沼气发酵参数智能监控系统的研究硬件部分(附件)
沼气发酵技术用于处理禽畜粪便、农作物秸秆、餐厨垃圾、有机废水、生活污水等生物质废弃物，是我国当前大力发展的重点可再生能源项目之一。运用智能控制相关知识，本文设计了一种沼气发酵参数智能监控系统，能够监控沼气发酵过程中的温度、压力及流量等参数。本设计以AT89S52单片机为控制核心，采用DS18B20，BMP180以及流量传感器分别监测温度，压力和流量三个参数，以此来实现小型沼气用户对发酵过程参数的实时在线记录与监控。 此过程方便高效且将会是缓解我国能源供需矛盾，减少环境污染的有效途径，对我国实现可持续发展具有重要的现实意义。关键词 沼气工程，单片机，监控系统目 录
1 绪论 1
1.1 沼气发酵的背景及意义 1
1.2 本设计的国内外发展状况 2
2 沼气发酵的总体设计 5
3 沼气发酵参数智能监控硬件设计 5
3.1 单片机部分设计 5
3.2 复位电路设计 8
3.3 时钟振荡电路设计 8
3.4 按键及显示电路设计 9
3.5 温度采集模块电路设计 14
3.6 压力检测电路设计 16
3.7 流量检测模块设计 19
3.8 报警电路模块设计 21
3.9 控制电路模块设计 21
4 控制系统的硬件调试 23
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录A 系统电路原理图 29
附录B 实物图 31
1 绪论
1.1 沼气发酵的背景及意义
能源是人类社会进步和经济发展的基本要素，是人类生存、经济发展、社会进步不可缺少的重要物质资源，是关系到国家经济命脉和国防安全的重要战略物资。能源它分为可再生和不可再生两大类。随着能源紧张和环境污染问题的日益突出，缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是全球面临的两大难题。因此，寻求未来新能源刻不容缓。能源问题已成为当今世界的重要问题，世界各国都把能源问题摆在国民经济的首位，并作为重要课题来研究。
沼气作为一种新型绿色能源，正吸引着越来越多
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经济发展、社会进步不可缺少的重要物质资源，是关系到国家经济命脉和国防安全的重要战略物资。能源它分为可再生和不可再生两大类。随着能源紧张和环境污染问题的日益突出，缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是全球面临的两大难题。因此，寻求未来新能源刻不容缓。能源问题已成为当今世界的重要问题，世界各国都把能源问题摆在国民经济的首位，并作为重要课题来研究。
沼气作为一种新型绿色能源，正吸引着越来越多科 研机构的关注和研究。若能将智能自动控制技术应用于沼气发酵、输送、存贮的控制方面，开发实时智能监控系统和自动化元件，形成机电一体化的规模化沼气工程成套设备，不仅可以提高沼气工程运行过程中各工艺参数控制的实时性，而且可以大大提高生产沼气的质量和产量、减轻劳动强度、降低劳动成本、促进我国沼气工程由人工控制的传统生产方式向智能化现代生产方式的转变，从而促进沼气行业整体技术水平的提高。
农村能源是农村经济、社会、环境持续发展、农民生活质量提高的物质基础。发展沼气能源是解决目前农村能源的最好途径。因此,合理利用生物废弃物资源,发展沼气产业是缓解我国能源供需矛盾、减少环境污染的有效途径,对我国实现可持续发展具有重要的现实意义。
沼气发酵具有很多优点，它可以高效地处理产生的废气，不会危害周围环境，它发酵产生的残渣可以作为养料，而且这些残渣是一类气体或者液体状的物质，几乎没有多大的气味，不会吸引蝇虫之类，而且在沼气发酵过程中杂草种子和一些病原物都可以被消灭。
利用沼气的几个国家当中，我国属于其中之一。我国的大中型沼气发酵工程也得到了充分的发展，大部分已经具备了资源产生、污染锐减、综合利用等多种功能。实现了资源、环境与科技等多方面的效益。因为沼气发酵工程的成本很小，所以利用其发酵产物都可以获得不少的经济收益。所以无论是从经济价值角度还是社会稳定的角度分析，对沼气发酵进行研究都具有十分重要的意义。
本课题研究一种能够实现对沼气发酵过程中的温度、压力、流量等参数进行智能监控监控的系统，目的是为了使得整个沼气发酵的过程安全可靠快速高效地完成，实现资源节约，环境保护，经济进步的状态。
1.2 本设计的国内外发展状况
