波器，只有绿光通过，红色和蓝色则阻止通过，就识别出了绿色。 关于RGB三基色具体参数的确定方法大概有两种。 (1)、 计时法 第一种是分别选通三基色滤波器，然后对out输出端口的输出脉冲进行计数，到255时停止计数，然后算出每次滤波器计数到这里时所需的时间，将这个时间依次对应实际测试时，传感器所用的时间，就得到每个滤波器所通过的脉冲数，也就是三基色的实际参数。 (2)、 计数法 第二种和第一种相反，是先选定一段时间，在这段时间内分别对每个颜色滤波器进行脉冲计数，计得的脉冲数，次脉冲数可以与一个计算所得的比例因子将脉冲数变为255，实际测量时，在同样时间内，所得的脉冲与比例因子相乘。就得到每个颜色滤波器在实际测量时通过的脉冲数。 2.2.2. 51单片机介绍 51单片机(如图2-5)是最基础的八位单片机，并且使用最为广泛，由8位CPU,程序存储器(8K/16K)，数据存储器(128/256字节)，32个I/O口线，21个专用寄存器，111条指令，两个可编程定时/计数器，5个中断源，两个优先级，一个全双工串行通信口组成。由单一+5v电源供电。51单片机入门简单，易于编程和仿真，INTEL公司对其核心技术的公开化也使得其他公司大批生产并使用，使得51单片机在电子实验和研究中得到广泛的使用。其引脚图如图2-6所示。 7 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 图2-5 51单片机实物图 图2-6 51单片机引脚图 2.2.3. 彩色TFT-LCD显示模块 , 模块结构 此模块就是将TFT-LCD显示器与一个PCB板连接起来，将显示器不便与开发板连接的引脚引出，以便于与其他模块连接。另外PCB板上加有背光限流电阻。另外显示器和背光灯是单独供电，因此如有需要可单独给背光灯供电以提高亮度。图2-7为其内部结构图。 8 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 图2-7 2.4寸彩色LCD原理图 与的最大供电电压为 3.3v，工作温度控制在70摄氏度左右。 VVcclcd , 色彩显示原理 模块的2.4英寸TFT-LCD显示面板上，共分布着240×320个像素点，而模块内部的TFT-LCD 驱动控制芯片内置有与这些像素点对应的显示数据RAM(简称显存)。模块中每个像素点需要16位的数据(即2字节长度)来表示该点的RGB颜色信息，所以模块内置的显存共有240 × 320 × 16bit的空间，通常我们以字节(byte)来描述其的大小。模块的显示操作非常简便，需要改变某一个像素点的颜色时，只需要对该点所对应的2个字节的显存进行操作即可。而为了便于索引操作，模块将所有的显存地址分为X轴地址(X Address)和Y轴地址(Y Address)，分别可以寻址的范围为X Address=0~239，Y Address = 0~319，X Address和Y Address交叉对应着一个显存单元(2byte);这样只要索引到了某一个X、Y轴地址时，并对该地址的寄存器进行操作，便可对TFT-LCD显示器上对应的像素点进行操作了。 9 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 第3章 系统设计 第3.1节 硬件设计 3.1.1. 51单片机与TCS3200传感器的硬件连接 TCS3200主要与51单片机的P2口和P3口连接，P2具有P1和P3口的功能，可做通用I/O口，且其内部由上拉电阻，不需外接电阻。P3口用作通用I/O口之外，其每根线还具有另外一个功能，具体功能如表3-1所示。 表3-1 51单片机P3口引脚功能表 P3口引脚 第二功能 P3.0 RXD 串行口输入端 P3.1 TXD 串行口输出端 P3.2 INT0 外部中断0请求输入端，低电平有效 P3.3 INT1 外部中断1请求输入端，低电平有效 P3.4 T0 定时/计数器0外部计数脉冲输入端 P3.5 T1 定时/计数器1外部计数脉冲输入端 P3.6 WR 外部数据存储器写信号，低电平有效 P3.7 RD 外部数据存储器读信号，低电平有效 具体连接为:控制比例因子的S0，S1口分别与单片机VCC相连接，选择颜色滤波器的S2，S3与单片机的P2.0，P2.1连接，使能端E与P2.2口相连接。输出端接单片机P3.5端如图3-1所示。图3-2为单片机与传感器连线图。 VCC S0 VCC S1 P2.2 OE P2.0 S2 P2.1 S3 P3.5 OUT 图3-1 颜色传感器与单片机连接简图 P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4TCS3200P1.6P0.5P1.7P0.6S0S3RSTP0.7S1S2P3.0/EA/OEOUTP3.1ALEGNDVCCP3.2/PSENP3.3P2.7P3.4STC51P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GNDP2.0 图3-2 TCS3200 51单片机连线图 10 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 3.1.2. TFT屏与51单片机 本设计中，TFT-LCD高八位数据口接单片机P1口，低八位数据口接单片机P0口，P0口是一个三态双向口，可做地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O口。数据/命令切换端口接P3.0口,读控制端接P3.1端口，片选端口接P3.2，写控制端口接P3.3口，复位端接P3.4端口。 其主要引脚功能如表3-2所示。连线图如图3-3所示。 表3-2 2.4寸彩色TFT显示屏引脚功能表 接口引脚 说明 Vcc 显示板电源 Vlcd 背光灯电源 CS 片选(低电平有效) RST 复位(低电平有效) RS 控制寄存器/数据寄存器选择(低电平为控制寄存 器) RW 写信号(低电平有效) RD 读信号(低电平有效) GND 接地端 DB 数据总线 1P1.0VCC2P1.1P0.03P1.2P0.14P1.3P0.25P1.4P0.36P1.5P0.47P1.6P0.58P1.7P0.69RSTP0.710P3.0/EA11P3.1ALE12P3.2/PSEN13P3.3P2.714P3.4STC51P2.615P3.5P2.516P3.6P2.417P3.7P2.31812345678XTAL2P2.219J-LCDH8XTAL1P2.120GNDP2.0 图3-3 单片机与2.4寸LCD模块连线图 第3.2节 软件设计 3.2.1. TCS3200软件设计 TCS3200传感器的颜色采集原理第二章已介绍，其实现方法主要依靠定时器T0和外部中断INTO来实现。