基于气体传感器的仿生电子鼻设计
一种新的机器人仿生嗅觉系统设计
一种新的机器人仿生嗅觉系统设计一种新的机器人仿生嗅觉系统设计类别：传感与控制摘要：机器人嗅觉具有广泛的应用领域,如完成检测毒气、搜寻爆炸物、检测泄漏等工作。
根据仿生学原理,设计了一种新的机器人仿生嗅觉系统,具有类似人的鼻腔结构,能够同时检测CO、SO2、H2S、O2及一种可挥发性有机化合物气体,可方便的根据目标气体更换相应气体传感器。
结构紧凑,具有简便的机械接口和通讯接口,即可作为便携式嗅觉装置使用,又可作为机器人标准化组件组装到各种类型的机器人上,以帮助其完成与嗅觉有关的工作。
1 引言目前对于机器人嗅觉问题的研究工作中，主要采用了三种方法来实现机器人嗅觉功能：一是在机器人上安装单个或多个气体传感器，再配置相应处理电路来实现嗅觉功能。
研究者大都采用这种方法，如Ishida H 的气体/气味烟羽跟踪机器人；二是研究者自行研制简易的嗅觉装置，例如Lilienthal A等研制的用于移动检查机器人的立体电子鼻，Kuwana使用活的蚕蛾触角配上电极构造了两种能感知信息素的机器人嗅觉传感器；三是采用商业的电子鼻产品，如A Loutfi用机器人进行的气味识别研究。
这些现有技术中，气体传感器的性能易受安装位置的影响，而气体传感器的安装位置恰恰与所采用机器人的特定结构相关，不宜变化，并且现有的嗅觉系统功能单一，稳定性差，不具有通用性。
针对现有技术的不足，本文设计了一种新的机器人仿生嗅觉系统，该嗅觉系统集成度高，功能多，并具有简便的机械接口和通讯接口，可加载到各种类型的机器人上实现其嗅觉功能。
使用了4 个针对特定气体检测的电化学气体传感器和1 个检测可挥发性气体的光电离气体传感器，故可同时检测5种有毒有害气体。
2 系统概述该嗅觉系统包括：腔体及封装在其内的仿生鼻腔、吸气系统和集成电路板。
集成电路板分为信号采集板及主控板。
信号采集板的信号调理模块负责气体信号、温湿度信号的采集、滤波及放大，然后把调理好的信号传送给主控板，气体传感器阵列通过插槽连接在该板上。
基于51单片机的电子鼻的设计与实现
基于51单片机的电子鼻的设计与实现作者：张诚超来源：《电子技术与软件工程》2018年第01期不断探索51单片机的电子鼻的设计与实现，有利于提升电子鼻对气体的检测效率，对促进电子鼻在更多领域内的应用，具有重要作用。
本文在对电子鼻的设计原理进行综合阐述的基础上，论述了基于51单片机的电子鼻的硬件设计，并结合实验，验证了基于51单片机的电子鼻的设计可行性，以期为相关人士提供借鉴和参考。
【关键词】电子鼻 51单片机传感器随着社会经济的不断发展和社会生产力水平的进一步提升，电子鼻凭借其优越的传感性能和模式识别技术，得到了迅速发展。
现阶段，电子鼻已经被广泛应用于环保、消防、质检和航空航天领域，有效提升了气体检测的效率。
但现阶段，国外生产的电子鼻价格较高，提升了测试系统的建设成本。
基于此，探索51单片机的电子鼻的设计与实现技术，对降低检测仪器生产成本，具有十分重要的意义。
1 电子鼻的设计原理本次研究设计的电子鼻建立在对人嗅觉形成过程精准模拟的基础上，该电子鼻主要由传感器阵列、51单片机、LCD显示装置和A/D转换器构成。
其中，传感器阵列发挥初级嗅觉细胞的功用，利用A/D转换器将传感器接收的响应信号转化为数字信号，并将信号传输至51单片机，51单片机具有神经中枢功能，能够实现对数字信号的识别和分析，并利用LCD显示装置呈现出来，由此完成整个检测过程。
2 基于51单片机的电子鼻的硬件设计本次研究设计的基于51单片机的硬件设计选用二氧化锌基金金属氧化物半导体传感器（炜盛电子公司生产），同时选用16只MC和MQ系列传感器，上述两个系列的传感器将二氧化锌作为生产的原材料，应用粉末冶金法进行压制和烧结，制作成气体传感器，具有价格低廉，使用寿命长和稳定性高的特点。
