基于單片機及機器學習的電子舌系統(tǒng)設計與研究.pdf

1、電子舌是由傳感器陣列，配以模式識別方式及多元統(tǒng)計方法的定性分析液體的電子檢測儀器。可以用來檢測不同液體食品的味道，并將其不同的味道信息“可視化”。因此電子舌是目前食品檢測領域中研究的新熱點。
　　 本研究的主要目的是為了探索設計較為廉價和穩(wěn)定的電子舌系統(tǒng)軟硬件，同時通過一系列相關實驗和數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對該系統(tǒng)的可行性驗證。該課題對于食品領域的快速無損檢驗的研究與發(fā)展，有著十分重要的意義。
　　 本課題自主開發(fā)了一套電子舌系

2、統(tǒng)，主要由①離子選擇電極傳感器陣列，②信號調(diào)理模塊，③數(shù)據(jù)采集模塊，④數(shù)據(jù)分析模塊，共四部分組成。并開發(fā)了相應的軟件，可以對系統(tǒng)進行控制，并對采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及模式識別。主要的研究內(nèi)容主要有以下幾方面：
　　 (1)介紹了常用的電子舌傳感器的原理，以及一般的電子舌結構。
　　 (2)設計了針對離子選擇電極的多通道高阻抗小信號放大電路，把電子舌傳感器的信號進行濾波和放大，并以C51 MCU為基礎設計了一塊模數(shù)信號轉換

3、板卡，可以采集傳感器信。號至PC機。
　　 (3)利用C語言與VC++平臺，編寫了下位機和上位機程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，人機交互，以及儀器控制功能。
　　 (4)在MATLAB7.11環(huán)境下，以機器學習理論為指導，編寫了一整套數(shù)據(jù)處理程序，包括PCA，LDA，以及BP，PNN，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡及其參數(shù)優(yōu)化工具，基于Lib-SVM工具箱的模式識別軟件，基于二維搜索的SVM參數(shù)優(yōu)化工具和基于GAOT遺傳算法工具箱的SVM參數(shù)優(yōu)化工

4、具，基于LS-SVM工具箱的模式識別軟件?；贑語言編寫了電子舌數(shù)據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡處理程序。最后整合為原創(chuàng)的ET GUI TEST電子舌數(shù)據(jù)處理軟件。
　　 應用該電子舌系統(tǒng)對4種不同品牌的礦泉水和5種不同的蘋果汁，對數(shù)據(jù)進行了分析和模式識別，結果證明，該電子舌系統(tǒng)對礦泉水和蘋果汁的種類可以有效區(qū)分。
　　 由對礦泉水和果汁的檢測試驗，證明該電子舌原型是有效和可行的，本文在總結與展望中對未來電子舌硬件設計的發(fā)展做出了展望和