Sensore colore TCS3200 e modulo audio JQ6500

Testiamo il sensore TCS3200 in un circuito con l’utilizzo di un modulo audio JQ6500: il colore riconosciuto dal sensore sarà poi pronunciato tramite un modulo audio e mostrato tramite l’accessione di un led RGB.

Altri sensori di luce possono essere trovati in questo articolo Panoramica dei moduli sensori di luce

Indice

TCS3200 Sensore di colore – Descrizione

Il sensore di colore TCS3200 è un convertitore colore luce-frequenza, è composto da 16 fotodiodi con filtri blu, 16 con filtri verdi, 16 con filtri rossi e 16 non filtrati. Tutti i fotodiodi dello stesso colore sono collegati in parallelo. Quando un oggetto è posto frontalmente al modulo, ad una distanza non superiore a 10 mm, questo viene illuminato dai 4 LED bianchi e la luce riflessa andrà a colpire i 64 fotodiodi, ottenendo in uscita un’onda quadra (Duty cycle 50%) con una frequenza direttamente proporzionale all’intensità della luce riflessa.

La frequenza a fondo scala in uscita può essere regolata su uno dei tre valori preimpostati disponibili tramite due piedini dell’ingresso di controllo.
Gli ingressi digitali e l’uscita digitale permettono di interfacciarlo direttamente ad Arduino o ad altri circuiti logici. I piedini S2 e S3 sono usati per selezionare quale gruppo di fotodiodi (rosso, verde, blu, chiaro) sono attivi.

Specifiche tecniche

Chip: TCS3200
Alimentazione: da 3 Vdc a 5 Vdc
Uscita a livello TTL: 0 – 5 V
Distanza di rilevamento: 10 mm
Dimensioni (mm): 28x24x18

Dove trovare il sensore

Il sensore utilizzato nell’articolo è prodotto dalla SUNFOUNDER, ma come riportato nel paragrafo precedente, il sensore di colore TCS3200 è stato implementato in moduli prodotti da altre aziende.
Uno di questi è il modulo codice HMTTCS3200 che può essere acquistato presso il sito Homotix, il suo costo al momento della pubblicazione di questo articolo è di circa 12€.
Se al momento dell’ordine inserirete il codice sconto dedicato agli utenti del sito adrirobot avrete diritto ad uno sconto.

Descrizione del progetto

In questo progetto utilizzeremo una scheda Arduino UNO R3 (originale o clone), a cui collegheremo il sensore di colore TCS3200, un modulo JQ6500 e un modulo KY-009 RGB full color LED SMD, alcune resistenze limitatrici, questi ultimi componenti saranno montati su una piccola breadboard.
Per i collegamenti si useranno dei cavetti colorati di tipo maschi/maschio e maschio/femmina a seconda dei pin a cui sono da collegare.

Scheda Arduino UNO

La scheda Arduino Uno è una scheda microcontrollore basato sul processore Atmega328. Dispone di 14 ingressi/uscita digitali (di cui 6 possono essere utilizzate come uscite PWM), 6 ingressi analogici, come oscillatore è utilizzato un risuonatore da 16 MHz.
Sono disponibili: un collegamento USB, un jack di alimentazione, un header ICSP, e un pulsante di reset.
Esso contiene tutto il necessario per utilizzare il microcontrollore, è sufficiente collegarsi a un computer con un cavo USB (l’alimentazione può essere derivata alla presa USB) oppure alimentare con un adattatore AC-DC oppure tramite batteria per iniziare.

Modulo JQ6500

Per dare voce ad Arduino viene utilizzato un modulo JQ6500 in grado di riprodurre file wav mono o stereo standard,

N° Pin	Nome Pin	Funzione	Nota
1	K1	Esecuzione primo file	Portare a GND per mandare in esecuzione
2	K2	Esecuzione secondo file	Portare a GND per mandare in esecuzione
3	K3	Esecuzione terzo file	Portare a GND per mandare in esecuzione
4	K4	Esecuzione quarto file	Portare a GND per mandare in esecuzione
5	K5	Esecuzione quinto file	Portare a GND per mandare in esecuzione
6	SGND	Massa	Terminale di massa
7	ADKEY	Porta AD
8	BUSY	Modulo in Play	Livello alto quando c'è l'uscita audio (led acceso)
			Livello basso quando non c'è nessuna uscita audio
9	RX	Ricezione dati seriale UART
10	TX	Trasmissione dati seriale UART
11	GND	Terminale di massa	Massa alimentazione
12	DC-5V	ingresso di alimentazione del modulo	La tensione non può superare 5.2V
13	ADC_R	canale destro	Uscita amplificatore cuffie
14	ADC_L	canale sinistro
15	SPK-	- altoparlante	Amplificatore altoparlanti a trasmissione diretta < 1W / 8Ω
16	SPK+	+ altoparlante

Per controllare la riproduzione dei brani viene utilizzato un protocollo di comunicazione seriale.
Il modulo JQ6500-16P dispone di una memoria flash da 16Mbit, per la programmazione è presente sul modulo una porta micro-USB, il programma di gestione è direttamente presente nella memoria del modulo.