硬件设计原理：多路开关通过利用单片机选择响应信号，并发送给16路传感器，然后经由A/D转换器，将响应信号转换为数字信号，将数字信号分别连接51单片机和PC数据采集接口，一方面，51单片机能够通过数据采集和运算，对数字信号进行精准识别，并发送至LCD显示装置，另一方面，PC数据采集接口能够根据采集的数字信号，绘制传感器响应曲线，进而构建以PC为核心的电子鼻检测网络。
电子鼻的运作原理
电子鼻的运作原理
电子鼻是通过一系列传感器来模拟人类鼻腔的嗅觉功能，从而能够检测和辨别气味。
其运作原理如下：
1. 传感器阵列：电子鼻通常由多个不同类型的传感器组成，如气敏传感器、光学传感器、折射传感器等。
每个传感器对特定的气体或气味有特异的响应。
2. 气体采集：电子鼻首先需要采集待测试气体的样本。
通常使用气流或泵将空气引入到电子鼻中，使其接触到传感器阵列。
3. 信号检测与分析：传感器阵列对接触到的气体进行检测和测量，产生相应的电信号。
这些信号将被转化为数字信号，并通过算法进行处理和分析。
4. 模式识别：通过与事先建立的数据库进行比对，电子鼻能识别出气体的特定模式或特征。
这些模式或特征与特定气体或气味的相关性已经通过训练或研究确定。
5. 结果输出：根据识别结果，电子鼻可以通过显示器、报警器等方式输出结果，使用户能够判断所检测气体的种类、浓度或其他相关信息。
电子鼻的运作原理基于传感器的集合和模式识别算法的处理，能够模拟人类嗅觉，检测和辨别各种气味。
它在环境监测、食品安全、疾病诊断等领域具有广泛的应
用前景。
电子鼻
电子鼻技术在食品工业领域中的应用摘要文章主要阐述现代电子鼻的重要特征和在食品工业领域中的一些应用实例。
说明电子鼻在无损检测中的优势，电子鼻系统能够实现快速、稳定、高效、现场实时的检测分析，在分析气味方面具有其他仪器无法比拟的优势。
关键词电子鼻无损检测传感器PCA LDA 食品工业前言在食品评价中，气味是一个很重要的指标。
气味是指食品给人嗅觉器官的感觉，而气味物质是指能够引起嗅觉反映的物质。
引起嗅觉的气味刺激主要是具有挥发性、可溶性的有机物和一些可挥发的无机物。
在食品的研发、生产和流通过程中，评价食品品质、鉴别杂质、是否变质等主要是依靠有经验的专业人员或者GC-MS（气相色谱-质谱联用技术）来进行判定。
不同的人对同一种气味有不同的感受，因而就有不同的评价，甚至同一个人在不同的环境、不同的情绪时对同一种气味也有不同的感受和评价，从而使得采用人鼻辨嗅法存在一定的局限性；另外，由于GC-MS 检测费用昂贵、检测周期长，与人的嗅觉很难进行科学的、系统的对照。
那么究竟有没有一种快速、稳定的设备能够达到检测食品气味的要求呢？电子鼻技术和电子鼻检测系统也就应运而生。
电子鼻(Electronic Noses) 是一种模仿生物嗅觉的电子系统，是由多个选择性的气敏传感器和适当的模式分类方法组成的具有识别单一和复杂气味能力的装置。
“电子鼻”的概念，最早是1982 年英国Warwick 大学的Persand 和Dodd 教授模仿哺乳动物嗅觉系统的结构和机理，对几种有机挥发气体进行类别分析时提出来的。
1990 年举行第一届电子鼻国际学术会议，对人工智能嗅觉系统的设计及信息处理进行讨论[1,2]。
正是由于对复杂的样品具有精确的检测和区分识别能力以及较低的使用成本，电子鼻技术广泛应用工业生产和环境保护的各个领域，如食品工业、化妆品行业、药品工业、环境监测与公共安全等，尤其在食品工业领域取得不错的研究成果。
1 电子鼻的组成与基本原理电子鼻包含一组用气敏的生物或者化学材料处理的传感器阵列，以此来检测和辨别复杂气味并形成特征指纹图。
电子鼻-电子舌参数详解