我国的沼气发酵工程与海外的一些发达国家相比尚有一段距离，比如像日本，美国以及欧洲等地，它们的自动化水平比较先进发达，并且他们的沼气发酵参数智能监控装备已经在较大范围内形成且使用了，基本上可以说，我国的发展历程这一方面与这些发达国家相比要晚大概三十至四十年。现如今，世界上许多国家大量且广泛的开始使用沼气，以它作为燃料来提供照明，甚至代替汽油，柴油等给机动车辆提供动力。
比如，在农村只要建一个1.5平方米/人的沼气池，就可以满足整个一年的照明问题，及其便捷。再比如，未焚烧的秸秆，废弃物品，家禽等的粪便这些等等都可以通过发酵过程产生沼气，还可以作为肥料，一举两得。而且在发酵过程中，大部分的寄生虫会被杀死，这样可以很大程度上改良农村的卫生状况，而且可以抑制疾病的传播。目前，政府正在大力推广农村沼气发酵这一方面，并且已取得了相当良好的效果。
在世界范围来看，很多发达国家的沼气发酵技术都比较先进，尤其欧洲在沼气能源开发方面，基本上算是走在世界的前列。欧洲基本上是属于大中型沼气发酵工程技术最先进的地段，当地政府以及当地人民都非常重视沼气利用，清洁能源的开发。
再以德国为例，在1997年的时候，整个德国只有500座沼气厂，三年之后，沼气厂的数量增加了一倍之多，而到了2006年，它的总数已经不止3500座了，可见，就德国这一个国家而言，其沼气发展是多么的迅猛。
在世界范围来看，很多发达国家的沼气发酵技术都比较先进，尤其欧洲在沼气能源开发方面，基本上算是走在世界的前列。欧洲基本上是属于大中型沼气发酵工程技术最先进的地段，当地政府以及当地人民都非常重视沼气利用，清洁能源的开发。
再以德国为例，在1997年的时候，整个德国只有500座沼气厂，三年之后，沼气厂的数量增加了一倍之多，而到了2006年，它的总数已经不止3500座了，可见，就德国这一个国家而言，其沼气发展是多么的迅猛。
欧洲的沼气技术是从上个世纪七十年代开始发展的，大约在1980年代到1990年代这段时间内，欧洲的沼气数量减少，但是这段时间开始致力于提升工艺质量和装备质量，他们的工程造价也相对较低，90年代之后，欧洲的沼气行业开始发展起来，1997时，欧洲大概有七百多座沼气工厂，等到2000后，发展更为迅速，2004年时，沼气工厂就已增加到4000座之多。
这些年来，我国的沼气行业也正在稳步发展，35年前的时候，我国成立了沼气协会，2005年我国已建成了3500处养殖场沼气工程，不过现如今，我国的沼气池总数已经不止一千万了。
在东部沿海地区的一些农村，多多少少都建立了一些小型的沼气发电站，当地的农名可以利用这些设备来加工饲料，照明或者煮饭等，极大地便捷了当地居民的日常生活。所以在21世纪，沼气作为一种可再生能源，具有节约，高效，清洁等相当多的无法比
1 绪论 1
1.1 沼气发酵的背景及意义 1
1.2 本设计的国内外发展状况 2
2 沼气发酵的总体设计 5
3 沼气发酵参数智能监控硬件设计 5
3.1 单片机部分设计 5
3.2 复位电路设计 8
3.3 时钟振荡电路设计 8
3.4 按键及显示电路设计 9
3.5 温度采集模块电路设计 14
3.6 压力检测电路设计 16
3.7 流量检测模块设计 19
3.8 报警电路模块设计 21
3.9 控制电路模块设计 21
4 控制系统的硬件调试 23
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录A 系统电路原理图 29
附录B 实物图 31
1 绪论
1.1 沼气发酵的背景及意义
能源是人类社会进步和经济发展的基本要素，是人类生存、经济发展、社会进步不可缺少的重要物质资源，是关系到国家经济命脉和国防安全的重要战略物资。能源它分为可再生和不可再生两大类。随着能源紧张和环境污染问题的日益突出，缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是全球面临的两大难题。因此，寻求未来新能源刻不容缓。能源问题已成为当今世界的重要问题，世界各国都把能源问题摆在国民经济的首位，并作为重要课题来研究。
沼气作为一种新型绿色能源，正吸引着越来越多
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经济发展、社会进步不可缺少的重要物质资源，是关系到国家经济命脉和国防安全的重要战略物资。能源它分为可再生和不可再生两大类。随着能源紧张和环境污染问题的日益突出，缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是全球面临的两大难题。因此，寻求未来新能源刻不容缓。能源问题已成为当今世界的重要问题，世界各国都把能源问题摆在国民经济的首位，并作为重要课题来研究。
