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STM32单片机太阳能电池板自动跟踪的研究与设计摘要如何解决能源危机，缓解环境压力，实现能源的可持续发展，已成为全球能源研究的热点。
由于其诸多优势，太阳能已逐渐成为一种新型的有潜力的新型能源，但是由于其本身存在的不足，制约了它的推广与推广。
日冕追踪该控制体系的研制对于我国光伏发电行业的推广和应用以及国家节能降耗等都有着积极的作用。
本论文是针对STM32的一种新型的太阳能电池板自动追踪装置进行了研究。
本文对STM32单片机的太阳能电池板的自动追踪控制进行了详细的论述。
关键词：STM32单片机；太阳能电池板；太阳能自动跟踪系统引言能源是人类发展和进步的重要资源，对能源的管理是我国国民经济发展的第一要务。
当今全球的主要消费是石油、天然气和煤炭等非再生能源，它们的储存量非常小，而且在使用过程中会产生大量的CO2，对生态环境的危害很大。
目前，我国面临的主要问题是，我国目前面临的主要问题是如何通过新的资源来实现资源的利用。
1 STM32单片机太阳能自动跟踪系统硬件设计1.1硬件总体设计方案根据国内外有关能源管理的经验，本文介绍了一种新型的太阳能自动跟踪控制器，并根据该系统的特点，实现了一种新型的太阳能自动跟踪控制器。
本发明既可有效地克服太阳电池的非平稳、间断现象，又可使压缩气体储存装置发热，从而改善其工作效能与效能，其详细的系统硬件结构见下图1-1。
图 1-1 系统硬件总体框图该仪器的各个部件，其主要的作用是：1）利用光电感应器来探测太阳的方向，纠正由观测日线轨道追踪而引起的累计偏差，以及对气象的晴好情况的判别；2.一种对光传感器所产生的弱电流进行采集与加工的信号进行处理，以完成电流转换和电压的放大；3. RTC即时时钟，用以将目前的日期及时刻资讯供给所述控制器；4. LCD液晶屏幕显示当地时间、日期和此时的日高角和方向信息；5. GPS模块的功能是：通过获取地理位置的数据，为观测轨道的计算提供经纬数据；6.采用STM32F103VET6为控制器，通过输出控制讯号，带动方向角马达及角度马达旋转，完成对日的追踪。
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究1.引言近年来，由于环境污染和化石能源的消耗，太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到了广泛关注。
太阳能电池板作为太阳能利用的重要组成部分，具有将阳光能转化为电能的能力。
然而，由于太阳的运动轨迹以及天气等因素，太阳能电池板的效率常常受到一定程度的限制。
因此，设计一种能够实现自动追踪太阳的系统，成为提高太阳能电池板效率的有效途径。
2.太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理太阳能电池板追日自动跟踪系统通过控制电机的转动，使太阳能电池板始终朝向太阳。
系统主要由光敏电阻、测量装置、控制器和电机组成。
当太阳光照射到光敏电阻上时，光敏电阻产生电信号，并通过测量装置转换为相应的角度信息。
控制器通过比较实际角度与太阳位置的偏差，控制电机旋转，使太阳能电池板调整到正确的角度。
3.系统参数设计与优化为确保系统的准确性和稳定性，需要对系统的参数进行设计与优化。
首先需要选取合适的测量装置，以确保可以准确地测量太阳能电池板的角度。
传感器的选取应考虑其分辨率、精度和抗干扰能力等因素。
其次，需要合理设计控制器的算法，以保证系统的精度和灵敏度。
控制器应对太阳位置变化做出快速而准确的响应，从而实现对太阳能电池板运动的精确控制。
最后，还需对电机的选型和驱动方式进行优化，以确保电机可以在恶劣环境下稳定运行。
4.系统性能测试与分析在完成系统参数设计与优化后，需要进行系统性能测试与分析。
测试时可以在不同天气条件下观测太阳能电池板的追踪效果，并对实际追踪角度与理论角度之间的差异进行比较。
此外，还可通过测试太阳能电池板的电能输出情况，以评估系统的效率和稳定性。
通过对测试结果的分析，可以进一步改进系统设计，提高追日自动跟踪系统的性能和可靠性。
5.应用前景与展望太阳能电池板追日自动跟踪系统具有重要的应用前景和发展空间。
随着太阳能的广泛应用，对太阳能电池板效率的要求也越来越高。
追日自动跟踪系统可以帮助太阳能电池板始终追踪太阳，最大程度地提高电能转换效率，从而提高整个太阳能发电系统的综合效能。