主要流程如图3-4所示。 11 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 外部脉冲信定时器初始 号 化 定时时外部中断计N 间到 数 Y 输出频率 图3-4 颜色采集过程软件流程图 我们知道，51单片机有两个16位的可编程定时/计数器，即T0和T1定时器/计数器，T0的工作方式有四种，T1工作方式有三种，可通过编程确定某种工作方式。在本设计中，用定时/计数器T0的工作方式1，在方式1下16位的计数器16位都用到，分别是TH0的8位和TL0的低8位，低8位计数满是则向高8位进位，全满时则溢出。由于有16位，因此计数最大值位2的16次方65536。设计中初值的确定可根据要求的计数值计算，即65536减去计数值，则为初值。设计数10000，则初值可由如下公式计算 TH0,(65536,10000)/256 TL0,(65536,10000)%256 确定初值后，定时器T0进行计时，P3.5端口的第二功能定时器T1对输出脉冲进行计数，计数之前先选通各个颜色的滤波器，具体程序如下: sbit tcs230_s2=P2^0; sbit tcs230_s3=P2^1; 红色滤波器选通: tcs230_s2=0; tcs230_s3=0; 蓝色滤波器选通: tcs230_s2=0; tcs230_s3=1; 绿色滤波器选通: tcs230_s2=1; tcs230_s3=1; P3.5端口计数器T1测得的脉冲数即为计时10ms内每个颜色所获取的颜色脉冲，按第 12 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 二章颜色测试原理可得，次脉冲与255(白光三基色脉冲)相比，即得到每种颜色的比例 因子。 YZ,255/(TH1*256，TL1)然后再相同测量时间内对具体颜色进行测量，所测得脉冲与比例因子相乘即得到此颜 色的三基色脉冲。 B,(TH1*256，TL1)*YZ以红色为例，先进行白平衡，定时10ms，具体程序如下: TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=0; tcs230_s3=0;//选择红色滤光器 tcs230_en=0; TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; ryz=255/(TH1*256+TL1);//比例因子 然后对具体颜色测试，得到此中红色脉冲: TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=0; tcs230_s3=0;//选择红色滤光器 tcs230_en=0; TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 13 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; rb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*ryz; 3.2.2. LCD彩屏软件设计 读取单片机数据之前，首先需要对TFT屏进行数据模式选择的设置。LCD有16位和 8位两种数据模式。当使用16位数据模式时，则高八位数据口和低八位数据口都是用，即 单片机的P1和P0口;当使用八位数据模式时，则使用低八位数据口传送，高八位可不使 用。具体程序如下: 16位数据模式: #ifdef Bus_16 void LCD_Writ_Bus(char VH,char VL) //并行数据写入函数 { LCD_DataPortH=VH; //高位P1口 LCD_DataPortL=VL; //低位P0口 LCD_WR=0; LCD_WR=1; } 八位数据模式: void LCD_Writ_Bus(char VH,char VL) //并行数据写入函数 { LCD_DataPortH=VH; //八位模式都用P0口送数据 LCD_WR=0; LCD_WR=1; LCD_DataPortH=VL; //八位模式都用P0口送数据 LCD_WR=0; LCD_WR=1; } 14 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) TFT从单片机读取数据前要先进行进行初始化和清屏，然后再读取从经过单片机处理后的数据。如图3-5所示: T0按与颜色传感器识 别颜色时同样的模式 和时间进行定时 TFT屏初始 化 清屏 程序处理RGB数单片机处理 据，然后显示颜后的数据 色 图3-5 TFT显示流程图 颜色显示: TFT屏的16位数据口，其中高5位为红色控制数据端口，即高五位全为高电平1时，红色全部显示，也就是当RGB值位0XF800时，显示颜色为红色。低五位为蓝色，即全为高电平1时显示蓝色，中间六位为绿色控制，全为高电平时(其余为低电平)显示绿色，RGB值位0X7E0;十六位全为高电平1时，显示白色，全为低电平0时全为黑色，因此， -6所示。 可得出如下位运算公式计算RGB。具体端口对应颜色如图3 图3-6 端口对应颜色图 RGB,((R,,8)&OXF800)/((G,,3)&OX7E0)/(B,,3) 可得出具体程序如下: uint rgb888to565(uint R,uint G,uint B) { uint rgb; rgb = ((R << 8) & 0xF800) | ((G << 3) & 0x7E0) | (B >> 3); return rgb; 15 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 第4章 系统测试 第4.1节 测试中需要注意的问题 (1)颜色识别时要避免外界光线的干扰，否则会影响颜色识别的结果。最好把传感器、光源等放置在一个密闭、无反射的箱子中进行测试。 (2)对光源没有特殊的要求，但是光源发出的光要尽量集中，否则会造成传感器之间的相互干扰。 (3)当第1次使用TCS3200时，或TCS3200识别模块重启、更换光源等情况时， 都需要进行白平衡调整。 第4.2节 设计检测 4.2.1. TFT屏能否点亮 测试过程很简单，将设计实物通过USB连接线进行通电，上电后，打开设计板主按钮，则颜色传感器的四个LED补光灯以及TFT液晶屏均点亮，且亮度效果不错。如图4-1所示。 图4-1 点亮测试 4.2.2. TFT屏颜色能否随卡片颜色变化 (1)、 白平衡测试 背光系统通电之后，将颜色传感器平衡放置于白色物体正上方1cm左右，观察TFT屏幕，经过一次清屏之后，屏幕显示白色，颜色色调与实物相似度大。如图4-2所示。 16 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 图4-2 白平衡测试图 (2)、 三基色颜色测试 白平衡之后，将白色物体移开，分别将红色，黄色，卡片放置于颜色传感器下方，与之前白色物体位置一样，观察TFT颜色变化，发现其颜色随着卡片的切换而随卡片颜色发生变化，颜色小时效果良好。 图4-3 红颜色测试图 将红色卡片置于颜色传感器正下方1cm左右处，观察可得LCD屏幕颜色变为红色，与卡片颜色相同，颜色显示效果和亮度都良好，如图4-3所示。 (3)、 普通颜色测试 三基色和白色测试都基本成功，最后进行普通颜色的测试，测试采用粉红色进行测试，步骤同上，白平衡之后，将粉红色卡片置于颜色传感器四个补光LED正下方1cm左右处，观察屏幕变化，观察所得，LCD屏幕变为粉红色，与卡片颜色相同，且显示效果良好(如图4-4)测试基本成功。 17 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 图4-4 粉红色测试图 将黄色卡片换上，观察得LCD屏幕颜色变为与卡片相同的颜色，显示效果良好。如 图4-5所示。 图4-5 黄颜色测试图 18 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 结论 本次设计结束，在所采用的模块中，颜色传感器对于颜色识别灵敏度基本合格，可以准确读取相应颜色并转换为数字量，节约了模数转换模块的使用;51单片机对于数据的操作也都达标，能够快速的读取传感器的数字量并进行合理运算，最终得出相应的颜色比例因子，在编程上也趋于简单便捷。不足之处是LCD彩屏相比于三基色LED灯，虽然在色彩显示效果上要优越，但每次显示之前要清屏，增大了显示的时间，其灵活度方便存在不足。综合来看，在色彩可变上已经达到要求，亮度上也适合，灵敏度需要进一步改进，另外背光灯的整体结构过大，没有达到目前社会需求的超薄化，需要进一步改进。 19 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 参考文献 [1]. 胡建民(颜色传感器TCS3200及颜色识别电路,J,(单片机与嵌入式系统应用(2006 [2]. 李朝清(单片机原理及接口技术,,,(北京航空航天大学出版社，2000( [3]. 张伟(单片机原理及应用,,,(机械工业出版社，2001( [4]. 潘海鸿, 陈 琳, 段素强,梁成业,杨 微(新型颜色传感器TCS3200应用于CRRT机漏血检测的可行 性研究,,,(广西大学，2008( [5]. 丁茹，李刚(可编程彩色光频转换器TCS3200及应用,,,(天津 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师范学院，2005 ( [6]. 张松灿，肖本贤(高分辨率颜色传感器TCS3200的原理及应用,EB/OL,( [7]. 可荣硕,马晓军,张思博. 基于RGB色彩空间的颜色识别系统设计,J,. 微计算机信息.2010. [8]. 郑喜凤, 黄 娉,刘贵华. 三基色亮度计的设计和应用,J,. 微计算机信息.2009. [9]. 卢川英, 于浩成, 孙敬辉, 孟 中. 基于 TCS3200传感器的颜色检测系统,J,.吉林大学学报.2008.11. [10]. 王 晴,尹志勇.基于颜色传感器 TCS3200的新型经皮测疸仪的设计,D,. 第三军医大学.2008.6. 20 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 致谢 在本次设计中，遇到很多有关论文的写法和硬件设计方面不明白的地方，指导老师魏明老师给予了很大的帮助和耐心的指导，首先感谢魏老师的帮助。另外设计中用到的许多学习资料，校图书馆中都为我们提供了需要的东西，感谢学校丰富的学习资料以及良好的学习环境。在硬件制作过程中，学院实验室也为我们提供了操作台以及各种检测设备，对于如此好的设计条件，致以深深的谢意。最后，感谢审阅论文的各位老师，能在百忙之中抽出时间评审论文。 21 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) 附录 附录1:实物照片说明 附录2:部分源程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Bus_16 //16位数据模式,如果使用8位模式，请注释此语句，如果使用16位模式，请打开此句 #define LCD_DataPortH P1 //高8位数据口,8位模式下只使用高8位 #define LCD_DataPortL P0 //低8位数据口 ,8位模式下低8位可以不接线,请确认P0口已经上拉10K电阻,不宜太小，最小4.7K,推荐10K. sbit LCD_RS = P3^0; //数据/命令切换 sbit LCD_RD =P3^1; //读控制 sbit LCD_CS=P3^2; //片选 sbit LCD_WR = P3^3; //写控制 sbit LCD_REST = P3^4; //复位 //=================颜色传感模块连接===================== /*----------------------------------------------------- |EO-----GND 22 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) |S0-----VCC | S2-----P1.0 | OUT-------P3.5 |S1-----VCC | S3-----P1.1 | ---------------------------------------------------*/ sbit tcs230_s2=P2^0;//TCS230 S2接单片机P1.0 sbit tcs230_s3=P2^1;//TCS230 S3接单片机P1.1 sbit tcs230_en=P2^2; //TCS230 EN(E0)接单片机P1.2 uint ryz,gyz,byz;//分别定义红色因子 绿色因子 蓝色因子 uint rb,gb,bb;//RGB值 #define LCD_SIZE_X 240 #define LCD_SIZE_Y 320 void delayms(int count); void LCD_Write_COM(char VH,char VL); void LCD_Write_DATA(char VH,char VL); void Address_set(unsigned int x1,unsigned int y1,unsigned int x2,unsigned int y2); void LCD_Init(void); void Pant(int color); void celiang(); void baipingheng(); uint rgb666to565(uint R,uint G,uint B); void delayms(int count) // /* X1ms */ { int i,j; for(i=0;i>8,x1); //设置X坐标位置 LCD_Write_COM(0x00,0x21);LCD_Write_DATA(y1>>8,y1); //设置Y坐标位置 LCD_Write_COM(0x00,0x50);LCD_Write_DATA(x1>>8,x1); //开始X LCD_Write_COM(0x00,0x52);LCD_Write_DATA(y1>>8,y1); //开始Y LCD_Write_COM(0x00,0x51);LCD_Write_DATA(x2>>8,x2); //结束X LCD_Write_COM(0x00,0x53);LCD_Write_DATA(y2>>8,y2); //结束Y LCD_Write_COM(0x00,0x22); } void LCD_Init(void) { LCD_REST=1; delayms(5); LCD_REST=0; delayms(5); LCD_REST=1; delayms(5); 24 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) LCD_CS =0; //打开片选使能 //************* Start Initial Sequence **********// LCD_Write_COM(0x00,0xE5); LCD_Write_DATA(0x78,0xF0); // set SRAM internal timing LCD_Write_COM(0x00,0x01); LCD_Write_DATA(0x01,0x00); // set SS and SM bit LCD_Write_COM(0x00,0x02); LCD_Write_DATA(0x07,0x00); // set 1 line inversion LCD_Write_COM(0x00,0x03); LCD_Write_DATA(0x10,0x30); // set GRAM write direction and BGR=1. LCD_Write_COM(0x00,0x04); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // Resize register LCD_Write_COM(0x00,0x08); LCD_Write_DATA(0x02,0x07); // set the back porch and front porch LCD_Write_COM(0x00,0x09); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // set non-display area refresh cycle ISC[3:0] LCD_Write_COM(0x00,0x0A); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // FMARK function LCD_Write_COM(0x00,0x0C); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // RGB interface setting LCD_Write_COM(0x00,0x0D); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // Frame marker Position LCD_Write_COM(0x00,0x0F); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // RGB interface polarity //*************Power On sequence ****************// LCD_Write_COM(0x00,0x10); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // SAP, BT[3:0], AP, DSTB, SLP, STB LCD_Write_COM(0x00,0x11); LCD_Write_DATA(0x00,0x07); // DC1[2:0], DC0[2:0], VC[2:0] LCD_Write_COM(0x00,0x12); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // VREG1OUT voltage LCD_Write_COM(0x00,0x13); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // VDV[4:0] for VCOM amplitude