基于气体传感器的仿生电子鼻设计
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的外 接 电路 图 ， 他 ３个外 接 电路 与其 相 同 。 其
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 。
Ｏ Ａ ３０。Ｏ Ａ ４ Ｐ ４４ Ｐ ３０系列 是 Ｃ Ｓ运 算 放 大 器 ， ＭＯ 可 以优 化低 电压 ， 电源 操作 。输 入／ 出和 高速 操作 单 输 使 其 成为理 想 的抽样 模 拟 至数 字 （ ／ 的转 换 器 。 Ａ Ｄ）
均可由用户 固件使能／ 禁止和配置。Ｆ Ａ Ｈ存储器 ＬＳ 还具 有在 系统重新 编 程 能 力 ， 可用 于 非 易失 性 数据 存储 ， 并允许现场更新 ８５ 固件 。片 内 ＪＡ ０１ Ｔ Ｇ调试 电路允许使用安装在最终应用系统上的产 品 Ｍ Ｕ Ｃ 进行 非侵入 式 （ 占用 片 内资 源 ） 全速 、 系统 调 不 、 在
当于大脑皮层 的神经系统。电子鼻不仅在传导结构 上与生物嗅觉系统相类似 ， 在气体识别功能上也很 相似。电子鼻可以同时对多种气体进行检测 ， 而且 电子鼻具有对未知气体的学习功能， 这大大提高了
收 稿 日期 ：２ １ ０ １一Ｉ —２ １ １
们泄漏到空气中就会严重污染环境 ， 尤其是煤炭、 化 工、 汽车等 工 业 的高 速 发 展 使 大 气 污 染 日趋 严 重 。
财 产受到 巨大 的损失 ¨ 。 随着 现代工 业 的不 断发 展 ， 产 中使 用 气体 原 生
电子鼻的传感器阵列相当于生物嗅觉系统的嗅
上皮， 信号 处理相 当于 嗅神经 ， 模式识别 系统则 相 而
料和生产过程 中产生的气体种类和数量也不断提
高 ， 些气 体有些 是 易燃 易 爆 的 ， 些 是 有毒 的 ， 这 有 它
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。
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外界混合气体 匕 ＞ｌ 气体传感阵列 ｌ 一
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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
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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 。
Ｏ Ａ ３０。Ｏ Ａ ４ Ｐ ４４ Ｐ ３０系列 是 Ｃ Ｓ运 算 放 大 器 ， ＭＯ 可 以优 化低 电压 ， 电源 操作 。输 入／ 出和 高速 操作 单 输 使 其 成为理 想 的抽样 模 拟 至数 字 （ ／ 的转 换 器 。 Ａ Ｄ）
均可由用户 固件使能／ 禁止和配置。Ｆ Ａ Ｈ存储器 ＬＳ 还具 有在 系统重新 编 程 能 力 ， 可用 于 非 易失 性 数据 存储 ， 并允许现场更新 ８５ 固件 。片 内 ＪＡ ０１ Ｔ Ｇ调试 电路允许使用安装在最终应用系统上的产 品 Ｍ Ｕ Ｃ 进行 非侵入 式 （ 占用 片 内资 源 ） 全速 、 系统 调 不 、 在
当于大脑皮层 的神经系统。电子鼻不仅在传导结构 上与生物嗅觉系统相类似 ， 在气体识别功能上也很 相似。电子鼻可以同时对多种气体进行检测 ， 而且 电子鼻具有对未知气体的学习功能， 这大大提高了
收 稿 日期 ：２ １ ０ １一Ｉ —２ １ １
们泄漏到空气中就会严重污染环境 ， 尤其是煤炭、 化 工、 汽车等 工 业 的高 速 发 展 使 大 气 污 染 日趋 严 重 。
财 产受到 巨大 的损失 ¨ 。 随着 现代工 业 的不 断发 展 ， 产 中使 用 气体 原 生
电子鼻的传感器阵列相当于生物嗅觉系统的嗅
上皮， 信号 处理相 当于 嗅神经 ， 模式识别 系统则 相 而
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高 ， 些气 体有些 是 易燃 易 爆 的 ， 些 是 有毒 的 ， 这 有 它