I目录中文摘要中文摘要.Abstract第一章第一章 引言引言 1 11.11.1 电子鼻研究的背景及课题的提出电子鼻研究的背景及课题的提出1 11.21.2 电子鼻的研究现状电子鼻的研究现状2 21.2.11.2.1 国外有关研究的综述国外有关研究的综述 2 21.2.21.2.2 国内研究的综述国内研究的综述 2 21.2.31.2.3 目前电子鼻的研究主要方向目前电子鼻的研究主要方向3 31.31.3 论文的主要工作论文的主要工作 3 3第二章第二章 电子鼻的原理和结构电子鼻的原理和结构 5 52.12.1 电子鼻系统的结构电子鼻系统的结构5 52.22.2 气体传感器基本理论简述气体传感器基本理论简述6 62.2.12.2.1 石英晶体振荡器的工作原理石英晶体振荡器的工作原理8 82.2.22.2.2 石英晶振气体传感器的敏感机理石英晶振气体传感器的敏感机理 9 92.2.32.2.3 敏感材料简述敏感材料简述10102.32.3 传感器阵列传感器阵列11112.42.4 传感器阵列的数学模型和模式识别理论传感器阵列的数学模型和模式识别理论11112.4.12.4.1 在气体传感器阵列中常用模式识别方法在气体传感器阵列中常用模式识别方法 11112.4.22.4.2 模式识别理论模式识别理论1313第三章第三章 电子鼻系统的硬件简介电子鼻系统的硬件简介14143.13.1 电子鼻系统的设计方案电子鼻系统的设计方案 14143.23.2 AT89s52AT89s52 单片机及其外围电路介绍单片机及其外围电路介绍 15153.2.13.2.1 AT89s52AT89s52 单片机功能单片机功能15153.2.23.2.2 引脚及其功能引脚及其功能 16163.2.33.2.3 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 18183.2.43.2.4 信号调理电路信号调理电路1919II3.2.53.2.5 串行通信接口串行通信接口1919第四章第四章 电子鼻系统的软件设计电子鼻系统的软件设计20204.14.1 单片机软件程序编制前准备单片机软件程序编制前准备 20204.1.14.1.1 片内数据存储器各部分地址分配片内数据存储器各部分地址分配 20204.1.24.1.2 82548254 控制寄存器的格式控制寄存器的格式21214.1.34.1.3 串行口状态控制寄存器串行口状态控制寄存器 SCONSCON 的格式的格式.21214.24.2 单片机软件设计单片机软件设计 22224.2.14.2.1 两种工作方式两种工作方式 22224.2.24.2.2 1212 片片 82548254 的地址安排的地址安排 23234.2.34.2.3 82548254 的同步工作的同步工作23234.34.3 串行通信协议串行通信协议25254.44.4 单片机程序的编制单片机程序的编制.26264.4.14.4.1 程序流程总图程序流程总图26264.4.24.4.2 汇编语言程序汇编语言程序27274.4.2.14.4.2.1 82548254 初始化子程序初始化子程序27274.4.2.24.4.2.2 数据采集子程序数据采集子程序 28284.4.2.34.4.2.3 数据发送子程序数据发送子程序 30304.4.2.44.4.2.4 数据处理子程序和串口通信子程序数据处理子程序和串口通信子程序32324.54.5 电子鼻应用系统软件电子鼻应用系统软件 33334.5.14.5.1 电子鼻应用系统软件的功能电子鼻应用系统软件的功能34344.5.24.5.2 虚拟仪器虚拟仪器 VIVI 简介简介 34344.5.34.5.3 LabviewLabview 编程简介编程简介 3535第五章第五章 实验结果及分析讨论实验结果及分析讨论 37375.15.1 实验过程简介实验过程简介 37375.25.2 传感器阵列的响应曲线传感器阵列的响应曲线 37375.35.3 模式识别算法分析模式识别算法分析38385.45.4 电子鼻系统实验结果分析电子鼻系统实验结果分析3838第六章第六章 结论与展望结论与展望 4040III参考文献参考文献 4141致致 谢谢4343附附 录录4444IV中文摘要随着科学技术的进步和工业生产的发展，对多组份气体的检测和分析的要求不断提高，但是现有的检测手段越来越不能满足需要，因而发展灵敏度高、成本低、性能好的以气体传感器阵列与模式识别技术为基础的智能电子嗅觉系统(电子鼻)己成为气体检测的新趋势。本文首先介绍了电子鼻的概念和发展、从生物嗅觉系统的结构和嗅觉机理出发，总结了电子鼻的原理和结构,讲述了石英晶体的振荡原理、振荡电路、传感器的敏感机理，研究探讨了传感器阵列的组成、模式识别方法的选择，提出了传感器阵列的数学模型，以 AT89s51 单片机为核心设计了硬件系统，电子鼻的软件系统由单片机软件和 PC 机软件两部分组成。单片机软件用汇编语言编写，负责采样、数据传送。PC 机软件用 Labview 语言编写，该软件界面友好，操作简单，数据结果准确，并且运行可靠、稳定，可以实时显示各传感器的全部动态响应过程。该系统对各样本进行了定性识别实验，结果表明，系统工作稳定，反应迅速，在对气味识别时有较好的效果。关键词: 电子鼻，气体传感器阵列，模式识别，AT89s52 单片机，特征提取VAbstractAs the advancement of science and technology and the development of industry, the requirements of the detection and analysis of multicomponent gases are on great rise. But existing detection methods cannot meet them. Therefore, the intelligent electronic olfactory system (Electronic Nose) based on gas sensor array and pattern recognition has become the new tendency of gas detection, because it can meet the main requirements such as high sensitivity, good selectivity, long-term stability, low cost and so on.Firstly, this paper introduces the notion and development of electronic-nose, the principle and the structure of the EN were analyzed by comparing with those of olfaction organism. The oscillation principle of quartz, crystal, oscillation circuit and sensitive mechanism of the sensor are narrated. The construction of array and the choice of pattern-recognition (PARC) methods were discussed. A precise mathematic modeling of sensor array was studied. the hardware design is based on AT89s51 microcontroller. The EN software system comprises software for SCM and software for PC. The former, written in assemble language, is responsible for sampling and data transfer. The latter is written in Labview language. The test results show that friendly interface, simple operation, accurate