KE0074 Keyes TCS3200 颜色传感器教程#

1. 模块介绍#

KE0074 Keyes TCS3200 颜色传感器是一款基于 TCS3200 芯片的颜色检测模块，能够检测物体表面的颜色并输出对应的 RGB 值。TCS3200 是一种光到频率转换器，内置光电二极管阵列，通过检测红、绿、蓝三种颜色的光强度，将其转换为频率信号输出。模块采用镀金工艺，抗光干扰能力强，适用于静态检测不发光物体的颜色。

应用场景#

颜色识别
颜色分类
智能机器人导航
工业自动化检测

2. 模块特点#

高灵敏度：内置光电二极管阵列，能够检测红、绿、蓝三种颜色的光强度。
抗光干扰：适合多种光线环境，能够在复杂光照条件下稳定工作。
静态检测：适合检测不发光的物体颜色。
可编程输出：支持不同的输出频率比例（100%、20%、2%、关断）。
易于固定：模块自带 4 个定位孔，便于安装在其他设备上。
兼容性强：支持 Arduino、树莓派等开发板。

3. 规格参数#

参数	值
工作电压	3.3V ～ 5V（DC）
接口	10PIN 接口
工作电流	1.4mA
检测状态	静态检测
最佳检测距离	10mm
重量	5.6g
输出频率范围	10kHz ～ 12kHz，占空比 50%

4. 工作原理#

TCS3200 是一种光到频率转换器，内置 4×4 的光电二极管阵列：

4 个检测红光
4 个检测绿光
4 个检测蓝光
4 个无滤光片（全光谱）

通过控制 S2 和 S3 引脚，可以选择检测红、绿、蓝或全光谱光强度。模块将检测到的光强度转换为方波信号，输出频率与光强度成正比。通过读取输出信号的频率，可以计算出颜色的 RGB 值。

5. 接口说明#

模块有 6 个主要引脚：

VCC：电源正极（3.3V ～ 5V）。
- 用于为模块供电。
GND：电源负极（接地）。
- 与 Arduino 或其他控制板的 GND 引脚连接。
OUT：方波信号输出。
- 输出颜色光强度对应的频率信号，接 Arduino 的数字输入引脚（如 D2）。
S0 和 S1：输出频率比例选择引脚。
- 用于选择输出频率比例（100%、20%、2%、关断）。
S2 和 S3：颜色选择引脚。
- 用于选择检测红、绿、蓝或全光谱光强度。

6. 连接图#

以下是 KE0074 模块与 Arduino UNO 的连接示意图：

模块引脚	Arduino 引脚
VCC	5V
GND	GND
OUT	D2
S0	D6
S1	D5
S2	D4
S3	D3

连接图如下：

7. 示例代码#

安装TimerOne库

下载库文件：TimerOne
打开Arduino IDE，选择“项目”，选择“导入库”，再选择“添加.ZIP库”。
找到下载资料的存放位置，打开文件夹找到库文件，选择要导入的库，点击“打开”。
安装成功界面。

代码示例

以下是用于测试 KE0074 模块的 Arduino 示例代码，检测颜色的 RGB 值并在串口监视器中显示。

#include <TimerOne.h> 

#define S0 6   // TCS3200频率比例选择引脚
#define S1 5
#define S2 4   // TCS3200颜色选择引脚
#define S3 3
#define OUT 2  // TCS3200输出信号连接到Arduino中断引脚

int g_count = 0;     // TCS3200输出信号的脉冲计数
int g_array[3];      // 存储RGB脉冲数
int g_flag = 0;      // 滤波器模式标志
float g_SF[3];       // RGB比例因子

// 初始化TCS3200各控制引脚模式
void TSC_Init() {
  pinMode(S0, OUTPUT);
  pinMode(S1, OUTPUT);
  pinMode(S2, OUTPUT);
  pinMode(S3, OUTPUT);
  pinMode(OUT, INPUT);

  digitalWrite(S0, LOW);  
  digitalWrite(S1, HIGH); // 设置比例因子为2%
}

// 选择滤波器模式
void TSC_FilterColor(int Level01, int Level02) {
  digitalWrite(S2, Level01 ? HIGH : LOW); 
  digitalWrite(S3, Level02 ? HIGH : LOW); 
}

// 中断函数，记录TCS3200输出信号的脉冲数
void TSC_Count() {
  g_count++;
}

// 定时器中断函数
void TSC_Callback() {
  switch(g_flag) {
    case 0: 
      Serial.println("->WB Start");
      TSC_FilterColor(LOW, LOW);  // 红光滤波器
      break;
    case 1:
      Serial.print("->Frequency R=");
      Serial.println(g_count);
      g_array[0] = g_count;  // 存储红光脉冲数
      TSC_FilterColor(HIGH, HIGH);   // 绿光滤波器
      break;
    case 2:
      Serial.print("->Frequency G=");
      Serial.println(g_count);
      g_array[1] = g_count;  // 存储绿光脉冲数
      TSC_FilterColor(LOW, HIGH);   // 蓝光滤波器
      break;
    case 3:
      Serial.print("->Frequency B=");
      Serial.println(g_count);
      g_array[2] = g_count;  // 存储蓝光脉冲数
      TSC_FilterColor(HIGH, LOW);   // 无滤波器模式
      Serial.println("->WB End");
      break;
    default:
      g_count = 0;
      break;
  }
  g_count = 0;
  g_flag++;
  Timer1.setPeriod(1000000);  // 设置计数周期为1秒
}

void setup() {
  TSC_Init();
  Serial.begin(9600);
  Timer1.initialize();
  Timer1.attachInterrupt(TSC_Callback);
  attachInterrupt(0, TSC_Count, RISING);

  delay(4000);

  for(int i = 0; i < 3; i++) {
    Serial.println(g_array[i]);
  }

  g_SF[0] = 255.0 / g_array[0];  // 红色比例因子
  g_SF[1] = 255.0 / g_array[1];  // 绿色比例因子
  g_SF[2] = 255.0 / g_array[2];  // 蓝色比例因子

  Serial.println(g_SF[0]);
  Serial.println(g_SF[1]);
  Serial.println(g_SF[2]);
}

void loop() {
  g_flag = 0;
  for(int i = 0; i < 3; i++) {
    Serial.println(int(g_array[i] * g_SF[i]));  // 打印RGB值
  }
  delay(4000);  // 延迟4秒
}

8. 实验现象#

硬件连接：按照连接图连接模块与 Arduino UNO。
烧录代码：将代码上传到 Arduino UNO。
运行测试：
- 打开 Arduino IDE 的串口监视器，设置波特率为 9600。
- 初始测试时，按复位键，用白纸先测试，确保 RGB 值都为 255。
- 将传感器对准不同颜色的物体，串口监视器会显示对应的 RGB 数值。
- 如果 RGB 值超过 255，则默认值为 255。

9. 注意事项#

白平衡校准：测试前，先用白纸校准，确保 RGB 都为 255。
LED 指示灯：上电后，4 个 LED 灯应亮起。
RGB 值范围：如果测试数据超过 255，则默认显示为 255。
最佳检测距离：建议保持 10mm 的检测距离。
环境光干扰：避免强光或闪烁光源干扰。

10. 参考链接#

TCS3200 数据手册

如果需要进一步调整代码或有其他问题，请告诉我！

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