硝酸生產氧化爐溫度控制系統(tǒng)設計

1、本科生課程設計（論文）遼 寧 工 業(yè) 大 學計算機控制技術 課程設計（論文）題目：硝酸生產氧化爐溫度控制系統(tǒng)設計院（系）： 電氣工程學院 專業(yè)班級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 起止時間： 2013.12.30-2014.01.10 20課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院 教研室：自動化 學 號學生姓名專業(yè)班級課程設計（論文）題目硝酸生產氧化爐溫度控制系統(tǒng)設計課程設計（論文）任務課題完成的設計任務及功能、要求、技術參數實現功能氧化爐是硝酸生產中的關鍵設備，氨氣與空氣混合后進入爐內，在鉑觸媒作用下進行氧化反應氨氣氧化生成一氧化氮是一種放熱反應過程，工藝要求反應溫度為850&#

2、177;5。影響溫度的主要因素是氨氣和空氣的比值。當溫度受擾動而變化時，均以改變氨量來補償。試設計硝酸生產中氧化爐溫度控制系統(tǒng)。本設計要求采用單片機作為控制器，控制算法采用不完全微分PID控制，由鍵盤進行溫度控制值的選擇，并顯示溫度。設計任務及要求1、確定系統(tǒng)設計方案，包括控制器的選擇，輸入輸出通道，鍵盤顯示電路；2、建立被控對象的數學模型；3、設計PID算法的程序流程圖；4、仿真研究，驗證設計結果；5. 按學校規(guī)定的書寫格式，撰寫、打印設計說明書一份；設計說明書應在4000字以上。技術參數測量范圍：01000；控制溫度：850±5； 最大偏差：10。進度計劃1、布置任務，查閱資料，

3、確定系統(tǒng)的組成（1天）2、對系統(tǒng)功能進行分析（1天）3、系統(tǒng)硬件電路設計（3天）4、系統(tǒng)軟件設計（2天）5、撰寫、打印設計說明書（2天）6、對設計任務進行答辯（1天）指導教師評語及成績平時： 論文質量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算摘 要硝酸生產現場，分布大量NH3和NOx有毒氣體，嚴重危害工人健康。對硝酸銨生產過程進行自動控制對于提高生產效率，保障工人安全、改善生產環(huán)境和促進企業(yè)快速發(fā)展有著積極的作用。本文介紹的是一種基于硝酸生產氧化爐溫度控制系統(tǒng)設計，并從軟件和硬件兩方面介紹了基于硝酸生產氧化爐溫度控制系統(tǒng)的設計

4、思路，并對硬件原理圖和程序框圖作了的描述。設計了一個以AT89S52單片機為核心，由溫度傳感器模塊、變送器模塊、A/D轉換模塊、光電隔離模塊、固態(tài)繼電器模塊、報警電路模塊等多個模塊組成的控制系統(tǒng)。本文通過單片機實現了對硝酸氧化爐的控制檢測，并根據所測的數據及時進行調整。氧化爐控制中，建立了氧化爐溫度的數學模型，采用了不完全微分PID控制算法，確保氧化爐溫度在安全范圍內變化。采用基于單片機控制氧化爐的控制器，減少了工業(yè)生產中需要的人力，減少了系統(tǒng)維護的成本，提高了系統(tǒng)的工作效率，從而提高了整個工業(yè)生產的效率，實現了工業(yè)自動化、智能化、現代化的生產。 關鍵詞： 氧化爐；單片機；溫度控制目

5、 錄第1章 緒論11.1課題研究的目的和意義11.2硝酸發(fā)展的概況1第2章 系統(tǒng)的總體設計22.1 設計任務及要求22.2 系統(tǒng)組成結構2第3章 系統(tǒng)硬件設計33.1單片機的選型與最小系統(tǒng)33.1.1 AT89S52簡介33.1.2單片機最小系統(tǒng)設計33.1.3 鍵盤電路43.1.4顯示電路43.2溫度傳感器53.3 A/D轉換設計63.4 報警電路設計63.5光電隔離73.6固態(tài)繼電器設計83.7過零檢測8第4章 系統(tǒng)軟件設計104.1 系統(tǒng)軟件流程圖104.2 數學模型的建立11第5章 仿真實驗14第6章 課程設計總結16參考文獻17附錄1 系統(tǒng)總電路圖18附錄2 系統(tǒng)程序19第1章 緒論

