在这个项目中，我们将使用带有Raspberry Pi的TCS3200颜色传感器模块来检测颜色。在这里，我们使用Raspberry Pi的Python代码使用TCS3200传感器检测颜色。为了演示颜色检测，我们使用了RGB LED，该RGB LED将以相同的颜色发光，其中物体位于传感器附近。目前，我们已对Raspberry Pi进行编程，使其仅检测红色，绿色和蓝色。但是您可以对其进行编程，以在获取RGB值后检测任何颜色，因为每种颜色都由这些RGB成分组成。最后查看演示视频。
我们之前已经使用相同的TCS3200和Arduino读取并显示了颜色的RGB值。在继续之前，请先了解一下TCS3200色彩传感器。
TCS3200颜色传感器：
TCS3200是一种颜色传感器，可以通过正确的编程检测任何数量的颜色。 TCS3200包含RGB（红绿蓝）阵列。如微观图所示，可以在传感器上看到眼睛内部的方框。这些方框是RGB矩阵的阵列。这些盒子中的每一个都包含三个传感器，用于感应红色，绿色和蓝色的光强度。
因此，我们在同一层上具有红色，蓝色和绿色阵列。因此，在检测颜色时，我们无法同时检测所有三个元素。这些传感器阵列中的每一个将一个接一个地单独选择以检测颜色。可以对模块进行编程，以感测特定的颜色并留下其他颜色。它包含用于该选择目的的引脚，稍后将对此进行说明。存在第四种模式，它不是过滤器模式。在无滤镜模式下，传感器会检测到白光。
我们将把该传感器连接到Raspberry Pi，并对Raspberry Pi进行编程，以根据颜色提供适当的响应。
所需组件：
在这里，我们使用 带有Raspbian Jessie OS的Raspberry Pi 2 ModelB。前面已经讨论了所有基本的硬件和软件要求，您可以在Raspberry Pi简介和Raspberry PI LED闪烁中查找它，以开始使用，而我们还不需要：
- 带有预装操作系统的Raspberry Pi
- TCS3200颜色传感器
- CD4040计数器芯片
- RGB LED
- 1KΩ电阻器（3个）
- 1000uF电容器
电路图和连接：
下表列出了将颜色传感器与Raspberry Pi连接所完成的连接：
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传感器引脚 |
树莓派别针 |
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Vcc |
+ 3.3v |
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地线 |
地面 |
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S0 |
+ 3.3v |
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S1 |
+ 3.3v |
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S2 |
PI的GPIO6 |
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S3 |
PI的GPIO5 |
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OE |
PI的GPIO22 |
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出 |
CD4040的时钟 |
下表列出了CD4040计数器与Raspberry Pi的连接：
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CD4040引脚 |
树莓派别针 |
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Vcc16 |
+ 3.3v |
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Gnd8 |
nd |
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Clk10 |
传感器不足 |
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重设11 |
PI的GPIO26 |
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Q0 |
PI的GPIO21 |
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Q1 |
PI的GPIO20 |
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Q2 |
PI的GPIO16 |
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Q3 |
PI的GPIO12 |
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Q4 |
PI的GPIO25 |
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Q5 |
PI的GPIO24 |
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Q6 |
PI的GPIO23 |
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Q7 |