滤波处理
去除信号中的噪声干扰，提取 有用的信号成分。
特征提取
对处理后的信号进行特征提取 ，提取出与气体浓度相关的特 征信息。
模式识别
利用分类算法对提取的特征进 行分类和识别，实现对气体成
分的定性或定量分析。
参数优化与校准
01
温度控制
控制传感器的工作温度，以获得最 佳的检测性能。
校准方法
采用标准气体对传感器进行校准， 确保测量结果的准确性。
采样方式
静态采样
将待测气体样品引入传感 器室内，保持室内气体浓 度稳定一段时间后进行检 测。
动态采样
将待测气体样品连续引入 传感器室内，实时监测气 体的浓度变化。
循环采样
将待测气体样品引入传感 器室内，进行循环检测， 以获得更准确的测量结果。
信号处理方法
信号放大
对传感器输出的微弱电信号进 行放大处理，提高信号的信噪
03
02
压力调节
调节传感器室内的压力，以适应不 同气体浓度的检测需求。
数据处理算法
优化数据处理算法，提高气体浓度 的测量精度和响应速度。
04
03 电子舌参数详解
传感器类型
金属氧化物传感器
利用金属氧化物作为敏感材料，对气体分子进行吸附和反应，从 而改变电导率或电阻值，实现气体分子的检测。
石英晶体微天平传感器
应用领域
01
02
03
食品质量控制
检测食品的新鲜度、风味、 品质等指标，控制食品生 产过程中的质量。
药品质量控制
检测药品的有效成分、纯 度、稳定性等指标，保证 药品的质量和安全。
环境监测
检测空气中的有害气体、 水质中的污染物等，评估 环境质量，保障人类健康。
用于挥发性有毒气体检测的电子鼻设计和应用研究的开题报告
用于挥发性有毒气体检测的电子鼻设计和应用研究的开题报告一、选题的背景和意义挥发性有毒气体对人类和环境的危害越来越受到关注。
对于挥发性有毒气体的检测和监测是非常重要的，可以有效保护人类的健康和环境的安全。
电子鼻是一种通过模拟人类嗅觉器官实现气体检测的一种技术，可以实现对多种挥发性有毒气体的快速、准确检测。
因此，开展基于电子鼻的挥发性有毒气体检测研究，具有重要的现实意义和应用价值。
二、研究的目的和内容本研究旨在设计并实现一种基于电子鼻的挥发性有毒气体检测系统，系统能够快速、准确地检测空气中可能存在的多种有毒气体，对于保障人类健康和环境安全具有重要意义。
具体内容包括以下几方面：1. 电子鼻的结构设计与优化。
2. 电子鼻传感器的选择和性能测试。
3. 挥发性有毒气体检测算法研究。
4. 检测系统的硬件设计和实现。
5. 系统的测试和优化。
三、研究的方法和步骤1. 对于电子鼻的结构设计，首先需要确定传感器的种类和数量，以及传感器的分布位置，针对不同的气体充当响应元素。
采用优化算法，对系统进行优化设计，以提高检测性能和减小系统成本。
2. 确定传感器的种类和性能参数，根据不同的挥发性有毒气体的特征，选择传感器灵敏度高、响应速度快、重复性好的传感器进行测试。
3. 对选择的传感器进行性能测试，包括灵敏度、响应时间、稳定性、选择性等。
4. 基于测试结果，研究并开发出不同挥发性有毒气体的检测算法，算法应能够实现多种挥发性有毒气体的检测和鉴别。
5. 选择合适的嵌入式系统，将传感器数据采集与算法处理整合成一个完整的系统。
采用现代化硬件设计方法，进行系统的设计和实现。
6. 测试系统的检测性能，计算并比较检测数据和设定阈值的误差，进行系统的优化和改进。
四、预期的研究成果和意义通过本研究，将完成一种基于电子鼻的挥发性有毒气体检测系统，该系统能够实现多种挥发性有毒气体的快速、准确、可靠检测，对于保障人类健康和环境安全具有重要的现实意义。
电子鼻原理
电子鼻原理
电子鼻是一种模拟人类嗅觉系统的电子设备，它能够对气味进行感知和识别。
电子鼻的原理是通过一系列传感器对气味分子进行检测和分析，然后利用模式识别算法来识别不同的气味。
