2024年寒假练-基于RP2040 12指神探扩展板实现颜色识别

内容介绍

1.项目介绍

本项目主要基于RP2040的12指神探及扩展板实现颜色的采集，然后将识别的颜色转换成RGB值，然后根据屏幕显示原理，转换成与采集颜色一致的颜色，显示到屏幕上。

2.设计思路

此次项目基于硬禾的micropython固件实现屏幕驱动，通过IIC 接口实现与扩展板上颜色传感器LTR-381RGB-WA通讯。

获取到颜色的RGB值后，通过屏幕显示相应的颜色。

3.硬件框图

通过usb连接电脑进行uart 通讯程序下载 py文件上传下载

通过按键进行逻辑控制

通过屏幕显示相关颜色信息

通过颜色传感器获取颜色相关信息

主控板信息：

TYPE-C接口用于供电和数据传输
一个boot按键用于进入boot模式
两个可程控按键和一个拨轮用于自定义功能
搭载240*240分辨率的LCD彩屏，通过SPI接口进行通信，控制器为常用的ST7789芯片，例程丰富便于开发
扩展接口包含5v、3.3v输出、GND。9个GPIO，可同时使能最多三个通道ADC

主控板原理图

接口定义

扩展板信息

扩展板搭载了几款常用的传感器，包括麦克风、蜂鸣器、红外收发、霍尔效应开关、加热电阻、温湿度传感器、六轴传感器、接近/环境光/IR 传感器、颜色传感器。其中温湿度传感器、六轴传感器、接近传感器、颜色传感器可拆卸为单个模块，通过杜邦线等连接线延伸其使用的空间范围。

扩展板原理图

4 软件流程图及主要代码说明

颜色读取参考datasheet 实现

1.初始化

    def __init__(self,i2c):
        self.i2c =i2c
        self.addr = 0x053
        self.temp  = bytearray(2)
        self.write_reg(0x00,0x06)
        sleep_ms(6)
        self.write_reg(0x04,0x41)
        #self.set_ALS_Gain(0)
        self.write_reg(0x05,0x00)

进入ALS模式采用16bit 精度 50ms 平均，设置 ALS_CS_GAIN 为1

获取 RGB 值

    def read_blue(self):
        ALL=self.i2c.readfrom_mem(self.addr,0x13,3)
        return ALL[0]| (ALL[1]<<8) | ((ALL[2]&0X0F)<<16)
    def read_red(self):
        ALL=self.i2c.readfrom_mem(self.addr,0x10,3)
        return ALL[0]| (ALL[1]<<8) | ((ALL[2]&0X0F)<<16)
    def read_green(self):
        ALL=self.i2c.readfrom_mem(self.addr,0x0D,3)
        return ALL[0]| (ALL[1]<<8) | ((ALL[2]&0X0F)<<16)
    def read_ir(self):
        ALL=self.i2c.readfrom_mem(self.addr,0x0A,3)
        return ALL[0]| (ALL[1]<<8) | ((ALL[2]&0X0F)<<16)

这里B R 调整了下，主要应对屏幕的显示，后续显示直接可以用这样顺序，如果获取实际值，则需将BR 进行调换，满足datasheet的相关定义。

3.计算流明公式

    def get_lux(self,gain,wfac):
        GainInt =0
        if gain==0:
            GainInt=0.25
        elif gain==1:
            GainInt=1.5
        elif gain==2:
            GainInt=6
        elif gain==3:
            GainInt=18
        elif gain==4:
            GainInt=72
        green =self.read_green()
        ir    = self.read_ir()
        return (0.74*green/GainInt)*(1-0.033*ir/green)*wfac

4.根据颜色值进行界面颜色转换

def get_rgb255(rgb):
    maxVal = max(rgb)
    if maxVal ==0:
        maxVal=1
    r255 = rgb[0]/maxVal*255
    g255 = rgb[1]/maxVal*255
    b255 = rgb[2]/maxVal*255
    return[int(r255),int(g255),int(b255)]

正常获取的rgb 值随明暗程度取值范围会发生变化，这里已最大值进行归一化，然后map到0~255中，方便进行颜色的显示。此芯片还有设计阈值中断触发功能，这里由于只是用做转换，未曾使用。

颜色源的话，用了之前活动得的RP2040 2812B的版本，通过按键进行颜色切换，通过2812B发出相应的光，实现代码如下

import button
import time
import ws2812b
from machine import Pin
red = "#ff0000"
blue = "#0000ff"
yellow = "#ffff00"
green = "#00ff00"
purpe ="#ff00ff"

cyan= "#00ffff"
#k1 = button.button(13)
k1 = button.button(12)
color =[red,yellow,green,blue,cyan]
#color = [red,green]
idx =0

while True:
    if k1.value() == True:
        ws2812b.on_all(color[idx])
        idx= idx+1
        idx = idx%len(color)

5.功能实现图片

颜色传感器通过其他板块的电源灯照射，可以看到界面显示的颜色也是红色，其它颜色展示可参照视频里面的展示

6.意见建议

建议寒假在家练可以分平台提早上线，对于有多项目想一起开发的伙伴们来说不是很友好，时间不是很充分

后续希望硬禾多举办这样的活动，大家可以互相学习，互相进步

7.未来计划

网上发现有及于此芯片去做肤色检测、识别等项目感觉挺有趣的，后续有机会做相应的尝试，如https://ask.csdn.net/questions/7875147

板载了许多其他器件，后续有时间可做相关的开发，学习