《太阳能自动跟踪系统的设计与实现》篇一一、引言随着环境保护和可再生能源的日益重视，太阳能的利用成为了全球关注的焦点。
太阳能自动跟踪系统作为一种提高太阳能利用效率的重要手段，其设计与实现显得尤为重要。
本文将详细阐述太阳能自动跟踪系统的设计原理、实现方法和应用前景。
二、系统设计目标本系统的设计目标是为了提高太阳能的利用率和发电效率，通过自动跟踪太阳的运动，使太阳能电池板始终面向太阳，从而最大限度地接收太阳辐射。
同时，系统应具备操作简便、稳定可靠、成本低廉等特点。
三、系统设计原理太阳能自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和执行机构三部分组成。
传感器负责检测太阳的位置，控制系统根据传感器的数据控制执行机构进行相应的动作，使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
1. 传感器部分：传感器采用光电传感器或GPS传感器，实时检测太阳的位置。
光电传感器通过检测太阳光线的强度和方向来确定太阳的位置，而GPS传感器则通过接收卫星信号来确定地理位置和太阳的位置。
2. 控制系统部分：控制系统是太阳能自动跟踪系统的核心部分，负责接收传感器的数据，并根据数据控制执行机构的动作。
控制系统采用微处理器或单片机等控制器件，通过编程实现控制算法。
3. 执行机构部分：执行机构主要负责驱动太阳能电池板进行动作。
常见的执行机构有电机、齿轮、导轨等，通过控制执行机构的动作，使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
四、系统实现方法1. 硬件实现：太阳能自动跟踪系统的硬件主要包括传感器、控制系统和执行机构。
传感器和执行机构的选择应根据实际需求和预算进行选择，而控制系统的硬件则需根据所采用的微处理器或单片机等器件进行设计。
2. 软件实现：软件实现主要包括控制算法的编写和系统调试。
控制算法的编写应根据传感器的数据和执行机构的动作进行编程，通过控制算法实现太阳能电池板的自动跟踪。
系统调试则需要对整个系统进行测试和调整，确保系统的稳定性和可靠性。
五、应用前景太阳能自动跟踪系统的应用前景广阔，可以广泛应用于太阳能发电、太阳能热水器、太阳能干燥等领域。
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和环保意识的日益增强，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其利用效率与效益日益凸显。
太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备，其性能的优化与提升成为研究的重要方向。
其中，太阳能电池板追日自动跟踪系统（以下简称“跟踪系统”）的研究与应用，对于提高太阳能的利用率和转换效率具有重要意义。
本文旨在探讨太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理、设计及其实验结果，以期为相关研究与应用提供参考。
二、系统概述太阳能电池板追日自动跟踪系统是一种利用传感器和控制系统，实现对太阳运动轨迹实时追踪的系统。
该系统能够根据太阳的位置变化，自动调整太阳能电池板的朝向，使电池板始终面向太阳，从而提高太阳能的利用率和转换效率。
该系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块等部分组成。
三、系统原理1. 传感器模块：传感器模块负责实时监测太阳的位置信息。
通常采用光电传感器或GPS定位系统等设备，实时获取太阳的位置数据。
2. 控制模块：控制模块是系统的核心部分，负责接收传感器模块传输的太阳位置信息，根据预设的算法计算出太阳能电池板需要调整的角度，并发出控制指令。
3. 执行模块：执行模块根据控制模块发出的指令，驱动电机等设备，实现对太阳能电池板的自动调整。
四、系统设计1. 硬件设计：硬件设计主要包括传感器、控制器和执行器等设备的选择与配置。
传感器应具备高精度、低噪声的特点，控制器应具备快速响应、高稳定性等特点，执行器应具备高精度、低能耗的特点。
2. 软件设计：软件设计主要包括传感器数据的采集与处理、控制算法的设计与实现等。
软件应具备实时性、准确性、可靠性等特点，能够实现对太阳能电池板的精确控制。
五、实验结果与分析通过实验验证，太阳能电池板追日自动跟踪系统能够实时监测太阳的位置信息，并根据计算结果自动调整太阳能电池板的朝向。