电子鼻在食品安全、医疗诊断、环境监测等领域具有重要的应用价值。
电子鼻的传感器通常包括化学传感器和生物传感器两种类型。
化学传感器是利
用化学反应来检测气味分子，常见的化学传感器包括电化学传感器、压阻传感器和光学传感器等。
生物传感器则是利用生物元件如酵母、细菌等对气味进行检测，生物传感器具有高灵敏度和高选择性的优点。
电子鼻的工作原理是将气味分子与传感器表面发生化学反应，产生电信号或者
光信号，然后利用信号处理系统对这些信号进行分析和处理，最终得到气味的特征信息。
电子鼻的模式识别算法通常包括主成分分析、神经网络、支持向量机等，这些算法能够对气味进行准确的识别和分类。
电子鼻的应用场景非常广泛，其中在食品安全领域的应用尤为突出。
电子鼻可
以对食品中的挥发性有机物进行检测，从而实现对食品新鲜度、品质和真伪的快速鉴别。
在医疗诊断领域，电子鼻可以通过检测病人呼出的气体来辅助医生进行疾病诊断，如糖尿病、肺癌等。
此外，电子鼻还可以用于环境监测、化工生产、药物研发等领域。
总的来说，电子鼻作为一种新型的感知技术，具有广阔的应用前景。
随着传感
器技术和模式识别算法的不断进步，电子鼻将在更多领域展现出其巨大的应用潜力。
电子鼻的发展将为人类的生活和生产带来更多的便利和安全保障。
电子鼻
Page 14
典型应用(食品类)
酒类的区分与辨识 肉品新鲜度分析 饮料中香精香料分析 谷物生长分析 水果中芳香类物质分析 食品腐败变质过程分析 香气的等级区分及质量研究 牛奶新鲜度分析
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样品气体
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电子鼻内部模块
数据采 集及模 式识别
PC机 用户界面
清洗泵 气室及传感器阵列
采样泵
流量计
智鼻机箱
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零气口
排气口
220V AC USB接口
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零气发生装置
工作原理
电子鼻模拟人的嗅觉对被测气体进行感知、分析 和识别，其过程包含3个部分：
(1)气敏传感器阵列与气味分子反应后，通过一 系列物理化学变化产生电信号；
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电子鼻技术的应用及前景
英国柴郡克鲁城镇的欧斯米泰克公司成功地开发出了电子 鼻，试验表明，它能“嗅”出侵蚀病人皮肤伤口的细菌， 提醒医生及时采取相应措施。
他研究的电子鼻是由32个不同的有机高分子感应器组成的 矩阵，对各种挥发性化合物散发的气味十分敏感，化合物 不同，则反应不同。
电子鼻只需要数小时便可发现是否有细菌存在。而过去采 用实验室化验的方法，通常1至3天才能得到结果。
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电子鼻技术的发展历史
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目前难题
气体传感器对工作环境敏感 模式识别方法有待改进 当混合气体成分发生改变时，需要增减或改变
传感器，这给实际应用带来不便。
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所需对策
研制性能更好的气体传感器，使其降低对工作环境的要求， 减小工作环境对其影响