6、1.1課題研究的目的和意義硝酸在產品規(guī)模上，僅次于硫酸。硝酸和它的鹽類在國民經濟中有著及其重要的地位，它主要用于農業(yè)和炸藥工業(yè)。農業(yè)中用硝酸的鹽類作土壤的肥料，在炸藥工業(yè)中，用濃硝酸將甲苯、酚及環(huán)六次甲基四羥(優(yōu)洛托品)硝化制成三硝基甲苯、苦昧酸及環(huán)形三次甲基三硝基胺。濃硝酸也用來制造硝化纖維、硝化甘油等等。1.2硝酸發(fā)展的概況由十七世紀開始到二十世紀前，硝酸工業(yè)主要是采用蒸餾硝石和硫酸的混合物制造硝酸。自然界中存在的天然硝石是制造硝酸的唯一原料。在二十世紀初，解決了大氣氮固定的問題，科學家主要研究如何將大氣氮轉化為氮氧化物，于是有了電弧法，將空氣中的氮直接固定成為一氧化氮的工藝該工藝原料來自

7、大氣，設備簡單，但它需要消耗大量的電能。與此同時，蘇聯科學家安德烈耶夫開始研究氨接觸氧化生成硝酸的工藝。他分析出該工業(yè)制造過程中，一氧化氮的氧化率與氣體流速、溫度及氨空混和氣成分的關系，為后來氨氧化制造硝酸的工業(yè)發(fā)展奠定了基礎。在合成氨工業(yè)的推動下，氨接觸氧化制取硝酸工藝得到大力廣泛推廣，在經歷了常壓法、綜合法和中壓法之后，目前，發(fā)展成為工藝先進的全高壓法和雙加壓法。其中雙加壓法最為先進。雙加壓法的氧化壓力和吸收壓力是不同，它氧化壓力由來自空氣壓縮機一次空氣提供(0.40.5MPa)，吸收壓力由來自氧化氮壓縮機的二次空氣提供(0.81.4MPa)單加壓法中，氧化壓力和吸收壓力都由空氣壓縮機提供

8、(0.81.0MPa)。吸收壓力越高，其吸收效率越高。單加壓法的鉑耗較高，是雙加壓法的兩倍。雙加壓法蒸汽自給自足，所以雙加壓法的生產消耗很少。但單加壓法投資少，資金回報快，以及其環(huán)保效益高等特點，促使其在市場中具有很強的競爭力。我國于2003年成功地開發(fā)研制了全國首套全高壓法硝酸“三合一”機組。其機組配置的合理性、安全性以及經濟性都優(yōu)于從國外進口的二手設備。第2章 系統(tǒng)的總體設計2.1 設計任務及要求本文首先確定了設計方案，畫出了方案框圖。然后進行了控制器的硬件的選擇。包括控制器的選擇，輸入輸出通道，鍵盤電路以及顯示電路等。之后繪制出了溫度傳感器器的原理圖、固態(tài)繼電器的原理圖、光電隔離的原理圖

9、。軟件方面首先建立了被控對象的數學模型，然后繪制出了PID算法程序流程圖，最后，進行了仿真研究，驗證了設計結果。本文要求認真獨立的完成了所規(guī)定的全部內容，并要求所設計的內容要求正確、合理。2.2 系統(tǒng)組成結構本文采用了AT89S52為控制核心，提高了編程效率。AT89S52單片機首先根據爐溫的給定值和測量值計算出溫度偏差然后進PID控制并計算出相應的控制數據。然后將輸出的控制數據送往光電耦合隔離器的輸入端，最后達到使爐溫控制在某一設定溫度的目的。AT89S52單片機還負責按鍵處理、溫度顯示等工作。測溫時，熱電阻輸出熱電勢，必須經過變送器變換成0-5V的標準信號。本系統(tǒng)選用DWB型溫度變送器，并

