一款基于STC12C5410AD的简单的颜色识别系统

　　在组胚、解剖等形态学科的教学和科研中，经常要对一些物体的表面颜色或溶液的浓度和颜色进行判断和比较，在很多时候依靠的都是人眼的目视测色，这不仅受到照明及观察条件的制约^[1] ，且由于人主观意识的存在，会有较大的波动，缺乏可比性。而专业的颜色检测系统则由于价格昂贵，难以普及。我们基于STC12C5410AD单片机设计了一款简单实用的颜色识别系统，其成本低廉，且可满足一般日常检测的需要。

　　1 颜色测量原理

　　颜色是人眼视觉系统对光的一种知觉^[2] ，视觉上的色感觉既与物质本身的分光和吸收特性有关，又与照明条件、观测条件以及观察者的视觉特性等有关^[3] 。目前对颜色的定量描述可采用CIE推荐的X、Y、Z表色系统，引用三刺激值X、Y、Z及相应的色品坐标x、y、z表征。光辐射照射到物体表面，其颜色是漫反射光对人眼形成刺激的结果，这个刺激结果可引用三刺激值X、Y、Z表示，而色坐标与三刺激值的关系如下：

　　再依据色度学的两个实验结论：(1)三原色合成法则，即任何颜色都能用R(红)、G(绿)、B(蓝)三色的单色光按一定比例混合而成;(2)颜色的加法法则，即在一般的应用中，颜色的混合满足简单的加法关系。因此在CIE系统中，有如下关系：

　　因此，通过测量物体表面对三基色光的反射比例可得到RGB值，最终可计算出描述物体表面颜色所需要的色度坐标x、y、z值^[4] 。

　　2 测量系统的构成

　　本测量系统为降低成本，便于普及，使用的 都 是 成 本 较 低 且 较 易 获 得 的 元 件 ， 主 要 由STC12C5410AD单片机、一个高灵敏度的可见光光敏二极管和三个高亮度发光二极管(分别发出红、绿、蓝光)构成的反射式光电采样器、LMV358放大电路、8位LED数码管等构成。系统的结构如下图所示：

　　2.1 STC12C5410AD单片机

　　STC12C5410系列单片机是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机，其速度比普通8051单片机快了12倍。有10K字节片内Flash程序存储器，512字节片内RAM 数据存储器，另有8通道10位ADC及4通道捕获/比较单元，2个硬件16位定时器，4路PCA还可再实现4个定时器[5]。已完全可以满足本系统对硬件资源的的需求。系统主要的资源分配如下：P2.1-P2.3分别控制三个发光二极管的开关(P2.1：红; P2.2：绿; P2.3：蓝);P1.0设置为10位高速A/D转换模式，用于对光敏二极管电压信息的采样和转化;P2.4、P2.5、P2.6用于连接LED数码管控制芯片;Timer0作为 100μs 定时器，提供控制检测及采样的时基;选用的晶振为22.1184M。