LCD_Write_COM(0x00,0x07); LCD_Write_DATA(0x00,0x01); delayms(50); // Dis-charge capacitor power voltage LCD_Write_COM(0x00,0x10); LCD_Write_DATA(0x10,0x90); // 1490//SAP, BT[3:0], AP, DSTB, SLP, STB LCD_Write_COM(0x00,0x11); LCD_Write_DATA(0x02,0x27); // DC1[2:0], DC0[2:0], VC[2:0] delayms(50); // Delay 50ms LCD_Write_COM(0x00,0x12); LCD_Write_DATA(0x00,0x1F); //001C// Internal reference voltage= Vci; delayms(50); // Delay 50ms LCD_Write_COM(0x00,0x13); LCD_Write_DATA(0x15,0x00); //0x1000//1400 Set VDV[4:0] for VCOM amplitude 1A00 25 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) LCD_Write_COM(0x00,0x29); LCD_Write_DATA(0x00,0x27); //0x0012 //001a Set VCM[5:0] for VCOMH //0x0025 0034 LCD_Write_COM(0x00,0x2B); LCD_Write_DATA(0x00,0x0D); // Set Frame Rate 000C delayms(50); // Delay 50ms LCD_Write_COM(0x00,0x20); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // GRAM horizontal Address LCD_Write_COM(0x00,0x21); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // GRAM Vertical Address // ----------- Adjust the Gamma Curve ----------// LCD_Write_COM(0x00,0x30); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x31); LCD_Write_DATA(0x07,0x07); LCD_Write_COM(0x00,0x32); LCD_Write_DATA(0x03,0x07); LCD_Write_COM(0x00,0x35); LCD_Write_DATA(0x02,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x36); LCD_Write_DATA(0x00,0x08);//0207 LCD_Write_COM(0x00,0x37); LCD_Write_DATA(0x00,0x04);//0306 LCD_Write_COM(0x00,0x38); LCD_Write_DATA(0x00,0x00);//0102 LCD_Write_COM(0x00,0x39); LCD_Write_DATA(0x07,0x07);//0707 LCD_Write_COM(0x00,0x3C); LCD_Write_DATA(0x00,0x02);//0702 LCD_Write_COM(0x00,0x3D); LCD_Write_DATA(0x1D,0x04);//1604 //------------------ Set GRAM area ---------------// LCD_Write_COM(0x00,0x50); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // Horizontal GRAM Start Address LCD_Write_COM(0x00,0x51); LCD_Write_DATA(0x00,0xEF); // Horizontal GRAM End Address LCD_Write_COM(0x00,0x52); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // Vertical GRAM Start Address LCD_Write_COM(0x00,0x53); LCD_Write_DATA(0x01,0x3F); // Vertical GRAM Start Address LCD_Write_COM(0x00,0x60); LCD_Write_DATA(0xA7,0x00); // Gate Scan Line LCD_Write_COM(0x00,0x61); LCD_Write_DATA(0x00,0x01); // NDL,VLE, REV LCD_Write_COM(0x00,0x6A); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); // set scrolling line //-------------- Partial Display Control ---------// LCD_Write_COM(0x00,0x80); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x81); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x82); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x83); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x84); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x85); LCD_Write_DATA(0x00,0x00); //-------------- Panel Control -------------------// LCD_Write_COM(0x00,0x90); LCD_Write_DATA(0x00,0x10); 26 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) LCD_Write_COM(0x00,0x92); LCD_Write_DATA(0x06,0x00); LCD_Write_COM(0x00,0x07); LCD_Write_DATA(0x01,0x33); // 262K color and display ON LCD_CS =1; //关闭片选使能 } void Pant(int color) { char VH,VL; int i,j; VH = color>>8; VL = color; LCD_CS =0; //打开片选使能 Address_set(0,0,239,319); for(i=0;i<320;i++) { for (j=0;j<240;j++) { LCD_Write_DATA(VH,VL); } } LCD_CS =1; //关闭片选使能 } //****************************************************** //白平衡子程序 void celiang() { //*********求R值************************************ TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=0; tcs230_s3=0;//选择红色滤光器 tcs230_en=0; TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; rb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*255/ryz; 27 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) if(rb>255)rb=255;//判断RGB值是否合法 //***********求B值************************************** TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=0; tcs230_s3=1;//选择蓝色滤光器 TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; bb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*255/byz; if(bb>255)bb=255;//判断RGB值是否合法 //***********求G值************************************** TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=1; tcs230_s3=1;//选择绿色滤光器 TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; tcs230_en=1; gb=(unsigned long)(TH1*256+TL1)*255/gyz; if(gb>255)gb=255;//判断RGB值是否合法 } //****************************************************** //白平衡子程序 void baipingheng() { //**************求取红色因子*********************** TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=0; tcs230_s3=0;//选择红色滤光器 tcs230_en=0; 28 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; ryz=TH1*256+TL1;//其实这里的比例因子应该为255/(TH1*256+TL1) //**************求取蓝色因子*********************** TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=0; tcs230_s3=1;//选择蓝色滤光器 TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; byz=TH1*256+TL1;//其实这里的比例因子应该为255/(TH1*256+TL1) //**************求绿红色因子*********************** TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TH1=0; TL1=0; tcs230_s2=1; tcs230_s3=1;//选择绿色滤光器 TR0=1;//10毫秒开始计时 TR1=1;//开始计数 while(TF0==0);//等待定时器溢出 TF0=0;//清楚定时器0溢出标志 TR0=0;//关闭定时0 TR1=0; tcs230_en=1; gyz=TH1*256+TL1;//其实这里的比例因子应该为255/(TH1*256+TL1) } uint rgb888to565(uint R,uint G,uint B) { uint rgb; //rgb =((R&0x1f)<<11)+((G&0x3f)<<5)+(B&0x1f); rgb = ((R << 8) & 0xF800) | ((G << 3) & 0x7E0) | (B >> 3); return rgb; } 29 第 页 苏州大学本科生毕业设计(论文) void main(void) { TMOD=0x51;//设定T0以工作方式1定时10毫秒 LCD_Init(); //TFT初始化 Pant(0XFF00); //TFT清屏 baipingheng();//上电时先白平衡一次 while(1) { celiang();//颜色测试 Pant(rgb888to565(rb,gb,bb)); } } 30 第 页