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1、目录1引言31.1本课题的研究目的及意义31.2本课题的国外研究现状41.3沼气发酵概述51.3.1沼气发酵基本原理51.3.2影响产气量的因素51.4沼气发酵工艺的温度因素71.4.1温度因素在沼气发酵过程中的影响71.4.2沼气发酵的温控类型81.4.3太阳能增温系统的沼气池温度变化规律82系统软件的实现102.1proteus简介102.2ProteusVSM仿真与分析112.3Proteus与Keil联调112.4编程思想122.5系统子程序模块122.5.1初始化122.5.2查询温度132.5.3发送指令1
2、42.5.4读取数据142.5.5中断处理152.5.6主程序162.6温控系统的电路原理图183系统硬件的实现193.1温控系统设计的元件功能简介193.1.1DS18B20简介193.1.2DS18B20的主要特性193.1.3DS18B20部框图203.1.4高速暂存存储器213.1.5DS18B20的测温原理233.1.6系统测温电路233.274HC245243.3AT89C51253.4系统实物模型263.5系统实物模型功能简介274系统抗干扰设计294.1硬件抗干扰设计294.1.1电源干扰抑制294.1
3、.2环境温度变化的干扰抑制294.1.3机械装置的干扰抑制294.2软件抗干扰设计294.2.1数字滤波294.2.2软件消除键抖动314.3.电源引线、地线设计315结论及展望325.1结论325.2未来展望325.2.1原料预处理335.2.2反应器结构335.2.3反应器接种335.2.4发酵条件控制335.2.5发酵过程相分离346单片机应用设计注意事项与技巧356.1DS1820使用中注意事项356.2技巧总结35致38Abstract39基于单片机的沼气池温控系统研究摘要沼气是一种清洁的可再生能源,保持沼气
4、池温度的稳定性是提高沼气产气效率的主要因素之一.为此,研究设计了以AT89C51单片机为核心，由温度采集模块、按键输入模块、执行模块等硬件构成的沼气池温度控制系统,从而为沼气的发酵提供一个理想的环境,实现了对沼气池温度的实时检测、显示和控制输出.仿真与演示性实物说明,设计合理可行,有一定的推广应用价值.关键词沼气;温度控制;AT89C51微型计算机;DS18B20;PROTEUS软件仿真1引言1.1本课题的研究目的及意义在能源渐趋枯竭的今天,能源紧对全球和中国的影响都日益突出,世界开始将目光聚集到了新生能源领域.在太阳
5、能、核能、风能、水能、潮汐能、地热能、生物质能等诸多新能源当中,生物质能源是最安全、最稳定的能源,也是目前国家重点鼓励的新能源领域.特别是农作物秸秆,它是一种重要的富含有机质(80%～90%)的生物质能源.据联合国环境规划署(UNEP)报道,世界上种植的各类谷物每年可提供秸秆17亿吨.沼气发酵工程可以将有机质在厌氧微生物的作用下产生一种可替代化石能源的清洁能源——沼气.在美国、希腊、瑞典以及一些发展中国家都开始对秸秆作为沼气原料生产生物质能进行了大量研究.在中国农作物秸秆也是非常丰富的,每年约为7亿吨,其中稻草、麦草和
6、玉米秆这3种秸秆占到70%以上.中国有使用沼气的优良传统,自1949年以来实施过几次大规模的沼气池建设运动,目前在中国已经建有成千上万的沼气池[1].在20世纪60年代,秸秆曾作为一种主要的发酵原料,用于沼气工程实践.中国农作物秸秆产沼气潜力巨大,但是,中国目前有关秸秆作为沼气原料生产生物质能源的系统科学研究却较为缺乏.没有了技术支撑,用秸秆生产沼气出现了一系列问题.因此慢慢被人们所抛弃.沼气发酵原料基本转向畜禽粪便,但是随着农村经济的发展和农业结构调整,农村将会出现人畜分离的趋势,现有以畜粪为主的沼气池将会因无发酵原
7、料而停止运行.因此,充分利用秸秆制取沼气必然成为中国沼气发展方向.发展沼气工程是建设资源节约型、环境友好型新农村的重要途径.沼气就是将一些废弃物、动物粪便等在密闭条件下经过细菌发酵使其产生的气体.沼气可用做发电、燃料等,是21世纪的主要能源.沼气是可再生的清洁能源,既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源,也可替代煤炭等商品能源,而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等[2].中国农业资源和环境的承载力十分有限,发展农业和农村经济,不能以消耗农业资源、牺牲农业环境为代价.农村沼气把能源建设、生态建设、环境建设、农民增收起来,促
8、进了生产发展和生活文明.发展农村沼气,优化广大农村地区能源消费结构,是中国能源战略的重要组成部分,对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的现实意义[3].虽然沼气发酵技术在国已得到了广泛应用,但存在着沼气池产气效率过低的问题.基于以上讨论,本课题对沼气发酵的各种影响因素进行了研究,找出各种因素与产气率的关系.并针对用温发酵工
