TCS34725接Arduino：颜色识别从接线到分拣实战

做分拣机器人、颜色循迹小车这类项目，绕不开一个问题：怎么让机器认出眼前的东西是什么颜色。上相机当然行，但要算力、要标定、要伺候光照，对一块 Arduino 来说太重了。其实有个轻得多的答案：TCS34725，一颗 I2C 接口的数字颜色传感器，十几块钱，四根线接上就能读 RGB。这篇我从接线、装库、跑代码一路讲到做分拣的实战要点，看完可以直接动手。

TCS34725 是个什么传感器

TCS34725 是 AMS（艾迈斯）出的 RGB 全彩颜色传感器。它不是一个简单的光敏元件，内部集成了红、绿、蓝三组带滤光的光电二极管，外加一个不带滤光的 Clear 通道，一次采样能同时给出 R、G、B、C 四路 16 位数据。

这颗芯片最值钱的地方有两个。一是片上带红外截止滤光片，把入射光里的红外成分挡掉——人眼看不见红外，红外混进来只会让颜色读数发飘，挡掉之后测出来的颜色才接近人眼的真实感知。二是动态范围高达 3,800,000:1，配合可调积分时间（2.4ms 到 614ms 多档）和可调增益（1X、4X、16X、60X），强光弱光下都能工作，甚至可以隔着深色玻璃测。

市售模块的参数也给你列齐（以 DFRobot 的 SEN0212 为例）：工作电压 3.3V 到 5V，工作电流只有 65uA，I2C 地址固定 0x29，时钟频率 0 到 400kHz，建议检测距离 3 到 10mm，工作温度 -30℃ 到 +70℃，板子尺寸 18.5mm×23mm。模块上自带白色 LED 补光（Adafruit 版本是一颗 4150K 中性白 LED，DFRobot 版本是四颗高亮灯珠），环境光不足时照亮被测物体，读数才稳。接口一般同时提供 PH2.0 和 2.54mm 间距排针两种，面包板直插没问题。

TCS34725颜色传感器接Arduino检测橙子实拍

图里这套就是 Adafruit 的 TCS34725 分线板接 Arduino UNO 的实际效果：传感器贴着橙子，面包板上的 RGB 灯实时复现它读到的颜色。看完这篇你也能搭出来。

接线：四根线搞定

TCS34725 走 I2C，总共只需要四根线：UNO 的 5V 接模块 VIN（模块板载 3.3V 稳压，所以 3.3V 到 5V 供电都行），GND 接 GND，SDA 接 SDA，SCL 接 SCL。就这么多。

有几个老板子的坑要提前说：R3 之前的 UNO 没有独立的 SDA、SCL 排针，要用模拟口 A4 当 SDA、A5 当 SCL；R2 之前的 Mega 是 20 脚 SDA、21 脚 SCL；Leonardo 则是 2 脚 SDA、3 脚 SCL。Adafruit 的分线板在 I2C 脚上做了电平转换，3.3V 和 5V 逻辑都能直接用；但如果你买的是不带电平转换的裸板，主控又是 5V 逻辑，记得自己加转换，别把 3.3V 的芯片硬怼 5V。

TCS34725与主控板I2C接线图

板载补光 LED 的控制有三种玩法：LED 脚悬空或者接高电平，灯常亮，适合一直要补光的场景；直接接 GND，灯彻底关掉，测入射式环境光时用；接某个数字脚，代码里 digitalWrite 控制开关。Adafruit 的板子还有个进阶玩法，把 LED 脚接到 INT 脚，用库里的 setInterrupt() 函数联动控制，下面的官方例程 colorview 就是这么干的。

装库，先跑官方测试例程

打开 Arduino IDE 的库管理器（工具→管理库），搜索 Adafruit TCS34725，认准 Adafruit 出品，点安装。

Arduino库管理器安装Adafruit TCS34725

装完别急着写代码，先验证硬件通不通。打开文件→示例→Adafruit TCS34725→tcs34725，上传，再打开串口监视器，波特率 9600。正常的话会先打印一行 Found sensor，然后 Color Temp（色温，单位 K）、Lux（光照度）、R、G、B、C 六列数据一直滚动。拿手遮挡、换个光源、贴个色块，数值会跟着明显变化。

