微藻是生物质能的重要来源之一，微藻的高密度培养是生物质能的重要技术。微藻培养主要分为光能自养型和化能异养型。自养型是以大气中的二氧化碳或环境中的碳酸盐为碳源；异养型通过摄取有机物维持新陈代谢。由于已知可异养培养的微藻种类较少，并且异养培养方式容易被细菌污染，所以本系统采用自养培养的工作原理来进行微藻的培养。在微藻自养培养方式中，为了使微藻最快的生长，必须保证培养液满足微藻生长的最佳环境。本文针对微藻培养的实际需要，设计了一套微藻培养自动控制系统，旨在为微藻培养提供有效的自动控制技术与数据管理技术，以推动生物能源技术的发展。该系统硬件部分包括培养液数据采集站、培养液环境控制站、协议转换器、现场监控主机和短信数传电路等五大部分组成，下位机的数据采集站、环境控制站与现场监控主机之间选用CAN总线构建主从式现场总线网络，上位机使用Microsoft Visual Studio2008开发微藻培养自动控制软件。本文要完成的主要工作为：系统总体设计、系统硬件设计、系统软件设计和系统测试与搭建。系统总体设计主要包括主控芯片的选择，温度、照度、pH及溶解氧传感器清单，系统所用到的执行器的清单，下位机与上位机通信方式的选择，以及数据远程传输方案的设计。系统硬件设计主要包括传感器与执行器选型、培养液数据采集站硬件设计、培养液环境控制站硬件设计和短信数传硬件设计。具体包括STM32F107VC最小系统电路、JTAG接口电路、电压转换电路、CAN通信电路、模数（A/D）转换电路、模拟开关电路、传感器信号提取电路、数模（D/A）转换电路、光耦控制电路、12V电压控制电路、电磁继电器控制电路、串口电路和SIM300核心电路。系统软件设计主要包括培养液数据采集站软件设计、培养液环境控制站软件设计和现场监控主机自动控制软件设计。采集站软件实现传感器数据的采集、Modbus-rtu命令的解析与响应；控制站软件实现开关、数模转换器输出的控制，以及Modbus-rtu命令的解析与响应；现场监控主机自动控制软件实现从采集站获取传感器数据，对数据进行显示、存储及短信传输，可以对培养液温度、照度、pH和溶解氧进行自动控制，使培养液温度、照度、pH和溶解氧处于微藻生长最佳范围。系统测试主要包括系统硬件测试、下位机软件测试、上位机的现场自动控制软件测试。系统软硬件测试完成后，搭建微藻培养自动控制系统。经几个月几十批次的螺旋藻培养实践证明：本系统能够维持培养液的温度、照度、pH和溶解氧处于微藻生长的最佳范围。