微藻培養(yǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、微藻是生物質(zhì)能的重要來源之一，微藻的高密度培養(yǎng)是生物質(zhì)能的重要技術(shù)。微藻培養(yǎng)主要分為光能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型。自養(yǎng)型是以大氣中的二氧化碳或環(huán)境中的碳酸鹽為碳源；異養(yǎng)型通過攝取有機(jī)物維持新陳代謝。由于已知可異養(yǎng)培養(yǎng)的微藻種類較少，并且異養(yǎng)培養(yǎng)方式容易被細(xì)菌污染，所以本系統(tǒng)采用自養(yǎng)培養(yǎng)的工作原理來進(jìn)行微藻的培養(yǎng)。在微藻自養(yǎng)培養(yǎng)方式中，為了使微藻最快的生長，必須保證培養(yǎng)液滿足微藻生長的最佳環(huán)境。
　　本文針對(duì)微藻培養(yǎng)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一套

2、微藻培養(yǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，旨在為微藻培養(yǎng)提供有效的自動(dòng)控制技術(shù)與數(shù)據(jù)管理技術(shù)，以推動(dòng)生物能源技術(shù)的發(fā)展。該系統(tǒng)硬件部分包括培養(yǎng)液數(shù)據(jù)采集站、培養(yǎng)液環(huán)境控制站、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)和短信數(shù)傳電路等五大部分組成，下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集站、環(huán)境控制站與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)之間選用CAN總線構(gòu)建主從式現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)使用Microsoft Visual Studio2008開發(fā)微藻培養(yǎng)自動(dòng)控制軟件。
　　本文要完成的主要工作為：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬

3、件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)測(cè)試與搭建。
　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要包括主控芯片的選擇，溫度、照度、pH及溶解氧傳感器清單，系統(tǒng)所用到的執(zhí)行器的清單，下位機(jī)與上位機(jī)通信方式的選擇，以及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方案的設(shè)計(jì)。
　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括傳感器與執(zhí)行器選型、培養(yǎng)液數(shù)據(jù)采集站硬件設(shè)計(jì)、培養(yǎng)液環(huán)境控制站硬件設(shè)計(jì)和短信數(shù)傳硬件設(shè)計(jì)。具體包括STM32F107VC最小系統(tǒng)電路、JTAG接口電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、CAN通信電路、模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換電

4、路、模擬開關(guān)電路、傳感器信號(hào)提取電路、數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換電路、光耦控制電路、12V電壓控制電路、電磁繼電器控制電路、串口電路和SIM300核心電路。
　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括培養(yǎng)液數(shù)據(jù)采集站軟件設(shè)計(jì)、培養(yǎng)液環(huán)境控制站軟件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)控制軟件設(shè)計(jì)。采集站軟件實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集、Modbus-rtu命令的解析與響應(yīng)；控制站軟件實(shí)現(xiàn)開關(guān)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的控制，以及Modbus-rtu命令的解析與響應(yīng)；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)控制軟件