TCS34725测试例程串口输出数据

如果卡在 No TCS34725 found，按顺序查：四根线有没有接对、SDA 和 SCL 有没有插反、地址是不是 0x29、模块底部红外遮光片上那层保护纸撕了没有。这个测试例程用的是 getRawData()，读的是 16 位原始值；后面主菜 colorview 用的是 getRGB()，读的是按 Clear 通道归一化到 0 到 255 的值，直接对应颜色深浅，做识别更顺手。

完整代码：让 RGB 灯复现它看到的颜色

硬件验证通过，上主菜。colorview 是库自带的第二个例程，思路很漂亮：先用板载 LED 照亮被测物体（反射式测量），等 60ms（给 50ms 积分时间留足余量），getRGB() 读出归一化的 R、G、B，过一张 gamma 表修正人眼对亮度的非线性感知，最后 PWM 驱动一颗共阳 RGB LED，把读到的颜色实时复现出来。你拿红纸给它看，灯变红；拿蓝纸，灯变蓝。

除了传感器本体，还需要一颗共阳 RGB LED 和三颗电阻（1K 一颗、560 欧两颗）。接线：LED 共阳长脚接 5V；红脚串 1K 接 UNO 的 3 脚；绿脚串 560 欧接 5 脚；蓝脚串 560 欧接 6 脚。RGB LED 四个脚的定义看下面这张图，别接错，最长那根是公共阳极。

共阳RGB LED引脚定义图

代码完整贴出（来自 Adafruit_TCS34725 库官方示例 colorview.ino；ESP32 主控也能用，代码里自带 ledcAttach 分支，UNO 走 pinMode 加 analogWrite）。有一处发布适配要说清楚：官方源码第一行是尖括号形式的 #include ＜Wire.h＞，本站发布系统会吞掉尖括号里的内容，所以代码块里改用引号形式 #include "Wire.h"——对 Arduino 核心库来说这两种写法编译完全等价，复制即可编译，你改回尖括号也一样跑：

#include "Wire.h"
#include "Adafruit_TCS34725.h"

// Pick analog outputs, for the UNO these three work well
// use ~560  ohm resistor between Red & Blue, ~1K for green (its brighter)
#define redpin 3
#define greenpin 5
#define bluepin 6
// for a common anode LED, connect the common pin to +5V
// for common cathode, connect the common to ground

// set to false if using a common cathode LED
#define commonAnode true

// our RGB -> eye-recognized gamma color
byte gammatable[256];


Adafruit_TCS34725 tcs = Adafruit_TCS34725(TCS34725_INTEGRATIONTIME_50MS, TCS34725_GAIN_4X);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  //Serial.println("Color View Test!");

  if (tcs.begin()) {
    //Serial.println("Found sensor");
  } else {
    Serial.println("No TCS34725 found ... check your connections");
    while (1); // halt!
  }

  // use these three pins to drive an LED
#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP32)
  ledcAttach(redpin, 12000, 8);
  ledcAttach(greenpin, 12000, 8);
  ledcAttach(bluepin, 12000, 8);
#else
  pinMode(redpin, OUTPUT);
  pinMode(greenpin, OUTPUT);
  pinMode(bluepin, OUTPUT);
#endif

  // thanks PhilB for this gamma table!
  // it helps convert RGB colors to what humans see
  for (int i=0; i<256; i++) {
    float x = i;
    x /= 255;
    x = pow(x, 2.5);
    x *= 255;

    if (commonAnode) {
      gammatable[i] = 255 - x;
    } else {
      gammatable[i] = x;
    }
    //Serial.println(gammatable[i]);
  }
}

// The commented out code in loop is example of getRawData with clear value.
// Processing example colorview.pde can work with this kind of data too, but It requires manual conversion to 
// [0-255] RGB value. You can still uncomments parts of colorview.pde and play with clear value.
void loop() {
  float red, green, blue;
  
  tcs.setInterrupt(false);  // turn on LED

  delay(60);  // takes 50ms to read

  tcs.getRGB(&red, &green, &blue);
  
  tcs.setInterrupt(true);  // turn off LED

  Serial.print("R:\t"); Serial.print(int(red)); 
  Serial.print("\tG:\t"); Serial.print(int(green)); 
  Serial.print("\tB:\t"); Serial.print(int(blue));

