[發明專利]神經網絡教學演示平臺

無效

• 申請號: 201210145853.5
• 申請日: 2012-05-12
• 公開（公告）號: CN102682649A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陳恩策;黃瑩;劉超;涂光鵬;唐厚君
• 申請（專利權）人: 陳恩策
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G06N3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利屬于教學演示平臺領域；尤其是神經網絡數學模型的演示。?

背景技術

人工神經網絡是目前國際上迅速發展的人工智能的前沿交叉學科。在高校里多有開設以神經網絡為主要內容的課程。?

由于人工神經網絡的理論性較強，學生在學習神經網絡內容時，多數只能靠仿真和軟件來驗證神經網絡的功能，而沒有較為直觀的感受。?

在展示神經網絡的作用時，并沒有很好的簡單易懂的教學演示平臺。?

發明內容

為了在進行神經網絡教學時，能夠更好地使學生掌握并理解神經網絡的基本原理和實際應用，本發明設計了一種神經網絡教學演示平臺。?

本發明的具體技術方案如下：?

將光敏電阻如圖1所示排列，即按照數碼管的樣式進行排列。制作0-9的數字卡片，如圖1中所示。

相比傳統的像素點識別方式如圖2，這種類7段數碼管識別方法能夠在保證可讀性的前提下，降低輸入信號的個數，從而簡化了電路，提高了神經網絡學習速度。?

本發明的信號采集電路如圖3左半部分所示。其中R21-R27即為光敏電阻，R11-R17為分壓電阻。因為光敏電阻在受到遮擋光照變小時，會導致阻值上升，從而兩端分到的電壓變大，可以通過檢測該電壓大小來判斷光敏電阻是否有擋板遮擋。?

本發明采用帶有模/數轉換器的單片機作為主控芯片，除了信號采集電路外，還帶有按鍵S1、S2作為命令輸入，發光二極管LED1和LED2，以及LCD液晶作為輸出。LCD液晶可以顯示每一次神經網絡學習后所改變的值，可以非常的直觀地了解神經網絡的工作原理。?

本發明還帶有EEPROM作為數據存儲器，能夠在神經網絡完成樣本的學習后，將學習好的神經網絡權值進行存儲，方便掉電之后直接進行神經網絡的測試，而不用每次都要重新學習，使其具有了記憶功能。?

本發明的神經網絡學習方法如圖4所示，將信號采集電路得到的信號經過計算后，對沒有被遮住的部分標記為0，對遮住的部分標記為1，并按照如圖3所示的順利進行編碼，將得到的編碼作為神經網絡的輸入，通過神經網絡M-P數學模型進行權值w1-w7的訓練，從而輸出判斷的奇偶結果。?

附圖說明

下面結合附圖和實例對本發明進一步說明。?

圖1是光敏電阻排布位置及卡片形狀。采用7段數碼管形式擺放的光敏電阻位置圖和數字卡片外型。?

圖2是像素點識別方式。這種方式需要的傳感器較多，電路較復雜。?

圖3是電路示意圖。采用電阻分壓的方式來接到單片機的模/數轉換口上，通過電壓的檢測來判斷其是否被擋板遮住。本發明還帶有按鍵的輸入和LED燈以及LCD液晶的輸出，更有EEPROM作為存儲芯片，能夠在掉電之后仍有記憶功能。?

圖4是神經網絡的學習示意圖。判斷光敏電阻被遮擋情況后對其進行編碼，作為神經網絡的輸入，通過一定樣本的學習，使其能夠具有自主判斷未知卡片的奇偶性的能力。?

具體實施方式

首先，進行神經網絡樣本學習。將制作好的數字卡片放到識別板上，使其能夠如圖1所示，遮住相應的數碼管式的位置。待卡片放穩以后，按下按鈕S1，單片機進行模/數采樣，對輸入信號進行編碼，完成一次樣本學習。?

將數學卡片進行替換，重復上述樣本學習過程多次，觀察LCD液晶屏上顯示的數值，當其不再發生變化的時候，便完成了神經網絡的學習部分。此時LED1亮，說明學習過程已經完成，可以進行神經網絡自主識別奇偶卡片的校驗識別過程。與此同時，本次學習完成的數據也會被存儲到EEPROM當中，使得在掉電之后，再次接上電源，就可以直接進行神經網絡的識別過程，而不必再次進行學習過程，簡化了操作，更加方便演示。?

在校驗識別過程，將一個隨機的數字卡片置于識別板上，按下按鈕S1，此時單片機執行是校驗識別過程，通過LED2來輸出奇偶信號，燈亮表示為奇數，燈滅表示為偶數。另外，為了更方便地顯示奇偶，將結果也顯示到了LCD液晶屏上。?

需要重新進行學習時，只需要按一下S2按鈕，就可以擦除EEPROM所存儲的數據，對神經網絡進行再次學習。?