Alcune caratteristiche

Supporto frequenza di campionamento (KHz): 8 / 11,025 / 12/16 / 22.05 / 24/32 / 44,1 / 48
Uscita DAC a 24 bit; dinamica 90dB ; SNR 85dB
Supporto file system FAT16, FAT32
Una varietà di modalità di controllo: modalità seriale, modalità di controllo tramite tasti
Supporta l’annuncio inter-cut mettendo in pausa la musica di sottofondo in corso
Classificazione dei dati audio in base alla cartella; supporta fino a 100 cartelle con ogni cartella assegnata a 1000 brani
Livello di volume regolabile con 30 valori, 10 tipi di equalizzazione.
Flash SPI esterno se collegato al computer, in grado di visualizzare flash drive SPI per aggiornare il contenuto
Riproduzione della musica attraverso il controllo tramite linea seriale con Micro controller
Nella modalità di gestione a pulsanti, è possibile scegliere modalità di play.

KY-009 RGB full color LED Module

Il modulo KY-009 RGB full color LED , si presenta come una piccolo circuito che misura 18,5 millimetri x 15mm, su di esso è montato un LED RGB tipo 5050 SMD e un connettore a 4 pin.
Il LED può emette una ampia gamma di colori mescolando rosso, verde e blu. La quantità di ciascun colore primario può venire regolata tramite un pilotaggio di tipo PWM.

Mini breadboard

La Mini breadboard utilizzata misura 4.5 x 3.5 cm su cui sono presenti 170 punti di collegamento e una base autoadesiva che la rende ideale per applicazioni in spazi ristretti. La si può trovare in 5 diversi colori (verde, bianco, blu, nero, rosso).

Riassunto materiale necessario

Scheda Arduino UNO R3	TCS3200 sensore colore

Modulo JQ6500	Modulo KY-009 RGB full color LED

Cavi colorati M/M M/F	Breadboard

Resistenze di vario valore	Altoparlante 8 Ω 0,5 W

1 x 150Ω (marrone, verde, marrone) 2 x 100Ω (marrone , nero, marrone), 100Ω 1 x 1KΩ (marrone , nero, rosso)

Schema dei collegamenti

Listato del programma

Segue lo Sketch del programma, per la gestione del sensore di colore TCS3200 e del modulo audio JQ6500.
Per il suo funzionamento occorre che sia stata caricata la libreria per la gestione del modulo JQ6500. Per le istruzioni riferirsi al relativo articolo.
All’interno del modulo si dovranno caricare i relativi file audio.
Una volta lanciato il programma, quando si mostrerà la superficie colorata al sensore, il modulo KY-009 RGB full color LED riprodurrà il colore riconosciuto mentre l’altoparlante comunicherà a voce il valore.
In questa demo il programma è impostato per tre colori primari: rosso, verde e blu.

Download Sketch

Scarica file audio

Scaricare schema

#include <Arduino.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <JQ6500_Serial.h>

//Pin color sensor
const int out = 2;
const int s0 = 3;
const int s1 = 4;
const int s2 = 5;
const int s3 = 6;

// LED pins connected to Arduino
int redLed = 8;
int greenLed = 9;
int blueLed = 10;

// Pin di comunicazione con modulo JQ6500
int TX = 12;
int RX = 11;

// Variables
int red = 0;
int green = 0;
int blue = 0;

// Impostazione modulo JQ6500
JQ6500_Serial mp3(TX, RX);

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(s0, OUTPUT);
  pinMode(s1, OUTPUT);
  pinMode(s2, OUTPUT);
  pinMode(s3, OUTPUT);
  pinMode(out, INPUT);
  pinMode(redLed, OUTPUT);
  pinMode(greenLed, OUTPUT);
  pinMode(blueLed, OUTPUT);
  mp3.begin(9600);
  mp3.reset();
  mp3.setVolume(30);
  mp3.setLoopMode(MP3_LOOP_NONE);
  digitalWrite(s0, HIGH);
  digitalWrite(s1, HIGH);
}

void loop()
{
  color();
  Serial.print("R Intensity:");
  Serial.print(red, DEC);
  Serial.print(" G Intensity: ");
  Serial.print(green, DEC);
  Serial.print(" B Intensity : ");
  Serial.print(blue, DEC);
  //Serial.println();