//  Serial.print("\t");
//  Serial.print((int)red, HEX); Serial.print((int)green, HEX); Serial.print((int)blue, HEX);
  Serial.print("\n");

//  uint16_t red, green, blue, clear;
//  
//  tcs.setInterrupt(false);  // turn on LED
//
//  delay(60);  // takes 50ms to read
//
//  tcs.getRawData(&red, &green, &blue, &clear);
//  
//  tcs.setInterrupt(true);  // turn off LED
//
//  Serial.print("C:\t"); Serial.print(int(clear)); 
//  Serial.print("R:\t"); Serial.print(int(red)); 
//  Serial.print("\tG:\t"); Serial.print(int(green)); 
//  Serial.print("\tB:\t"); Serial.print(int(blue));
//  Serial.println();


#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP32)
  ledcWrite(1, gammatable[(int)red]);
  ledcWrite(2, gammatable[(int)green]);
  ledcWrite(3, gammatable[(int)blue]);
#else
  analogWrite(redpin, gammatable[(int)red]);
  analogWrite(greenpin, gammatable[(int)green]);
  analogWrite(bluepin, gammatable[(int)blue]);
#endif
}

跑起来之后，串口 9600 会一直打印 R、G、B 三列 0 到 255 的值，RGB 灯的颜色跟着被测物体变。建议先找几张纯色卡纸试：红色的 R 值明显大于 G 和 B，绿色的 G 冒头，蓝色的 B 最高，规律非常直观。读数时传感器贴住纸面，效果最稳。

从认颜色到做分拣：实战要点

到这里硬件和代码都通了，但要真拿去做分拣机器人，还有几个坑得提前知道。Adafruit 官方文档说得很直白：识别特定颜色不是把传感器往色块前一指读个数就完事，距离、视场、环境光都会影响读数。结合实际使用经验，给你四条能直接用的建议。

第一，把检测距离固定死。这颗传感器的有效检测距离是 3 到 10mm，别用手举着测，做个结构件（3D 打印或者亚克力板）把传感器卡在离被测面 5mm 左右的位置，距离稳了读数才能稳。第二，管住环境光。分拣机构上最好给传感器加个遮光罩，让被测区域的光照只来自板载 LED，这样不管白天晚上、开不开灯，读数基准都一样——这也是 colorview 例程要在读数前手动点亮 LED 的原因。

第三，判别逻辑用归一化比值，别用绝对值。直接判 R 大于多少，容易翻车在亮度变化上；把 R、G、B 分别除以 Clear 通道（就像 DFRobot 例程里 r /= sum 那样），得到颜色占比，整体变亮变暗时占比基本不动，判别稳得多。更讲究一点可以做黑白校准：测一张白纸记下各通道基准，测全黑记下底噪，之后的读数映射到这个区间里。第四，积分时间和增益按场景调。默认 50ms 加 4X 增益适合室内常亮；环境暗就把积分时间拉长（最长 614ms 那档）或者增益拉满 60X，代价是采样变慢，分拣节拍要提前算好。

想做完整分拣项目的，推荐去看 Adafruit 论坛玩家 systembolaget 的 Colour Finder 项目：TCS34725 配一颗 HD-1900A 舵机做的颜色查找加分拣机，GitHub 上有全套代码和讲解，Adafruit 官方文档专门引用了它。DFRobot 论坛也有一篇手动白平衡的方法帖，校准细节写得挺细。

最后说句选型的大实话：老一辈的 TCS3200 也不是不能用，但它是频率输出、没有红外滤光片、读数受环境光影响大，调试成本高不少。做颜色分拣这种要稳定判别的活，TCS34725 贵不了几块钱，省下的调试时间远超差价。

小结

总结一下：TCS34725 四根 I2C 线接上 Arduino，装 Adafruit 的库，先跑测试例程验证硬件，再上 colorview 做反射式颜色识别；做分拣记住三件事——固定距离、遮环境光、用归一化比值。这是轻量级颜色识别性价比最高的方案之一。下次接着讲怎么把它装上小车做颜色循迹，以及配合舵机分拣臂的联动结构，感兴趣的关注更新。