基于單片機(jī)及機(jī)器學(xué)習(xí)的電子舌系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、電子舌是由傳感器陣列，配以模式識(shí)別方式及多元統(tǒng)計(jì)方法的定性分析液體的電子檢測(cè)儀器?？梢杂脕?lái)檢測(cè)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(cè)領(lǐng)域中研究的新熱點(diǎn)。
　　 本研究的主要目的是為了探索設(shè)計(jì)較為廉價(jià)和穩(wěn)定的電子舌系統(tǒng)軟硬件，同時(shí)通過(guò)一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證。該課題對(duì)于食品領(lǐng)域的快速無(wú)損檢驗(yàn)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(hào)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(yīng)的軟件，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及模式識(shí)別。主要的研究?jī)?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(jié)構(gòu)。
　　 (2)設(shè)計(jì)了針對(duì)離子選擇電極的多通道高阻抗小信號(hào)放大電路，把電子舌傳感器的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并以C51 MCU為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一塊模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換

3、板卡，可以采集傳感器信。號(hào)至PC機(jī)。
　　 (3)利用C語(yǔ)言與VC++平臺(tái)，編寫了下位機(jī)和上位機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，人機(jī)交互，以及儀器控制功能。
　　 (4)在MATLAB7.11環(huán)境下，以機(jī)器學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，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(luò)及其參數(shù)優(yōu)化工具，基于Lib-SVM工具箱的模式識(shí)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(shí)別軟件?；贑語(yǔ)言編寫了電子舌數(shù)據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用該電子舌系統(tǒng)對(duì)4種不同品牌的礦泉水和5種不同的蘋果汁，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和模式識(shí)別，結(jié)果證明，該電子舌系統(tǒng)對(duì)礦泉水和蘋果汁的種類可以有效區(qū)分。
　　 由對(duì)礦泉水和果汁的檢測(cè)試驗(yàn)，證明該電子舌原型是有效和可行的，本文在總結(jié)與展望中對(duì)未來(lái)電子舌硬件設(shè)計(jì)的發(fā)展做出了展望和