10、將其直接安裝溫度傳感器偶的接線盒內，構成一體化的溫度變送器，不僅可以節(jié)省補償導線，而且可以減少溫度信號在傳遞過程中產生的失真和干擾。光電隔離器采用了6N137，能夠較好的抑制干擾，使接收的數據更準確。A/D轉換器采用了10位8通道得A/D轉換器AD7812。本系統(tǒng)實現了氧化爐溫度的控制，從而實現了工業(yè)上生產硝酸的目的。系統(tǒng)總體控制結構框圖如圖2.1所示：圖2.1 系統(tǒng)總體控制結構框圖第3章 系統(tǒng)硬件設計3.1單片機的選型與最小系統(tǒng)3.1.1 AT89S52簡介AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技

11、術制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。有兩級或三級程序存儲器保密系統(tǒng)，防止E²PROM中的程序被非法復制。不用紫外線擦除，提高了編程效率。程序存儲器E²PROM容量可達256字節(jié)。其引腳如圖3.1所示：3.1.2單片機最小系統(tǒng)設計采用AT89S52單片機構成了控制系統(tǒng)的核心，其基本模塊就主要包括復位電路和晶體震蕩電路。復位電路設計的好壞直接影響單片機系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，由于單片機上電瞬間電源電壓不穩(wěn)定，此時單片機不能立即投入工作，需要繼續(xù)保持一段時間的復位狀態(tài)，待電源穩(wěn)定后單片機才開始工作。單片機中都有晶振，在單片機系統(tǒng)中晶振作用非常大，全稱叫做晶體振蕩器，他結合單

12、片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率，單片機提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度越快，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率上。單片機最小系統(tǒng)的接線如圖3.2所示：圖3.2 最小系統(tǒng)3.1.3 鍵盤電路本次設計選用的是單片機的P1口來控制信號的輸入，所以把按鍵開關和P1口連接起來，當按下開關S1時，相當于給P1.0口一個低電平；當按下開關S2時，相當于給P1.1口一個低電平；當按下開關S3時，相當于給P1.2口一個低電平；當按下開關S4時，相當于給P1.3口一個低電平；當按下開關S5時，相當于給P1.4口一個低電平，然后通過單片機實行相應的操作。如圖3.3所示： 圖3.3

13、按鍵電路3.1.4顯示電路溫度顯示采用LCD1602，顯示采用8位共陰極LCD動態(tài)顯示方式，顯示內容有溫度值的百位、十位及個位。指令數據選擇引腳RS連P15，讀寫控制引腳RW連 P16，使能引腳E連P17，數據引腳DB0DB7使用P30P37驅動。其電路如圖3.4所示：圖3.4顯示電路3.2溫度傳感器溫度檢測電路主要完成對溫度信號的采集和放大，使其變成A/D轉換器可識別的電壓信號。集成溫度傳感器AD590具有線性度好、性價比高、價格低、使用方便等優(yōu)點，所以在檢測電路設計種采用該溫度傳感器檢測爐溫。AD590的工作特性如下：溫度每增加1,輸出電流相應增加1µA；其輸出電流I=（273+

14、T）µA（T為攝氏溫度），負載電阻R上的輸出電壓V=IR。其電路如圖3.5所示：圖3.5 溫度檢測電路電路中R取10k，電壓跟隨器的輸出電壓V2=（2.73+T/100）V;使用齊納二極管作為穩(wěn)壓元件，經可變電阻分壓，將輸出電壓V1調整到2.73V；則差動放大器的輸出電壓V0=(100k/10K)*(V2-V1)。由以上分析可知，電壓V0和攝氏溫度成線形比例關系。3.3 A/D轉換設計經過溫度傳感器轉換后的輸出電壓值不能直接送入單片機中進行處理還必須在它們之間增加A/D轉換裝置。本文中選擇AD7812作為A/D轉換器。AD7812是由 Analog Devices公司生產的一種串行接

