人体呼吸气体检测电子鼻仪器的核心控制分析
通过人体体液检测健康状况已经得到广泛应用，但体液检测存在一些局限性，电鼻的控包括高成本和有创性等。处理相比之下，器实人体呼吸气体检测作为一种补充手段，现对析可以反映重要的仪器生理过程和代谢信息，并且在一定程度上弥补了体液检测的制分不足。
本设计旨在通过以ARM7TDMI-S为核心的核心LPC2478处理器，来控制和分析电子鼻仪器系统中的电鼻的控气体检测信号，并在无需PC机的处理情况下提供友好的图形用户交互界面(GUI)，让用户通过操作来掌握和记录自己的器实身体健康状况。
该设计的现对析初衷是将该系统应用于家庭成员的健康监测，主要关注检测呼吸气体中乙醇、仪器芳香烃类气体化合物以及消化道产生的制分气体硫化物和胺类化合物。系统通过在线实现气体检测信号的核心主成分分析(PCA)，并通过USB接口将原始数据通过U盘传输至PC，方便数据的处理分析。同时，数据也可以存储在SD卡中，以便将用户的长期观察结果进行存档。
系统实现方面，人体呼吸气体的检测主要依赖于高效的气路和相应的控制。对于不同浓度的气体，系统采用了两种不同的进样模式，通过LPC2478控制步进电机驱动六通阀实现切换。在进样过程中，系统还需要监控和测量气路状态的各项参数，并通过TFT液晶和键盘与用户进行交互。
气体信号获取后，系统需要使用LPC2478进行主成分分析(PCA)，改进了传统PCA分析的算法，并将数据转换为两维主成分坐标系中的“点群”，通过对这些点群进行聚类判断来确定样本气体中的主要成分。
整个气体检测过程中需要提供气体流动动力，本系统利用LPC2478的DAC控制真空泵的驱动电路，实现对真空泵转速的调节，并精确控制气体在气路中的流动速度，以适应吸附进样过程中气体吸附速率和传感器响应时间的需求。
硬件平台
该呼吸气体检测电子鼻实验样机采用了SmartARM2400开发板和项目小组自制的扩展板，以实现对气路硬件模块的控制和模拟信号的前置处理。气路硬件模块包括吸附解吸附单元、真空泵、六通阀、电磁阀、步进电机、气室以及气体采样袋等。而核心的嵌入式系统微控制器采用了基于ARM7TDMI-S内核的LPC2478。该微控制器具有丰富的外围模块和强大的处理能力，为仪器的应用提供了稳定和高效的支持。
在系统设计中，LPC2478的各种功能模块被广泛应用，包括彩色液晶控制器、RTC、PWM、USB Host、SD/MMC控制器、ADC、DAC、UART、Timer、GPIO等。通过与扩展板上的各种模块相连，构成了整个电子鼻检测仪器的硬件基础。
软件模块
仪器的软件设计主要包括气体进样控制流程、PCA主成分分析与判断流程以及数据传输控制流程。在气体进样控制流程中，包括直接进样流程和吸附进样流程的切换，切换依据是对气体浓度的判断。进样过程中，通过LPC2478控制步进电机驱动六通阀实现气路的切换。
吸附进样过程增加了对EDU的温控流程，并分阶段检测低浓度样本气体。进样结束后，系统会进行降温延时和冲洗气路流程，为下一次进样做好准备。
进样过程中，系统会实时将气体传感器阵列输出的响应值描绘在TFT液晶屏上，采样过程通过LPC2478的定时中断驱动。传感器的响应曲线将在数据分析页面显示，并通过PCA分析得出主要成分的判断结果，显示在液晶屏上。
通过“数据传输”功能，系统可以记录传感器阵列对样本气体的响应值，并将数据写入USB设备，供PC进行分析和诊断。系统还可以将数据存储在SD卡中，记录每次样本气体分析的数据和PCA分析的结果，方便长期观察和记录。同时，系统可以通过UART与PC连接，通过自开发的串口通讯软件实时监控电子鼻仪器的运行状态，并通过数据库对数据进行管理。
在具体操作过程中，系统将通过LPC2478的彩色液晶控制器与用户进行交互，让整个呼吸气体检测过程对用户透明化。用户可以通过系统的提示和简单的操作完成对身体健康状况的监测。
结语
这款通用人体呼吸气体检测电子鼻仪器主要面向家庭使用，为经常酗酒、吸烟或有呼吸道、胃肠道不适的人群以及其他胃肠道相关问题的用户设计。该仪器采用了NXP最新研发的LPC2478微处理器，利用其丰富的功能模块完成呼吸气体的检测和基于PCA的诊断分析，同时支持USB和SD存储介质，实现数据的传输和长期观察记录。用户只需简单的操作即可完成对呼吸气体的检测和记录，这一过程无创且低成本。