  if (red < blue && red < green && red < 20)
  {
    Serial.println(" - (Red Color)");
    digitalWrite(redLed, HIGH); // Accendo Led Rosso
    digitalWrite(greenLed, LOW);
    digitalWrite(blueLed, LOW);
    mp3.playFileByIndexNumber(2); //Frase LED ROSSO
    delay (1000);
  }

  else if (blue < red && blue < green)
  {
    Serial.println(" - (Blue Color)");
    digitalWrite(redLed, LOW);
    digitalWrite(greenLed, LOW);
    digitalWrite(blueLed, HIGH); // Accende Led Blu
    mp3.playFileByIndexNumber(3); //Frase LED BLU
    delay (1000);
  }

  else if (green < red && green < blue)
  {
    Serial.println(" - (Green Color)");
    digitalWrite(redLed, LOW);
    digitalWrite(greenLed, HIGH); // Accende Led Verde
    digitalWrite(blueLed, LOW);
    mp3.playFileByIndexNumber(1); //Frase LED VERDE
    delay (1000);
  }
  else {
    Serial.println();
  }
  delay(300);
  digitalWrite(redLed, LOW);
  digitalWrite(greenLed, LOW);
  digitalWrite(blueLed, LOW);
}

void color()
{
  digitalWrite(s2, LOW);
  digitalWrite(s3, LOW);
  //count OUT, pRed, RED
  red = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);
  digitalWrite(s3, HIGH);
  //count OUT, pBLUE, BLUE
  blue = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);
  digitalWrite(s2, HIGH);
  //count OUT, pGreen, GREEN
  green = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);
}

100

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#include <Arduino.h>

#include <SoftwareSerial.h>

#include <JQ6500_Serial.h>

//Pin color sensor

const int out = 2;

const int s0 = 3;

const int s1 = 4;

const int s2 = 5;

const int s3 = 6;

// LED pins connected to Arduino

int redLed = 8;

int greenLed = 9;

int blueLed = 10;

// Pin di comunicazione con modulo JQ6500

int TX = 12;

int RX = 11;

// Variables

int red = 0;

int green = 0;

int blue = 0;

// Impostazione modulo JQ6500

JQ6500_Serial mp3(TX, RX);

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(s0, OUTPUT);

pinMode(s1, OUTPUT);

pinMode(s2, OUTPUT);

pinMode(s3, OUTPUT);

pinMode(out, INPUT);

pinMode(redLed, OUTPUT);

pinMode(greenLed, OUTPUT);

pinMode(blueLed, OUTPUT);

mp3.begin(9600);

mp3.reset();

mp3.setVolume(30);

mp3.setLoopMode(MP3_LOOP_NONE);

digitalWrite(s0, HIGH);

digitalWrite(s1, HIGH);

}

void loop()

{

color();

Serial.print("R Intensity:");

Serial.print(red, DEC);

Serial.print(" G Intensity: ");

Serial.print(green, DEC);

Serial.print(" B Intensity : ");

Serial.print(blue, DEC);

//Serial.println();

if (red < blue && red < green && red < 20)

{

Serial.println(" - (Red Color)");

digitalWrite(redLed, HIGH); // Accendo Led Rosso

digitalWrite(greenLed, LOW);

digitalWrite(blueLed, LOW);

mp3.playFileByIndexNumber(2); //Frase LED ROSSO

delay (1000);

}

else if (blue < red && blue < green)

{

Serial.println(" - (Blue Color)");

digitalWrite(redLed, LOW);

digitalWrite(greenLed, LOW);

digitalWrite(blueLed, HIGH); // Accende Led Blu

mp3.playFileByIndexNumber(3); //Frase LED BLU

delay (1000);

}

else if (green < red && green < blue)

{

Serial.println(" - (Green Color)");

digitalWrite(redLed, LOW);

digitalWrite(greenLed, HIGH); // Accende Led Verde

digitalWrite(blueLed, LOW);

mp3.playFileByIndexNumber(1); //Frase LED VERDE

delay (1000);

}

else {

Serial.println();

}

delay(300);

digitalWrite(redLed, LOW);

digitalWrite(greenLed, LOW);

digitalWrite(blueLed, LOW);

}

void color()

{

digitalWrite(s2, LOW);

digitalWrite(s3, LOW);

//count OUT, pRed, RED

red = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);

digitalWrite(s3, HIGH);

//count OUT, pBLUE, BLUE

blue = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);

digitalWrite(s2, HIGH);

//count OUT, pGreen, GREEN

green = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);

}

Filmato che mostra il funzionamento del programma

Versione con modulo audio DFPalyer Mini

E’ disponibile lo stesso progetto che utilizza però un diverso modulo audio, in questo caso il DFPlayer Mini.
Vedere articolo Riconoscimento colori con TCS3200 e DFPlayer mini