15、口的10位8通道A/D轉換器。與一般的并行接口A/D轉換器相比，它的優(yōu)點在于能夠節(jié)省處理器的引腳資源節(jié)省下來的引腳資源可以進一步的對系統(tǒng)進行擴展，以使其功能更加強大。在AD7812內部有8路模擬開關可以采集8路模擬信號，這里只需要將經放大的傳感器輸出信號輸入到其中任意一路即可。為了簡便起見就取其中的第1路模擬開關作為輸入信號的通道。由于AD7812內部具有轉換時鐘源，因而不需要外部提供時鐘源。單片機只需要通過它的串行時鐘輸入、數據輸出、數據輸入、轉換輸入4根引腳就可以對其進行控制。該部分電路設計如圖3.6所示：圖3.6 A/D轉換電路3.4 報警電路設計報警電路的作用是在出現異常情況時及時地提

16、醒工作人員盡快采取措施，減少危險避免災難性后果的出現。因此，在設計報警電路時，應該讓它的報警行為能夠迅速被人察覺，以進一步采取相應措施，避免或減少危害帶來的損失。外界環(huán)境中的溫度被溫度傳感器所采集，溫度傳感器會將此時的溫度轉換成電壓值，該電壓值經過匹配后送入A/D轉換器。經過轉換之后的數據送入單片機進行處理，單片機按照編制好的程序進行處理，如果確實此時的溫度超過了人們憑借經驗設定的閾值，單片機將通過指令使得揚聲器產生報警信號。如圖3.7所示：圖3.7 報警電路3.5光電隔離為了進一步抑制干擾，系統(tǒng)中需要加入光電隔離電路，隔離電路6N137的結構原理如圖3.8所示，信號從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極

17、管發(fā)光，經片內光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導通，經電流一電壓轉換后送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時與門偷出高電平，經輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當輸入信號電流小于觸發(fā)值或使能端為低時輸出高電平但這個邏輯高是集電極開路的針對接收電路加上拉電阻或電壓調整電路。若以B方法聯結,TTL電平輸入Voc1為5V時，Rf可選500歐左右。如果不加限流電阻或阻值很小，6N137仍能工作，但發(fā)光二極管導通電流很大，對Vcc1有較大沖擊，尤其是數字波形較陡時,上升、下降沿的頻譜很寬,會造成相當大的尖峰脈沖噪聲，而通常印刷電路板的分布電感會使地線吸收不了這種噪

18、聲，其峰一峰值可達100mV以上，足以使模擬電路產生自激,A/D不能正常工作。所以在可能的情況下,Rf應盡量取大。圖3.8 6N137結構原理圖3.6固態(tài)繼電器設計本設計選用交流過零觸發(fā)型固態(tài)繼電器SSR作為執(zhí)行元件，固態(tài)繼電器是一種全部由固態(tài)電子元器件組成的新型無觸點開關器件，它利用電子器件的開關特性，達到無觸點無火花的接通和斷開電路的目的。控制方式采用過零觸發(fā)，當控制信號發(fā)出后，SSR在交流電源為零電壓附近導通，其控溫電路如圖3.9所示：圖3.9 固態(tài)繼電器電路3.7過零檢測為了實現晶閘管在交流電壓過零時刻觸發(fā)的目的，需要設計交流電壓過零檢測電路。如圖3.10所示：圖中電壓比較器LM311

19、將50HZ正弦交流電壓變成方波。方波的正、負跳沿分別作為兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經二極管或門，得到對應于220V市電過零時刻的同步脈沖。將此脈沖接至雙向可控硅的控制端，使可控硅在交流電壓過零時刻觸發(fā)導通。圖中MC14528是一種CMOS集成電路?？山M成可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。可以廣泛的應用在定時電路,延時電路.多諧振蕩器等電路中。圖3.10過零檢測電路第4章 系統(tǒng)軟件設計4.1 系統(tǒng)軟件流程圖整個系統(tǒng)的應用程序主要包括主程序、PID控制程序和一些子程序。為便于程序的設計使用，系統(tǒng)軟件采用模塊化編程方法。主程序完成了系統(tǒng)的初始化功能，包括寄存器的初始化和PID參