沼气作为一种新型绿色能源，正吸引着越来越多科 研机构的关注和研究。若能将智能自动控制技术应用于沼气发酵、输送、存贮的控制方面，开发实时智能监控系统和自动化元件，形成机电一体化的规模化沼气工程成套设备，不仅可以提高沼气工程运行过程中各工艺参数控制的实时性，而且可以大大提高生产沼气的质量和产量、减轻劳动强度、降低劳动成本、促进我国沼气工程由人工控制的传统生产方式向智能化现代生产方式的转变，从而促进沼气行业整体技术水平的提高。
农村能源是农村经济、社会、环境持续发展、农民生活质量提高的物质基础。发展沼气能源是解决目前农村能源的最好途径。因此,合理利用生物废弃物资源,发展沼气产业是缓解我国能源供需矛盾、减少环境污染的有效途径,对我国实现可持续发展具有重要的现实意义。
沼气发酵具有很多优点，它可以高效地处理产生的废气，不会危害周围环境，它发酵产生的残渣可以作为养料，而且这些残渣是一类气体或者液体状的物质，几乎没有多大的气味，不会吸引蝇虫之类，而且在沼气发酵过程中杂草种子和一些病原物都可以被消灭。
利用沼气的几个国家当中，我国属于其中之一。我国的大中型沼气发酵工程也得到了充分的发展，大部分已经具备了资源产生、污染锐减、综合利用等多种功能。实现了资源、环境与科技等多方面的效益。因为沼气发酵工程的成本很小，所以利用其发酵产物都可以获得不少的经济收益。所以无论是从经济价值角度还是社会稳定的角度分析，对沼气发酵进行研究都具有十分重要的意义。
本课题研究一种能够实现对沼气发酵过程中的温度、压力、流量等参数进行智能监控监控的系统，目的是为了使得整个沼气发酵的过程安全可靠快速高效地完成，实现资源节约，环境保护，经济进步的状态。
1.2 本设计的国内外发展状况
我国的沼气发酵工程与海外的一些发达国家相比尚有一段距离，比如像日本，美国以及欧洲等地，它们的自动化水平比较先进发达，并且他们的沼气发酵参数智能监控装备已经在较大范围内形成且使用了，基本上可以说，我国的发展历程这一方面与这些发达国家相比要晚大概三十至四十年。现如今，世界上许多国家大量且广泛的开始使用沼气，以它作为燃料来提供照明，甚至代替汽油，柴油等给机动车辆提供动力。
比如，在农村只要建一个1.5平方米/人的沼气池，就可以满足整个一年的照明问题，及其便捷。再比如，未焚烧的秸秆，废弃物品，家禽等的粪便这些等等都可以通过发酵过程产生沼气，还可以作为肥料，一举两得。而且在发酵过程中，大部分的寄生虫会被杀死，这样可以很大程度上改良农村的卫生状况，而且可以抑制疾病的传播。目前，政府正在大力推广农村沼气发酵这一方面，并且已取得了相当良好的效果。
在世界范围来看，很多发达国家的沼气发酵技术都比较先进，尤其欧洲在沼气能源开发方面，基本上算是走在世界的前列。欧洲基本上是属于大中型沼气发酵工程技术最先进的地段，当地政府以及当地人民都非常重视沼气利用，清洁能源的开发。
再以德国为例，在1997年的时候，整个德国只有500座沼气厂，三年之后，沼气厂的数量增加了一倍之多，而到了2006年，它的总数已经不止3500座了，可见，就德国这一个国家而言，其沼气发展是多么的迅猛。
在世界范围来看，很多发达国家的沼气发酵技术都比较先进，尤其欧洲在沼气能源开发方面，基本上算是走在世界的前列。欧洲基本上是属于大中型沼气发酵工程技术最先进的地段，当地政府以及当地人民都非常重视沼气利用，清洁能源的开发。
再以德国为例，在1997年的时候，整个德国只有500座沼气厂，三年之后，沼气厂的数量增加了一倍之多，而到了2006年，它的总数已经不止3500座了，可见，就德国这一个国家而言，其沼气发展是多么的迅猛。
欧洲的沼气技术是从上个世纪七十年代开始发展的，大约在1980年代到1990年代这段时间内，欧洲的沼气数量减少，但是这段时间开始致力于提升工艺质量和装备质量，他们的工程造价也相对较低，90年代之后，欧洲的沼气行业开始发展起来，1997时，欧洲大概有七百多座沼气工厂，等到2000后，发展更为迅速，2004年时，沼气工厂就已增加到4000座之多。
这些年来，我国的沼气行业也正在稳步发展，35年前的时候，我国成立了沼气协会，2005年我国已建成了3500处养殖场沼气工程，不过现如今，我国的沼气池总数已经不止一千万了。
在东部沿海地区的一些农村，多多少少都建立了一些小型的沼气发电站，当地的农名可以利用这些设备来加工饲料，照明或者煮饭等，极大地便捷了当地居民的日常生活。所以在21世纪，沼气作为一种可再生能源，具有节约，高效，清洁等相当多的无法比
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