【正文】 其他的一些控制器所需要的元器件都用得比較順手。 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。 (3) 當(dāng)下位機調(diào)通后， 連通上位機進行系統(tǒng)的整體運行，觀測上位機顯示是否達到要求，若不符合，則進行修改與調(diào)試，最后使之達到要 求。 總程序調(diào)試 當(dāng)各個子程序調(diào)通后，要進行總體編譯，步驟如下： (1) 將所有子程序全部整合到一個總程序中，進行總體編譯調(diào)試，查看系統(tǒng)是否顯示錯誤。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。 開始是用加熱片來進行加熱操作，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，還是不能進行工作，而且三極管發(fā)燙，電流超過三極管的使用電流。 在該部分遇到的問題是，按鍵函數(shù)用的是 switch 函數(shù)，在進行按鍵操作時，按鍵要一直按下才可以顯示相應(yīng)的界面，后來經(jīng)過檢查是因為在按鍵掃描是沒有進行消抖操作，當(dāng)進行該操作之后，液晶正常顯示。 (2) 測試 LCD 顯示模塊，通過顯示程序測試 LCD 是否正常工作，否則檢查這一模塊。 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)沒有達到預(yù)期 效果的現(xiàn)象，這就要調(diào)試與測試。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。LABVIEW 強大的圖形編程能力，可視化編程環(huán)境等受到了很多軟件開發(fā)技術(shù)人員的青睞，是虛擬儀器編程語言的典型代表。 開 始R H _ d a t a 1 6 0 ||R H _ da t a 2 6 0開 啟 加 濕 器是否返 回 圖 濕度控制程序路程圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 軟件設(shè)計 23 上位機軟件設(shè)計 軟件介紹 虛擬儀器 (Virtual Instrument， VI)是儀器儀表發(fā)展歷史上的一次重大轉(zhuǎn)折點，是傳統(tǒng)儀器儀表的重大更新和突破，它代表著現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的最新方向和潮流。 開 始r e s u l t 0 4 5 ||r e s u l t 0 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 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。 因此， 在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 下位機 編程軟件介紹 KEIL C51 是 美國 KEIL Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 的 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編 語言 相比， C 語言在結(jié)構(gòu)性、功能、可維護性 、 可讀性上有明顯的優(yōu)勢，因而 ，比較 易學(xué)易用。具體電路如 圖 。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。 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 16 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:1B12B23B34B45B56B67B7G N D81C162C154C133C145C126C117C10V C C9I C 1U L N 20 03 V C CV C C紅色橙色棕色黃色黑色P 20P 21P 22P 2312345J8C O N 5 圖 濕度控制電路 繼電器控制電路設(shè)計 繼電器，具有控制系統(tǒng)（又稱輸入電路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大的電流的一種“自動開關(guān)”。 該電路的特點如下： ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。也就是當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號后，它就會驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的步進角（及角度）。 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。 本設(shè)計限于條件的限制，不能實現(xiàn)預(yù)期的功能，因此 在具體設(shè)計時 需要用一些電路以及使用條件較為簡單的元器件來代替上 述的元件 ，用加熱片來模擬加熱過程 ，采用小風(fēng)扇和步進電機來模擬降溫過程，當(dāng)需要降溫時，電機和小風(fēng)扇同時開啟。當(dāng)電流通過高溫電阻絲的時候，產(chǎn)生的熱通過結(jié)晶氧化鎂粉向加熱管表面擴散，再傳遞到被加熱空氣中去，以達 到加熱的目的。 溫度控制電路設(shè)計 本設(shè)計用加熱片來實現(xiàn)加熱功能，用制冷片來實現(xiàn)降溫功能，用單片機來驅(qū)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 14 動空氣加熱器與半導(dǎo)體制冷片，二者都要焊接一個驅(qū)動電路來驅(qū)動。 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。 壓電式蜂鳴器主要 是 由壓電蜂鳴片、 多諧振蕩器 、共鳴箱及 阻抗匹配器 、外殼等組成。這里采用普通按鍵，按鍵原理： 上下兩張薄膜，涂有導(dǎo)電橡膠電路，中間有個薄膜，帶孔，用于隔離兩張帶有導(dǎo)電橡膠的薄膜。 由 它 構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示 模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序 12864 都要簡潔得多， 并 且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域當(dāng)中。 DS18B20 時序圖如圖 (a)(b)(c)所示。 ℃； (6)可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫； (7)在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快； (8)測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力； (9)負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 從模式下 ， DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ， 如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號 ， DHT11 不會主動進行溫濕度采集 。 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 。單線制 串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。傳感器包括一個 NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，并與一個 8 位高性能單片機相連接。 最小單片機系統(tǒng)電路 AT89C52 使用 晶振， RST：即為 RESET，該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保護端， XTAL1 和 XTAL2 外接晶體引腳， XTAL1 和 XTAL2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 7 分別接外部晶振一端?？臻e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。下面就每個模塊進行詳細闡述。開始狀態(tài)，所有元器件全部關(guān)閉，單片機通過傳感器 開始采集數(shù)據(jù)和顯示等；當(dāng)實測溫度低于設(shè)定溫度值范圍時，加熱器啟動，開始加熱，直至溫度達到設(shè)定范圍內(nèi)后加熱器關(guān) 閉；當(dāng)測試溫度高于設(shè)定值時，制冷器開啟，開始降溫，直到溫度降到設(shè)定范圍內(nèi)后制冷器關(guān)閉 ；且當(dāng)溫度值高于上限設(shè)定值或低于下限設(shè)定值時，報警器開啟，開始報警；當(dāng)實測濕度值小于系統(tǒng)設(shè)定值時，加濕器開啟，開始加濕，直到達到設(shè)定值以上停止加濕。 (6) 報警。 (3) 自動控制溫度和濕度在一定范圍內(nèi)。 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)器溫度的不穩(wěn)定性就是需要解決的一個重要因素。所以為沼氣發(fā)酵提供一個理想的溫度環(huán)境是目前沼氣發(fā)酵中急待解決的問題。 復(fù)雜的沼氣發(fā)酵溫度控制技術(shù)有 ： (1)電加熱膜增溫保溫系統(tǒng)； (2)鍋爐水循環(huán)沼氣池增溫系統(tǒng)； (3)太陽能熱水器水循環(huán)沼氣池增溫系統(tǒng)； (4)太陽能聯(lián)合鍋爐沼氣池智能溫控系統(tǒng)； (5)新型太陽能軟體沼氣池系統(tǒng)； (6)太陽能沼氣池自動控制系統(tǒng)。 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。沼氣工程發(fā)電全部上網(wǎng)，發(fā)電機連續(xù)運轉(zhuǎn)，余熱利用系統(tǒng)完善，綜合效率高，只有在工程啟動階段需要外部熱量輸入，正常運行階段，發(fā)電余熱足以提供厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的增溫保溫所需的熱量，沼液沼渣均作為肥料施于農(nóng)田或草地，能量作物玉米、各類在沼氣工程中作為主要原料，沼氣工程已從解決環(huán)保問題上升到解決能量問題的高度。 經(jīng)過多年的建設(shè)和研究，我國農(nóng)村沼氣實現(xiàn)了歷史性跨越，取 得舉世矚目的成就。 關(guān)鍵詞 ： 沼氣 智能 單片機 溫控系統(tǒng) 上位機 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT II ABSTRACT Biogas energy is the best way to solve rural energy. However, the biogas fermentation process, there are many problems to be solved, the reactor temperature instability is the need to address an important factor. At present, most of the room temperature fer