20、數的初始化。并完成了A/D采樣以及變換的功能，通過報警電路實現了檢測系統(tǒng)實時數據的功能，并通過顯示電路顯示出來。經過溫度傳感器轉換后的輸出電壓值不能直接送入單片機中進行處理還必須在它們之間增加A/D轉換裝置，所以在輸入數據之前需要進行A/D轉換。該流程為氧化爐溫度控制系統(tǒng)而設計，使整個系統(tǒng)的操作變得更加合理方便，將大大提高產品的合格率。也以此來說明AT89S52單片機在實現不完全微分型PID算法中的應用。其主程序流程圖，如圖4.1所示：圖4.1 系統(tǒng)主程序流程圖在硝酸氧化爐溫度控制系統(tǒng)中，主要利用單片機控制氧化爐溫度，影響溫度的主要因素是氨氣和空氣的比值。當溫度受擾動而變化時，均以改變氨量來補

21、償?？刂扑惴ú捎貌煌耆⒎中涂刂扑惴?，PID控制是反饋控制系統(tǒng)中取偏差的比例、積分、微分的組合控制,在控制論中,有各種PID算法,實際中由于微分作用容易引起噪聲干擾,因此往往在數字PID調節(jié)器中串接低通濾波器的不完全微分型PID控制。隨著單片微型計算機的功能和運算速度及可靠性的日益提高,利用單片機實現PID控制算法的控制器結構簡單、性能穩(wěn)定、參數易于調整,廣泛地應用在各種測控系統(tǒng)中。流程如圖4.2所示：圖4.2 PID調節(jié)器運算流程圖4.2 數學模型的建立標準的PID控制算式，對具有高頻擾動的成產過程，微分作用響應過于靈敏，容易引起控制過程震蕩，降低音調品質。尤其是計算機對每個控制系統(tǒng)回路輸出

22、時間是短暫的，而驅動執(zhí)行器動作又需要一定時間，如果輸出較大，在短暫時間內執(zhí)行器達不到應有的相應開度，會使輸出失真。為了克服這一缺點，同時又要使微分作用有效，可以在PID控制輸出串聯一階慣性環(huán)節(jié)，這就組成了不完全微分PID控制器。常規(guī)PID調節(jié)器節(jié)器的控制規(guī)律為：Uc(t)=Kpe(t)+dt+Td令t=nT，其中T為采樣周期，則離散化后位置形式算法為： Uc（nT）=Kpe(nT)+e(nT)-e(nT-T)濾波環(huán)節(jié)的傳遞函數為： Uc(S)=Uc(S)微分方程為： Tf+Uc（t）=Uc（t）位置形式算法為： Uc(nT)=Uc(nT-T)+Uc（nT）這樣，不完全微分PID調節(jié)器的增量形式

23、算法為： Uc（nT）=Kpe(nT)+e(nT)+e(nT)-e（nT-T）Uc(nT)=Uc（nT-T）+Uc（nT）微分作用的引入，主要是為了改善控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，使控制信號的相位超前，提高系統(tǒng)的相位裕度，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的響應速度，但由于對于干擾特別敏感，同時也會放大系統(tǒng)噪聲，從而增加了參數整定的難度許多整定方法就將PI控制器和PID控制器分別設計，來回避何時需要在控制器中加入微分控制的問題，或者簡單地將PID控制的積分系數與微分系數比例Ti/Td定為4:1因此如何確定何時使用PI或PID控制,PID控制的積分與微分項比例如何確定仍然需要進一步研究,為此提出了不完全微分PI

24、D控制算法。其控制器結構原理框圖如圖4.3所示：圖4.3 PID 控制系統(tǒng)原理框圖只在微分項中加入慣性環(huán)節(jié)，也就是將圖4.3中開關1放在b處，開關2放在c處，可求得其傳遞函數為： U(s)=(Kp+)E(s)由拉普拉斯變換的微分定理可將頻域部分方程轉化為時域微分方程并離散化可求得，則不完全微分法一的PID位置算式為：u（k）=Kpe(k)+e(k)-e(k-1)+ud(k-1)在比例、積分、微分項滯后加入慣性環(huán)節(jié)，也就是將圖4.3中開關1放在a處，開關2放在d處。其傳遞函數為：U(s)=(Kp+KpTdS)E(s)由拉普拉斯變換的微分定理和積分定理可將頻域方程轉化為時域微分方程并離散化可求得，