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保持电路。 本 文选择 使用 了外 接 Ａ Ｄ的方 案 ， Ｄ ９４是 ｌ Ａ ７３ ２ 位， 高速 ， 低功耗 ， 逐次逼近（ Ａ ） Ｄ 。器件从单 ＳＲ Ａ Ｃ
一
的 ２ ７Ｖ至 ５ ２ 的电源 和功 能 １ ５ｒｓｓ ． ．５Ｖ ． ｐ 的吞 ａ
信号处理 匕 ＞ 模式识别 ￡ ｌ 二
气体识别
图 １ 电子鼻系统传 到示意 图
电子鼻 的仿生 功能 ， 电子鼻 更 像 鼻 子 一样 能够 闻 使
到 学习 到更多 的味 道 。
活性。
Ａ Ｄ转换 电路 ： ／ 对 于核心 处 理 芯 片 Ｃ ０ １００单 片 机 内部 有 ８５ Ｆ４
摘
要 ：电子 鼻能够 对极 微 量的 气体进 行 无损 伤 检 测 ，文 中设 计 一种 基 于 气体 传 感 器的仿 生 电
子鼻系统 ，并完成了电子鼻系统硬件 电路及软件 的设计 ，在此基础上设计 了电子鼻 系统的流道 结构，完成 了电子鼻 系统整体结构的设计及能够 实现电子鼻系统的整体组装。 关键词 ：电子鼻；气体监测 ； 无损伤检测 ；气体传感器技术
一
２ 电子鼻 电路 系统设计
电子 鼻 系统 电路 系统设 计 主要包 含 以下几个 模
个 ９通道 的可 编程 模 拟 多路 选 择器 （ ＭＵ ０ ， Ａ Ｘ） 个 可编程 增益 放 大 器 （ Ｇ ０ 和一个 １０ ｓｓ１ ＰＡ ） ０ ｋｐ、２
块： 气体传感器阵列模块 、 前端信号预处理模块、 核 心处理模块、 输出显示模块以及外部控制模块。
试 。该调试 系统 支持 观 察 和修 改 存 储器 和寄 存器 ， 支 持 断点 、 观察 点 、 单步及 运行 和停机命 令 。在使用
ＪＡ Ｔ Ｇ调试 时 ， 所有 的模拟 和数字外 设都 可全功 能运 行 ］ 。
他们也非常适合一般用途和音频应用 ， 以及提供 Ｉ ／ Ｖ转换 的数字输 出至模拟（ ／ ） Ｄ Ａ 转换 器。单 ， 双通 道 和 四重 通 道 设 计 ， 有 相 同 的 规 格 设 计 上 的灵 具
煤矿 开采 中引起 的瓦斯爆 炸造成 人员伤 亡 ， 雨 、 酸 温 室效 应 、 氧层 的破 坏等 造 成 的环 境 问题 是 现代 社 臭
会 的一 系列亟待解 决 的问题 ｊ 。
一
作者简介：潘辉（ ９ ８一） 男 ， １６ ， 本科， 研究方 向为测量称重技术。
１８ 一 ２
外界混合气体 匕 ＞ｌ 气体传感阵列 ｌ 一
ｈ ｒ ｗａ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ａ ｄ ｏ ｔ ｒ ｄ ｓｇ ａ ｄ ｒ ｉｃ ｉ ｎ ｓ ｆ ｗａｅ ｅ ｉｎ， ｏ ｔ ｅ ａ ｉ ｏ ｈ ｅｅ ｔｏ ｉ ｎ ｓ ｓ ｓｅ ｎ ｈ ｂ ｓｓ ｆ ｔｅ ｌｃｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｙ ｔｍ ｄ ｓｇ ｆ ｗ ｏ ｄ， ｅ ｉｎ ｌ ｏ ｒａ ｃ ｍｐｅ ｉｎ ｏ ｈ ｖ ｒ ｌ ｓｒ ｃｕｒ ｆｔ ｅｅ ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｎ ｏ ａ ｈ ｅ ｅｔ ｖ ｒ ｌ ａ ｓ ｍｂ ｙ ｏ ｌｔｏ ｆｔ ｅｏ ｅ ａｌ ｔｕ ｔ ｅｏ ｈ ｌｃ ｎ ｃ ｎ ｓ ｙ ｔｍ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｃ ｉｖ ｒ ｈｅ ｏ ｅ ａｌ ｓ ｅ ｌ ｏ ｅ ｅｅ ｔｏ ｉ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｆｔ ｌｃ ｒ ｎｃ ｎ ｓ ｙ ｔ ｍ． ｈ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｅｅ ｔｏ ｉ ｏ ｅ；ｇ ｓ ｍｏ ｉｏ ｉ ｇ；ｎ ｍａ ｅ ｄ ｔｃ ｉｎ；ｇ ｓｓ ｎｓ ｒｔｃ ｎ ｌ ｇ ｌｃｒ ｎ ｃ ｎ ｓ ａ ｎ ｔ ｒｎ ｏ ｄａ ｇ ｅｅ ｔ ｏ ａ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｅｌｃｒ ｎ ｃ ｎ ｓ ａ ｅ ａ ｖ ｒ ｓ ｌ ｍｏ ｎ ｆ ｇ ｓ ｆｒ ｎｏ — ｅ ｔｕｃｉｅ ｔ ｓｉ ｇ，ｔ ｅ ｂ ｏ ｉ ｔａ ｔ ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｅ ｃ ｎ ｂ ｅ ｙ ｍａｌ ａ ｕ ｔ ｏ ａ ｏ ｎ ｄ ｓｒ ｔｖ ｅ ｔｎ ｈ ｉ ｎｃ
０ 引言
气 体检测 在环境 监测 、 品工业 、 食 化学 工业等 领 域有着 重要 的意 义 。 以人 类 自身来 说 ，ｔ Ｅ常生 活 和 工作就 与周 围的 大气 环境 息 息相 关 ， 气 的变 化 对 大 人类有 着极 大的影 响 ： 空气 中缺 氧会 使 人感 到 呼 吸
因此 ， 对人类 生 存 和生 产 环境 中的各 种气 体 进 行 准确 的分析检 测 ， 以监测 ， 制 气体 排 放 ， 控 能对 促 进社会 的健康 和谐发 展起到 重要 的作 用 。
吐率 。综合各方面的考虑选用该 Ａ Ｄ转换器作为系 统的模数转换器 。其硬件原理如图 ３ 所示 。
ｖｃＣ
图 ２ ＭＱ 系列 旁 热 式 气 体 传 感器 外 接 电路
一
在电子鼻系统 中， ４个气 体传感 器置在独立的 个 电路板上 ， 过 外 接 引线 接 到 处理 电路 。传 感 通
１ 电子鼻 系统
电子鼻系统是模仿生物嗅觉系的一种通过使用 电学来 分 析 和 识 别 混 合 气 体 的 一 种 电 子 设 备 。
气 体被 吸人气 室腔 内 ， 传感 器 阵 列感 应 到 。传 感 被 器将感应 的信号 转化 成 电信号 ， 通过 信号处 理后 ， 送 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ到模 式识别 系统进 行 模式 识 别 ， 将识 别 结果 输 出 并 显示 。图 １为 电子 鼻系统传 到示 意 图。
传感器阵列是电子鼻与外界气体的沟通 的唯一 媒介 ］ 。传感器的分布关系到与外界气体基础的 充分程度 ， 影响着最终的检测结果 ， 因此对传感器阵 歹 的处理非常重要。传感器阵列是 由 ４个基本 的 Ｍ Ｑ系列的单个气体传感器组成 ， 它们 为旁热式气 体传感 器 ， 部 电路连 接相 同 ， 图 ２为 １ 外 如 个传 感器
每个 ＭＣ 都 可 在 工 业 温 度 范 围 （一４ ￣ Ｕ ５Ｃ到
・ －－— —
１ ９ ・— ２ ・ － —
＋ ５ ） 作， ８℃ 工 工作 电压为 ２７ ３６ ．Ｖ～ ．Ｖ。端 口 ＩＯ、 ／
ＭＣ Ｒ Ｆ标 志－ Ｒ Ｔ Ｒ ． 将 使 能 时 钟 丢 失 检 ＤＳ － ＳＳ Ｃ ２
样 保持 电路 、 多路 选 择 开关 和 Ａ Ｄ转 化 电路 组成 。 ／ 传感 器 阵列传 出 的信 号经过 信号 处理 转化 成数字 信 号 ， 传送 给模 式识别 模块 进行 分析处 理 。 再 放大 电路 ：
２ ３ 核 心芯片 介绍 及其外 围 电路 ． 本次设 计 的主 芯 片采 用 Ｓ ｉｏ ａ ｓ 司生 产 ｉｃｎ Ｌ ｂ 公 ｌ
的单 片机 Ｃ０ １００ ８５Ｆ ４ 。具有 片 内 Ｖ Ｄ监视 器 、 门 Ｄ 看 狗定 时器 和 时钟 振 荡 器 的 Ｃ ０ １０ ｘ系 列 器 件是 ８５ Ｆ４ 真正 能独立 工作 的片 上系统 。所有模 拟 和数字外设
