本系統(tǒng)的硬件框圖如圖3所示。主要由4個(gè)模塊組成：穩(wěn)壓電源模塊，顏色傳感器模塊，單片機(jī)處理模塊，電壓偏移模塊和藍(lán)牙通信模塊。

　　系統(tǒng)中的穩(wěn)壓電源模塊可提供兩種不同的電壓值：9 V的電壓偏移模塊工作電壓和單片機(jī)3.3 V的工作電壓值(3.3 V也用來(lái)驅(qū)動(dòng)顏色傳感器、藍(lán)牙模塊、存儲(chǔ)芯片)，模塊中采用二極管來(lái)防止電源的反接而導(dǎo)致破壞系統(tǒng)的正常工作。

　　顏色傳感器采用的是TCS230，由于其工作電壓為3.3 V，因此直接與單片機(jī)進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

　　單片機(jī)處理模塊中采用了EEPROM來(lái)存放擬合好的顏色-電壓參數(shù)值，系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)根據(jù)讀取的參數(shù)值給出顏色-電壓擬合函數(shù)，并在該函數(shù)的控制下進(jìn)行顏色的重現(xiàn)。

　　電壓偏移模塊主要是負(fù)責(zé)對(duì)電壓進(jìn)行極性的反轉(zhuǎn)和電壓的適當(dāng)放大，由于電致變色器件的變色范圍有負(fù)電壓的出現(xiàn)，因此在本系統(tǒng)單電源供電的情況下必須采用偏移電路實(shí)現(xiàn)負(fù)極性電壓的輸出。

　　藍(lán)牙通信模塊是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上下位機(jī)通信，通過(guò)把獲取的顏色數(shù)據(jù)發(fā)送給上位PC機(jī)，PC機(jī)在matlab的處理下，擬合顏色-電壓曲線，并把得到的擬合參數(shù)發(fā)送下位單片機(jī)。由于PC機(jī)的處理速度快，因此擬合的時(shí)間很少，主要的時(shí)間是上下位機(jī)之間的通信時(shí)間。

　　2.3 便攜式顏色自適應(yīng)識(shí)別電路軟件設(shè)計(jì)

　　在系統(tǒng)工作之前必須通過(guò)軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自平衡校準(zhǔn)，采用的方法是：通過(guò)設(shè)置單片機(jī)的定時(shí)器為固定時(shí)間，然后選通三種顏色的濾波器，計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)TCS230的輸出脈沖數(shù)，得出一個(gè)比例因子，通過(guò)這個(gè)比例因子可以把這些脈沖數(shù)變?yōu)?55。在實(shí)際測(cè)試時(shí)，使用同樣的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，把測(cè)得的脈沖數(shù)再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所對(duì)應(yīng)的R、G和B的值。校準(zhǔn)后則開(kāi)始系統(tǒng)的正常工作，程序主要的工作是進(jìn)行信號(hào)的處理包括中值濾波，A/D轉(zhuǎn)換等，在環(huán)境顏色的跟蹤過(guò)程中需要運(yùn)用一系列的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的顏色的提取，這需要對(duì)設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行不斷調(diào)試。

　　程序的功能(圖4)是程序設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，在本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中，最主要的功能是命令識(shí)別和執(zhí)行，命令用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)流的方向進(jìn)行準(zhǔn)確控制，只有通過(guò)上下位機(jī)的命令二者之間的通信才能順利完成。系統(tǒng)在命令的控制下實(shí)現(xiàn)顏色識(shí)別以及重現(xiàn)功能，通過(guò)控制對(duì)應(yīng)的輸出接口才能輸出對(duì)應(yīng)的電壓值，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。

　　程序的軟件框架圖則是軟件設(shè)計(jì)的算法的一種體現(xiàn)，本系統(tǒng)的主控程序(圖5)主要完成系統(tǒng)初始化、命令流、數(shù)據(jù)流的統(tǒng)一調(diào)度。通過(guò)主控程序的調(diào)度外圍部件能夠正常的完成系統(tǒng)的功能要求。