PI的GPIO18 |
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Q8 |
没有关联 |
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Q9 |
没有关联 |
|
Q10 |
没有关联 |
|
Q11 |
没有关联 |
下面是将颜色传感器与Raspberry Pi接口的完整电路图：
工作说明：
每种颜色都由三种颜色组成：红色，绿色和蓝色（RGB）。而且，如果我们知道任何颜色的RGB强度，那么我们就可以检测到该颜色。我们之前已经使用Arduino读取了这些RGB值。
使用TCS3200色彩传感器，我们无法同时检测到红色，绿色和蓝色的光，因此我们需要对它们进行逐一检查。颜色传感器需要检测的颜色由两个引脚S2和S3选择。使用这两个引脚，我们可以告诉传感器要测量的颜色光强度。
假设我们需要感测红色强度，则需要将两个引脚都设置为低电平。在测量红色光之后，我们将S2 LOW和S3 HIGH设置为测量蓝光。根据下表，通过顺序更改S2和S3的逻辑，我们可以测量红色，蓝色和绿色的光强度：
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S2 |
S3 |
光电二极管类型 |
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低 |
低 |
红 |
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低 |
高 |
蓝色 |
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高 |
低 |
无过滤器（白色） |
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高 |
高 |
绿色 |
传感器检测到RGB分量的强度后，该值将发送到模块内部的控制系统，如下图所示。通过阵列测量的光强度被发送到模块内部的电流至频率转换器。变频器会生成一个方波，其频率与阵列发送的值成正比。电流与频率转换器使用ARRAY中较高的值，会产生较高频率的方波。
颜色传感器模块的输出信号频率可以调整为四个级别。通过使用传感器模块的S0和S1选择这些级别，如下图所示。
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S0 |
S1 |
输出频率定标（f0） |
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大号 |
大号 |
掉电 |
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大号 |
H |
2％ |
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H |
大号 |
20％ |
|
H |
H |
100％ |
当我们将该模块与时钟较低的系统连接时，此功能非常有用。对于Raspberry Pi，我们将选择100％。请记住，在阴影下，颜色传感器模块会生成一个方波输出，每种颜色的最大频率为2500Hz（100％缩放）。
尽管该模块提供的输出方波的频率与落在其表面上的光强度成正比，但没有简便的方法可以通过该模块计算每种颜色的光强度。但是，我们可以判断每种颜色的光强度是增加还是减少。我们还可以计算和比较红色，绿色，蓝色值，以检测光的颜色或模块表面预设的对象的颜色。因此，这更多是颜色传感器模块而不是光强度传感器模块。
现在，我们将把方波输出馈送到Raspberry Pi，但由于Raspberry Pi没有任何内部计数器，因此我们无法直接将其提供给PI 。因此，首先我们将该输出提供给CD4040 Binary Counter，然后对Raspberry Pi进行编程，使其以100毫秒的周期间隔从计数器获取频率值。
因此，对于每种红色，绿色和蓝色，PI读取的最大值为2500/10 = 250 max。我们还对Raspberry Pi进行了编程，以在屏幕上打印这些代表光强度的值，如下所示。从默认值中减去这些值，以达到零。在确定颜色的同时派上用场。
此处的默认值为RGB的值，该值是在没有将任何物体放置在传感器前面的情况下获取的。这取决于周围的光照条件，这些值可能会根据周围环境而有所不同。基本上，我们正在校准传感器的标准读数。因此，首先运行该程序，不要放置任何物体并注意读数。这些值不会接近零，因为无论放置在何处，总会有一些光线照射到传感器上。然后将这些读数减去我们将放置一个对象进行测试后得到的读数。这样我们就可以获得标准读数。
还对Raspberry Pi进行了编程，以比较R，G和B值，以确定放置在传感器附近的物体的颜色。连接到Raspberry Pi的RGB发光LED显示了此结果。
简而言之，
1.模块检测放置在表面附近的物体反射的光。
2.颜色传感器模块为R或G或B提供输出波，由Raspberry Pi通过引脚S2和S3顺序选择。
3. CD4040计数器接收波形并测量频率值。
4. PI每100毫秒从计数器获取每种颜色的频率值。每次取值后，PI都会重置计数器以检测下一个值。
5. Raspberry Pi在屏幕上打印这些值，并比较这些值以检测对象的颜色，最后根据对象的颜色以适当的颜色发光RGB LED。
我们在Python代码中遵循了上述顺序。完整的节目在下面提供了一个演示视频。
在这里，Raspberry Pi被编程为仅检测三种颜色，您可以相应地匹配R，G和B值以检测更多喜欢的颜色。