25、則不完全微分法二的PID位置算式為：u（k）=Kpe(k)+e(k)-e(k-1)+u(k-1)第5章 仿真實驗MATLAB是一套高性能的數值計算和可視化軟件，它集數值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境。MATLA可以方便地設計漂亮的界面，具有豐富的函數庫，已經成為國際上最為流行的科學與工程計算的軟件工具，受到了科研工作者的歡迎。PID控制器的參數會分別對系統(tǒng)的性能產生不同的影響，是PID調節(jié)的成敗的關鍵所在。為了詳細說明各個參數的具體作用，使用MATLAB中Simulink環(huán)境來進行仿真，PID控制器的參數按照穩(wěn)定邊界法進行整定。對PID控制參數調

26、整實行先比例、后積分，再微分的整定步驟。具體步驟為：先給比例較大的值，使之運行，其余的參數為零；逐漸增大比例系數，直到系統(tǒng)出現震蕩，記錄臨界振蕩周期；按照經驗公式進行校正，進行仿真實驗。對PID的各個參數進行微調，確定系數。搭建數據方框圖如圖5.1所示：圖5.1 系統(tǒng)數據方框圖由整定公式可知，若得到了系統(tǒng)的振蕩角頻率（振蕩周期）及對應的系統(tǒng)臨界增益，就可以容易地設計出PID控制器。繼電型PID整定的基本思想是，在控制系統(tǒng)中設置兩種模態(tài)：測試模態(tài)和調節(jié)模態(tài)在測試模態(tài)下，由一個繼電非線性環(huán)節(jié)來測試系統(tǒng)的振蕩角頻率和臨界增益；而在調節(jié)模態(tài)下，由系統(tǒng)的特征參數得出PID控制器，再對系統(tǒng)的動態(tài)性能進行調

27、節(jié)。確定系統(tǒng)的振蕩角頻率及臨界增益有多種方法，比較常用的是描述函數方法通過在閉環(huán)系統(tǒng)中接入繼電非線性環(huán)節(jié)，從而使系統(tǒng)產生極限環(huán)周期振蕩，來測取振蕩周期和幅值，即可求出臨界周期和臨界增益。下面再通過例子的控制模型仿真來驗證用一階滯后環(huán)節(jié)（不完全微分算法）來近似純微分環(huán)節(jié)（完全微分算法）的減小超調量的控制效果。例：被控對象的傳遞函數為：G(s)=通過測試模態(tài)下的振蕩曲線求出周期T和振幅A，再由公式求得：臨界增益K= 4d/(3.14A)=3.42,可得Kp=0.6；K=2.05；Ti=0.5；K=24.7；Td=0.125；K=6.2則PID 控制器的傳遞函數為：U(S)=(Kp+KpTdS)E(

28、s)=(2.05+12.71s)E(s)實際上，為了避免純微分運算，經常用一階滯后環(huán)節(jié)來近似純微分環(huán)節(jié)，即將 PID控制器寫成：U(S)=Kp（1+）E(s)其中N趨近于無窮時，則為純微分運算，在實際應用中取一個較大的值就可以很好的進行近似，一般實際應用中，N不必取太大，取2以上就可以得到相對較好的效果。第6章 課程設計總結本系統(tǒng)是針對硝酸氧化爐溫度系統(tǒng)控制而設計的，溫度控制系統(tǒng)通常具有慣性大，滯后嚴重的特點。傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)因執(zhí)行元件不能對被控制量的變化做出快速反應，因為系統(tǒng)的滯后較大，系統(tǒng)在較小的增益下也不容易穩(wěn)定，傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)很難達到滿意的控制要求。為使這樣的系統(tǒng)更容易穩(wěn)定，

