基于單片機(jī)的沼氣反應(yīng)器溫控系統(tǒng)研究.pdf

1、農(nóng)村能源是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境持續(xù)發(fā)展、農(nóng)民生活質(zhì)量提高的物質(zhì)基礎(chǔ)。發(fā)展沼氣能源是解決目前農(nóng)村能源的最好途徑。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(gè)重要因素。目前國內(nèi)大多采用常溫發(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。所以為沼氣發(fā)酵提供一個(gè)理想的溫度環(huán)境是目前沼氣發(fā)酵中急待解決的問題。目前利用太陽能對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱的方法比較理想，然而該工藝也同樣受環(huán)境因素的制約，

2、不能完全提供發(fā)酵過程的理想溫度環(huán)境。本課題從該問題點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫控方案作為太陽能加熱的輔助裝置，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的理想加熱環(huán)境。 該課題首先分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)，確定系統(tǒng)的總體方案。然后考慮經(jīng)濟(jì)性能及體積因素，深入研究和選擇了各種芯片和元器件，完成了以AT89C51單片機(jī)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(jī)構(gòu)、RS232總線通訊模塊等硬件電路的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)

3、檢測(cè)、顯示和控制輸出，并具有和上位機(jī)通訊，多點(diǎn)組網(wǎng)等功能。其次在軟件程序設(shè)計(jì)上，深入研究了單片機(jī)C語言的設(shè)計(jì)和使用，通過使用Keil C51進(jìn)行編譯調(diào)試。另外，系統(tǒng)根據(jù)溫度具有非線性、時(shí)變性、大滯后等特性，采用控制精度高、調(diào)節(jié)時(shí)間短的模糊PID控制算法，并利用MATLAB進(jìn)行了動(dòng)態(tài)建模仿真和分析。最后利用仿真軟件Proteus和Keil聯(lián)合進(jìn)行仿真，通過仿真平臺(tái)可以對(duì)實(shí)測(cè)溫度和設(shè)定溫度進(jìn)行顯示輸出，同時(shí)系統(tǒng)可通過液晶顯示器進(jìn)行時(shí)鐘的顯示

4、輸出。仿真過程中，可通過設(shè)定值和實(shí)測(cè)的溫度值的比較來控制光耦繼電器的吸合狀態(tài)，當(dāng)實(shí)測(cè)溫度高于設(shè)定溫度值時(shí)，繼電器不吸合，此時(shí)電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)測(cè)試溫度低于設(shè)定值時(shí)，繼電器吸合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行升溫作業(yè)。 該溫控設(shè)計(jì)方案具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)。通過仿真試驗(yàn)，該方案可作為太陽能加熱的輔助設(shè)計(jì)來對(duì)沼氣反應(yīng)器進(jìn)行加熱作業(yè)，可以對(duì)沼氣反應(yīng)器提供理想溫度環(huán)境，解決沼氣發(fā)酵溫度不穩(wěn)定的影響因素，提高沼氣的產(chǎn)氣效