【正文】 2 5 報 警是否返 回 圖 報警程序路程圖 溫度控制程序 該部分是本系統(tǒng)的最主要部分，沼氣最理想、經(jīng)濟的發(fā)酵溫度是 35℃，功能是使溫度值始終保持在系統(tǒng)設(shè)定范圍內(nèi)，溫度范圍是 3040℃。 圖 上位機前面板示圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 軟件設(shè)計 25 圖 上位機程序框圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 系統(tǒng)調(diào)試 26 5 系統(tǒng)調(diào)試 子程序調(diào)試 由于各種原因，程序會出現(xiàn)沒有達(dá)到預(yù)期 效果的現(xiàn)象，這就要調(diào)試與測試。在降溫與加熱模塊，驅(qū)動電路一樣，因此，在兩個降溫電路中，其中一個使用繼電器來驅(qū)動，經(jīng)過一系列的調(diào)試之后，該模塊正常工作。 在傳感器的選型上，剛開始選得溫度傳感器是 ds18b20，濕度傳感器是AM1001，這兩個傳感器一個是數(shù)字量的一個是模擬量的，在軟件編輯是要復(fù)雜的多，因此經(jīng)過修正選用了 DHT11 數(shù)字量溫濕度傳感器，該傳感器使用起來比較方便。 圖 上位機運行 結(jié)果框圖一 圖 上位機運行結(jié)果框圖二 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 系統(tǒng)調(diào)試 29 圖 上位機運行結(jié)果框圖三 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 總 結(jié) 30 6 總結(jié) 本系統(tǒng)在沼氣發(fā)酵過程中作用很大，以 STC89C52 單片機為核心部件，利用溫濕度傳感器采集不同位置的溫濕度值，利用按鍵操作通過液晶顯示相應(yīng)位置所對應(yīng)的溫濕度值，而且通過單片機的控制輸出系統(tǒng)，控制加熱、降溫和加濕，使溫度、濕度值始終保持在一定的范圍內(nèi)，使沼氣池環(huán)境的溫濕度值始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，使沼氣發(fā)酵始終處于最佳狀態(tài)，且當(dāng)溫度值超過一定上限時，系統(tǒng)可以發(fā)出報警信號。 開始是用加熱片來進(jìn)行加熱操作，由于加熱片不能直接連接單片機使用，因此焊接了一個三極管的驅(qū)動電路，在進(jìn)行加熱操作時，加熱片始終不工作，開始重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 系統(tǒng)調(diào)試 27 認(rèn)為是電壓不足，后來焊接了一個 5V 穩(wěn)壓模塊，用一塊 的電池通過穩(wěn)壓模塊直接帶動加熱，但是，還是不能進(jìn)行工作，而且三極管發(fā)燙，電流超過三極管的使用電流。但他們也有一個最大的區(qū)別：傳統(tǒng)變成軟件是用的文本語言進(jìn)行代碼編寫，而 Labview 卻是用的是非常直觀的圖形變成，例如開關(guān)、旋鈕、波形圖等。 圖 溫度程序流程圖 按鍵程序 按鍵程序中，首先判斷是否有按鍵按下，如果判斷 mode 鍵按下，則顯示主界面；如果判斷 up 鍵按下，則顯示地點一的溫濕度值；如果判斷 dn鍵按下，則顯示地點二的溫濕度值； 如果判斷 ent 鍵按下，則顯示環(huán)境溫度值。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。 電加熱式加濕器工作原理：是根據(jù)電流通過電阻產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)換為熱能的原理，加熱管浸沒與水中，長生熱量，從而使水沸騰變成水汽。 壓電蜂鳴片 是 由鈮鎂酸鉛或鋯鈦酸鉛等 壓電 陶瓷 材料制成。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域當(dāng)中。 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ， 采用單總線數(shù)據(jù)格式 ，一次通訊時間 4ms 左右 ， 數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ， 具體格式在下面說明 ， 當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展 ， 現(xiàn)讀出為零 。空閑方式停止 CPU的工作，但允許RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 (3) 自動控制溫度和濕度在一定范圍內(nèi)。 沼氣發(fā)酵的溫度控制現(xiàn)狀 在不同溫度下發(fā)酵，反應(yīng)器中的優(yōu)勢菌落是不同的，它們有其各自的適宜溫重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 緒 論 2 度，而且對溫度相當(dāng)敏感．研究表明，溫度突然上升或下降 5℃，產(chǎn)氣量顯著降低。