29、消除滯后環(huán)節(jié)的影響，采用不完全微分PID的控制方法。本文通過系統(tǒng)的設計實現了預期的設計目標，采用AT89S52為核心部件，采用LCD1602為顯示電路，光電隔離器為6N137，AD7812作為A/D轉換器，采用AD590為集成溫度傳感器，并完成了全部的設計任務，具體功能如下：完成了整個系統(tǒng)的硬件設計和軟件編程，能通過鍵盤電路控制進行溫度控制值的選擇，并顯示溫度。實現了在氨氣與空氣混合后進入爐后，在鉑觸媒作用下進行氧化反應氨氣氧化生成一氧化氮，當溫度受擾動而變化時，均以改變氨量來補償。從而實現了控制硝酸氧化爐溫度的控制。通過對本次設計的思考，使我在很大程度上提高了自己的獨立思考能力和操作能力，加

30、深了對單片機及PID算法等專業(yè)知識的認識，更對基于硝酸氧化爐的溫度控制有了更深刻的認識與了解。但是由于時間的和個人能力的限制，本系統(tǒng)還存在諸多地方需要進一步完善。 參考文獻1于海生編著.微型計算機控制技術M.北京:清華大學出版社,2009.2萬光毅,嚴義編著.單片機實驗與實踐教程M.北京航空航天大學出版社,2003. 3張友德.單片微型機原理、應用與實驗M.上海:復旦大學出版社,2005.4黃忠霖,黃京.控制系統(tǒng)MATLAB計算和仿真M.北京:國防工業(yè)出版社,20095何克忠,李偉.計算機控制系統(tǒng)M.北京:清華大學出版社,20006胡漢才.單片機原理及接口技術M.北京:清華大學出版社,1996

31、.7沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應用M.北京:機械工業(yè)出版社,2002.8崔天久,高培亮.新型可編程調節(jié)器在加熱爐控制中的應用J.石油儀器. 1998(02)：7-109張占通.我國硝酸現狀及其市場發(fā)展趨勢J.現代化工.2006(11)：64-64.10高慶福.單高壓法與雙加壓法硝酸生產工藝對比J.河南化工.2005(02)：30-32.11袁浩,張憲,郝瑩.一種新型PID算法在過程控制實驗中的應用J.實驗技術與管理.2004(05):30-35.12徐亞飛,劉官敏,高國章,魯凱生.溫箱溫度PID與預測控制J.武漢理工大學學報(交通科學與工程版).2004(04):109-101.13馬

32、江濤.單片機溫度控制系統(tǒng)的設計及實現J.計算機測量與控制.2004(12): 25.14詹俊江.爐溫的自適應控制J.機電技術.2007(03):29-31.15馬玲官,張榮福,張軍.基于AD590的溫度智能控制系統(tǒng)的設計J.儀表技術. 2009(08):61-62,65.附錄1 系統(tǒng)總電路圖系統(tǒng)總電路附錄2 系統(tǒng)程序主程序：ORG 0000H ;DS18B20.ASM DS18SL EQU 41H ;用于保存讀出溫度的低8位 DS18SH EQU 40H ;用于保存讀出溫度的高8位DS18FIG EQU 8H ;是否檢測到DS18B20標志位A_BIT1 EQU 31H ;數碼管個位數存放內存

33、位置B_BIT1 EQU 32H ;數碼管十位數存放內存位置D_BIT1 EQU 35H 數碼管百位數存放內存位置DS18CD1 EQU 42H ;DS18CD1-DS18CD8暫存64位ROMDS18CD2 EQU 43H ;從低到高DS18CD3 EQU 44HDS18CD4 EQU 45HDS18CD5 EQU 46HDS18CD6 EQU 47HDS18CD7 EQU 48HDS18CD8 EQU 49HDS1864B EQU 4AHDS18ADS EQU 4BHDS18DQ EQU P1.0 ;30H,31H,32H,33H: X 個位 十位 XMOD7: MOV SP,#

34、60HLCALL GET_TEMPER ;調用讀溫度子程序LCALL READCODEAJMP MOD7INIT_1820:    ;DS18B20初始化SETB DS18DQCLR DS18DQ 延時,500US低MCMOV R7,#250DJNZ R7,$MOV R7,#150DJNZ R7,$SETB DS18DQ   ;釋放總線LCALL DELAY60US   ;15-60US的等待時間MOV R6,#4SETDSDQ:LCALL DELAY60USJNB DS18DQ,SETDSDQFH ;60-240US內是否有返回信號,為0跳DJNZ R6,SETDSD