放大器通常采用集成运算放大器。在环境条件 较差时 ， 可以采用数据放大器 （ 成为精密测量放 也 大器 ） 或传 感 器 接 口专 用 模 块 ， 设 计 预设 计 使 用 本
２ １ 气 体传 感器 阵 列 ．
一
位分辨率的逐次逼近寄存器型 Ａ Ｃ 一个 ８ Ｄ； 通道 的 可配 置模拟 多 路 开 关 （ ＭＵ ２ 一 个 可 编程 增 益 Ａ Ｘ ），
放大 器 （ Ｇ ２ 和一 个 ５０ ｓｓ８位分 辨 率 的 逐 次 ＰＡ ） ０ ｋｐ 、 逼 近 寄存器 型 Ａ Ｃ Ｄ 。并且 每 个 Ａ Ｃ都 集成 了跟踪 Ｄ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｍ ｉ ｅ ｉ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｓ ａ ｅ ｎ ｇ ｓ ｓ ｎ ｏ ｓｇ ｆ ｂ ｏ ｍ ｔｃ ｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｓ ｒ
ＰＡＮ ｕ Ｈ ｉ （ ｒ ｉ ｕ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙＣ ． Ｌｄ ， ｒ ． １０ ０ ， ｈｎ ） ＨａｂｎＹｏ ｗ ｉ ｅｈ ｏｏ ｏ ，ｔ． Ｈａｂ ５０ ０ Ｃ ｉａ ｇ ｍ
器阵列被放置在气 室内感应外界气体 ， 并将感应到 的模拟 信号通 过 引线传 送给外 电路 板 。
２ ２ 前端信 号处 理 电路 ．
图 ３ Ａ Ｄ转 换 电路 图 ／
信号处理模块是传感器阵列模块和模式识别模 块之间沟通的桥梁。信号处理系统是对传感器阵列 输 出信 号进行 处理 Ｊ 。该模 块 主要 由放大器 、 采
２１ ０ ２耳第３ 期
文 章编 号：０ ９— ５２ ２ １ ）３— １８— ５ １０ ２ ５ （０ ２ ０ ０ ２ ０ 中图分 类号 ：Ｐ １ 文献标识码 ： Ｔ ３１ Ａ
基 于气体 传 感器 的仿 生 电子 鼻设 计
潘 辉
（ 哈尔滨友为科技有限公 司 ，哈尔滨 １００ ） ５ ００
ｅ ｅ ｔ ｎ ｃ ｎ ｓ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｓｇ ｄ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｓ ｒ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｅｅ ｔ ｅ ｅｅ ｔ ｎ ｃ ｎ ｓ ｙ ｔｍ ｌｃｒ ｉ ｏ ｅ ｓ ｓ ｏ ｅ ｉ ｅ ｉｎ ｅ ａ ｅ ｎ ｇ ｓ ｓ ｎ ｏ ， ｎ ｏ ｌ ｔｓ ｈ ｌｃ ｒ ｉ ｏ ｅ ｓ ｓ ｏ ｅ
困难甚至窒息； 空气中含有有毒气体则会给人类带 来更 大 的危 害 。室 内环境 的污染也 严重影 响人们 的
身体健 康 ， 年来 由于 房 屋装 修 中 的 甲醛超 标 问 题 近 更 是引起 人们 的普遍 关 注 ， 而家 用 可燃 气 的泄漏 会
引起人体中毒 ， 甚至引发爆炸和火灾 ， 使人们的生命
测器 。
／Ｓ Ｒ Ｔ和 ＪＡ ￣脚都容许 ５ ＴＧ 『 Ｖ的输入信号电压。 ２ ３ １ 芯 片复位 电路 ．．
Ｃ ０ １００具 有 ７个 能使其进 入 复位状 态 的复 ８５ Ｆ４ 位源： 电、 电、 上 掉 外部／ Ｓ Ｒ Ｔ引脚 、 部 Ｃ Ｖ Ｔ ０信 外 Ｎ ＳＲ 号、 软件命 令 、 比较 器 ０ 时钟 丢 失 检测 器 及 看 门狗 、 定 时器 。下面将对 每个 复位源进 行说 明 。