目前利用太陽能對反應(yīng)器進(jìn)行 溫度控制 的方法比較理想 ,然而該工藝也同樣受環(huán)境因素的制約 ,不能完全 為 發(fā)酵過程提供理想溫度環(huán)境。 然而 ， 目前沼氣發(fā)酵過程 中 存在諸多亟待解決的問題 ,其中反應(yīng)器溫度的不穩(wěn)定性一個重要 問題 。 沼氣發(fā)酵的影響因素 沼氣發(fā)酵過程存在很多需要解決的問題，包括溫度、濕度、壓力等等。設(shè)重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 緒 論 3 計以 AT89C52 單片機為控制核心，由溫度采集模塊、按鍵輸入模塊、液晶顯示模塊、控制輸出模塊、執(zhí)行機構(gòu)、 RS232 總線通訊模塊等硬件電路的設(shè)計，該設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的實時檢測、顯示和控制輸出，并具有和上位機通訊，多點檢測等功能。 AT89C52 芯片介紹 芯片特點 該芯片 是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 256 bytes的隨機存 取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲單元，功能強大， 該 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，連接方便 ， 具有極低的功耗、超小的體積，信號傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。 (a) (b) (c) 圖 （ a）復(fù)位時序（ b）寫時序（ c）讀時序 液晶顯示電路設(shè)計 本系統(tǒng)地液晶顯示采用帶 中文字 庫 的 LCD12864。有的 壓電式蜂鳴器外殼上還裝有 發(fā)光二極管 。 如圖 為加熱控制驅(qū)動電路，如圖 是降溫控制驅(qū)動電路。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 下位機 軟件設(shè)計 主程序 主程序進(jìn)入后首先對一些系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主程序中在完成初始化后進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán) while（），首先進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，在 LCD 上顯示相應(yīng)的所采集的溫濕度數(shù)據(jù)，然后定時進(jìn)行刷新，再將采集到的溫濕度值以及各個模塊的狀態(tài)值發(fā)送到上位機，在上位機上進(jìn)行相應(yīng)的顯示，然后掃描按鍵程序，選擇通道號數(shù)，發(fā) 送到相應(yīng)的上位機顯示。 軟件功能特點 Labview 可利用單片機的通訊串口，向上位機輸出實時采集的數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并顯示在曲線圖和表格中。 (4) 測試報警模塊，通過液晶所顯示采集的溫度值，來檢驗報警模塊是否正常，否則重新檢查該模塊。 上位機用 LABVIEW 做的界面，在上位機編輯過程中遇到的問題是對 LABVIEW運用的不熟悉，經(jīng)過同學(xué)的指導(dǎo)，使該部分順利完成。制冷時也是遇到了與加熱時一樣的問題，進(jìn)行研究之后，該用小風(fēng)扇和電機來實現(xiàn)降溫，當(dāng)需要降溫時，電機和小風(fēng)扇同時開啟，電機的作用是模擬開啟通風(fēng)口，與小風(fēng)扇共同實現(xiàn)降溫功能。該模塊與降溫中的電機一樣，在調(diào)試過程中主要是要求對步進(jìn)電機的熟悉使用。在數(shù)據(jù)采集過程中，遇到了許多問題：首先是 DHT11 溫濕度數(shù)據(jù)采集，該傳感器所采集顯示的數(shù)據(jù)與實際值不相符，經(jīng)過參考一些現(xiàn)有的有關(guān) DHT11 傳感器的采集顯示程序，使程序更加完善，使采集的數(shù)據(jù)更加精確；再是 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)采集，該傳感器以前接觸過，所以用起來還是比其他的傳感器 要順手，但是，本次涉及到單總線采集，在參考了一些材料后，成功完成該采集模塊。在本部分，需要對兩個傳感器的周圍進(jìn)行濕度的控制，其中用電機模擬加濕過程，當(dāng)濕度值低于設(shè)定值時，電機一直會處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，直到濕度值高于 60%RH 以上，電機停止轉(zhuǎn)動。軟 件系統(tǒng)主要包括兩部分組成，分別為下位機和上位機軟件兩部分。 ULN2020 概 述與特點 ： ULN2020 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個硅 NPN 達(dá)林頓管組成。