【正文】 鍵盤模塊等組成，其主要實(shí)現(xiàn)了氣味信號(hào)采集，信號(hào)調(diào)離，A/D轉(zhuǎn)換等功能,根據(jù)不同傳感器在相應(yīng)的敏感氣體中電阻產(chǎn)生的變化，從而得以實(shí)現(xiàn)基于SnO2氣體傳感器納米電子鼻對(duì)不同氣體的檢測(cè)功能。(3)模式識(shí)別單元，相當(dāng)于動(dòng)物和人類的大腦，它運(yùn)用一定的算法完成對(duì)氣味氣體的定性或定量辨識(shí)。納米電子鼻傳感器就是利用傳感器陣列的交叉敏感特性，通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體的檢測(cè)。把氣敏元件對(duì)氣體或氣味的響應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以測(cè)量的變化的電壓信號(hào)。此后，各國(guó)學(xué)者對(duì)電子鼻的性能、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法和相關(guān)技術(shù)做了廣泛的研究，在各種化學(xué)傳感器基本理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面均取得了很大的進(jìn)展，有關(guān)的應(yīng)用及儀器報(bào)道也相當(dāng)可觀[6]。電子鼻這個(gè)術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)在80年代晚期，1987年它被專門用于一個(gè)會(huì)議[4]，1989年北大西洋公約組織召開(kāi)了關(guān)于化學(xué)傳感器信息處理的高級(jí)專題討論會(huì)[5]，會(huì)議上對(duì)電子鼻做了如下定義:“電子鼻是由多個(gè)性能彼此重疊的氣敏傳感器和適當(dāng)?shù)哪Ｊ椒诸惙椒ńM成的具有識(shí)別單一和復(fù)雜氣味能力的裝置”。（5）整理設(shè)計(jì)內(nèi)容，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書電子鼻，又稱人工嗅覺(jué)系統(tǒng)，是模擬生物嗅覺(jué)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種智能電子“嗅覺(jué)”儀器，電子鼻技術(shù)涉及材料、化學(xué)、傳感器、信息融合、電子技術(shù)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及應(yīng)用領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)的一門綜合性技術(shù)。（3）在設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和分析。（1）查閱相關(guān)資料，提出相應(yīng)設(shè)計(jì)方案。（2）掌握納米電子鼻傳感器制作過(guò)程。18參考文獻(xiàn)0模式識(shí)別0系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)0納米電子鼻傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)0納米電子鼻的工作原理及框圖01設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)情況0設(shè)計(jì)內(nèi)容指導(dǎo)教師： 譚秋林 職稱: 副教授 2013年6月3日目 錄課程設(shè)計(jì)目的 中北大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書學(xué)生姓名:周明行學(xué) 號(hào)：32學(xué) 院:電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院專 業(yè):微電子學(xué)題 目:納米電子鼻傳感器設(shè)計(jì)01課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求0設(shè)計(jì)要求0納米電子鼻傳感器簡(jiǎn)介0氣敏傳感器的設(shè)計(jì)0信號(hào)處理15課程設(shè)計(jì)總結(jié)19（1）學(xué)習(xí)納米電子鼻傳感器的工作原理。（3）掌握納米電子鼻傳感器信號(hào)的讀取方法。 （2）選擇適當(dāng)?shù)牟牧显O(shè)計(jì)該傳感器。（4）能夠?qū)崿F(xiàn)該氣體傳感器的信號(hào)的正常讀取。主要用來(lái)分析、識(shí)別和檢測(cè)揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)、復(fù)雜氣味和有毒氣體。隨后，在1990年舉行了第一屆電子鼻國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，最大規(guī)模的一屆會(huì)議于1997年在美國(guó)的圣地亞哥召開(kāi)。其基本結(jié)構(gòu)主要有三大部分構(gòu)成，分別是氣敏傳感器陣列、信號(hào)預(yù)處理單元和模式識(shí)別單元如圖 模式識(shí)別信號(hào)處理氣敏傳感器氣體 氣體／氣味氣味 定性／定量 納米電子鼻系統(tǒng)組成框圖(1)氣敏傳感器陣列，相當(dāng)于初級(jí)嗅覺(jué)神經(jīng)元，由具有廣譜響應(yīng)特性的氣敏元件組成。氣敏傳感器陣列可以采用數(shù)個(gè)單獨(dú)的氣敏傳感器組合而成，也可以采用集成工藝制作的專用氣敏傳感器陣列。(2)信號(hào)預(yù)處理單元，相當(dāng)于二級(jí)嗅覺(jué)神經(jīng)元，它對(duì)傳感器陣列的響應(yīng)模式進(jìn)行預(yù)加工，完成特征信號(hào)的提取。目前，在電子鼻系統(tǒng)中采用的模式識(shí)別算法主要有:主成分分析法、最小二乘法、聚類方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊邏輯法等。溫濕度傳感器被測(cè)物理量信號(hào)調(diào)理PC電平轉(zhuǎn)換接口MCUADC氣敏傳感器陣列 鍵盤 各模塊的主要功能如下：（1）氣敏傳感器陣列：主要由TGS8XX系列3個(gè)氣敏傳感器組合成陣列，分別是TGS825,TGS826和TGS832。（2）信號(hào)調(diào)理模塊：主要是將氣敏傳感器電阻的變換轉(zhuǎn)換成電壓的變化，并設(shè)計(jì)模擬開(kāi)關(guān)，在控制器控制下分時(shí)選通3路傳感器，依次將代表氣味響應(yīng)強(qiáng)度的電壓值送入AD轉(zhuǎn)換電路，這樣只需要占用1個(gè)AD口，也便于數(shù)據(jù)的打包處理。（3）溫濕度傳感器模塊：在氣敏傳感器陣列外部添置了溫濕度傳感器AM2302，主要是因?yàn)闇貪穸葘?duì)氣敏傳感器陣列輸出信號(hào)有一定的影響，在后期建立數(shù)據(jù)處理時(shí)將環(huán)境的溫濕度作為輸入?yún)⒘繉?duì)識(shí)別模型進(jìn)行校正。(7）人機(jī)接口模塊：處理器外部擴(kuò)展了顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、鍵盤等人機(jī)交互模塊，可以實(shí)時(shí)顯示采集信息、脫離上位機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和執(zhí)行相應(yīng)按鍵操作。 （9）MCU模塊：接收數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算后輸出所需信號(hào)。目前，已開(kāi)發(fā)出了氧化物半導(dǎo)體、固體電解質(zhì)、有機(jī)半導(dǎo)體、石英振子、場(chǎng)效應(yīng)、熱催化、表面聲波、光學(xué)等各種類型的氣敏傳感器[12]。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。利用這種現(xiàn)象制作的各種半導(dǎo)體氣敏元件早己商品化，其應(yīng)用領(lǐng)域正日益擴(kuò)大。按加熱方式不同，又分為直熱式和旁熱式兩種結(jié)構(gòu)[14]。（2） SnO2型氣體傳感器對(duì)氣體的檢測(cè)是可逆的，而且吸附、脫附時(shí)間短，可以連續(xù)使用。（4） SnO2型氣體傳感器對(duì)氣體的檢測(cè)不需要復(fù)雜的處理設(shè)備，待測(cè)氣體可通過(guò)傳感器的阻值變化，直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而且，其電阻率變化比較大，信號(hào)調(diào)理電路不需要放大電路就可以實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。1敏感機(jī)理分析167。現(xiàn)在通常采用以下幾種模型進(jìn)行定性解釋:表面空間電荷層模型，粒界面勢(shì)壘模型、吸附氣體產(chǎn)生能級(jí)模型和吸收效應(yīng)模型等。對(duì)于N型半導(dǎo)體，如果接觸容易接受電子的氣體，空間電荷層寬度增加，勢(shì)壘高度增加，結(jié)果使導(dǎo)電電子減少，電導(dǎo)率降低。晶粒界面勢(shì)壘模型認(rèn)為：半導(dǎo)體晶粒接觸界面處存在勢(shì)壘，對(duì)于N型半導(dǎo)體，接觸容