空氣加熱器的加熱元件不銹鋼加熱管，是在無縫鋼管內(nèi)裝入電熱絲，空隙部分填滿有良好導(dǎo)熱性和絕緣性的氧化鎂粉后縮管而成的。 模塊引腳說明 表 128X64HZ 引腳說明 引腳號 引腳名稱 方向 功能說明 1 VSS 模塊的電源地 2 VDD 模塊的電源正端 3 V0 LCD驅(qū)動電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號 5 R/W(SID) H/L 并行的讀 寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號；串行的同步時鐘 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù) 7 15 PSB H/L 并 /串行接口選擇： H并行； L串行 16 NC 空腳 17 /RET H/L 復(fù)位 低電平有效 18 NC 空腳 19 LED_A 背 光源正極（ LED+5V） 20 LED_K 背光源負(fù)極（ LEDOV） 按鍵電路設(shè)計 按鍵是用來設(shè)置模式選擇功能的。 重慶科 技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 9 圖 dht11 通訊過程信號 DS18B20 電路設(shè)計 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器技術(shù)參數(shù)： (1)適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電； (2)獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊； (3) DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫； (4)DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)； (5)溫范圍－ 55℃～ +125℃，在 10～ +85℃時精度為177。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有卓越的長期穩(wěn)定性與極高的可靠性。 工作原理：通過設(shè)定值和實測值的比較來控制加熱器、制冷器、報警器和加濕器的狀態(tài)。目前國內(nèi)大多采用 中 溫發(fā)酵工藝，該工藝方法受到環(huán)境因素的制約，在有些季節(jié)甚至?xí)Ｖ巩a(chǎn)氣。發(fā)展農(nóng)村沼氣，優(yōu)化廣大農(nóng)村地區(qū)能源消耗結(jié)構(gòu)，是中國能源戰(zhàn)略的重要組成部分，對緩解國家能源壓力、能加優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)具有重大的現(xiàn)實意義。 重慶科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 基于單片機的沼氣反應(yīng)器溫控系統(tǒng)的設(shè)計 2020 年 6 月 15 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1） 封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3） 中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4） 外文摘要、關(guān)鍵詞 5） 目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6） 論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7） 參考文獻(xiàn) 8）致謝 9） 附錄（ 對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。在風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能、核能、潮汐能等諸多新能源當(dāng)中，生物質(zhì)能源是最穩(wěn)定、最安全的能源，也是目前各國重點鼓勵的新能源領(lǐng)域，農(nóng)村沼氣把農(nóng)民增收、生態(tài)建設(shè)、能源建設(shè)、環(huán)境建設(shè)連接起來，促進(jìn)了生產(chǎn)發(fā)展和生活文明。然而目前沼氣發(fā)酵過程存在諸多亟待解決的問題， 其中反應(yīng)器溫濕度的不穩(wěn)定性就是需要解決的一個重要因素。 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 系統(tǒng)總設(shè)計框圖如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 14 J un 20 13 S h e e t o f F il e : H : \ 崔榮利 畢業(yè)設(shè)計 \ 電路圖 \ M y D e s i g n1 .d d b D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P