实验结果表明，该系统能够有效提高太阳能的利用率和转换效率，与固定安装的太阳能电池板相比，具有显著的优越性。
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统摘要：要想很好的解决环境保护和世界能源短缺问题，就必须开始着手进行太阳能利用的研究。
只有如此，才能达成能源节约和环境保护的目的，实现人类的可持续发展。
关键词：单片机;太阳能电池板;自动对光跟踪系统从环境保护与世界能源短缺这威胁人类的两大问题出发，本篇文章主要是为了研究能够实现对太阳能进行充分利用，进而促进太阳能利用效率大大提升的目的，着手开发和研究太阳自动追踪系统。
加之可以提升开发属于清洁能源的太阳能的力度，这在能源节约和环境保护两方面都具有极其重大的现实价值。
一、单片机选择单片机一般是由等电路集成电路芯片、微处理器、存储器、I/O接口、计数器/定时器、串行接口以及中断系统这几个重要部件共同构建而形成的一个微型计算机，因而也可以叫做单片微型计算机单片机。
其能够被大范围应用于很多种分布式系统及控制系统中，主要是因为其具有低能耗、小体积、强抗干扰力、强适应性、高产品化等优点。
现如今，可以看到大众生活的几乎每一个领域都可见单片机的身影，可以想见单片机的应用范围是多么的广了。
往大了说，导弹上装置的导航系统、飞机上控制的多种仪表以及工业自动化全程和计算机数据传输与通讯网络的数据处理和实时控制。
往小了说，大众生活中经常使用的多种智能化的IC卡，出行驾驶小轿车上的安全保障系统，摄像机、自动洗衣机、摄像机的控制以及电子宠物、程控玩具等。
此外，还有现如今科技的前沿领域，以医疗器械、机器人、智能仪表为标志的自动控制领域，都可见单片机的身影，其在这些领域中都发挥着极其重要的作用。
基于此，本篇文章中从实际出发，设计选择将性能高、电压低的AT89C52单片机作为整个自动对光跟踪系统的系统控制器，该系统的构成就不再赘述。
二、光电转换装置光敏二极管光强比较法是本篇文章研究的自动对光跟踪系统所采用的方法，利用该方法可以通过设置出一种以前没有的光电转化装置非常出色的完成光电转化的难题。
该装置利用上述提到的方法可以很好的达成全方位追踪太阳垂直方向和水平方向的目的，在夜间还会自动化的恢复位置。
太阳能电池板自动跟踪系统研究Research of the Automatic Tracking System for Solar Cell【摘要】本系统以单片机技术为核心，通过模数转换芯片对电池板发电电压进行采样。
由软件对采样信号进行分析，给出指令，驱动直流电机转动电池板，实现追踪太阳的效果，达到提高发电效率的目的。
关键词：太阳能电池四象限光电池模数转换自动跟踪正交轴【Abstract】The system is based on chip microcomputer, sampling the voltage signals of sillion by the COMS ship of modulus. The software is used to analyze these signals and gives instructions to control the electromotors and make the battrey board revolve, so that the system can track the sun and improve the power efficiency.Keywords: solar cell, photovoltaic cells , A/D conversion，automatic track control system，Orthogonal Axis目录第一章绪论 (6)引言 (6)论文研究的目的与意义 (6)第二章太阳能电池发电的原理以及应用 (7)概述 (7)太阳能电池发电的原理 (8)太阳能电池的应用 (8)第三章系统的构成及工作原理 (9)系统的构成 (9)3.1.1全自动跟踪控制器主要几个功能 (9)系统的工作原理 (9)3.2.1工作原理 (9)第四章部分的结构和设计 (11)概述 (11)光电检测电路 (11)4.2.1象限探测器 (11)4.2.2四象限光电探测器原理 (12)4.2.3四象限方位探测器原理框图 (15)控制系统 (15)4.3.1概述 (15)4.3.2单片机的应用 (15)4.3.3单片机应用系统设计 (16)4.3.4单片机控制系统设计与调试的一般原则 (17)电机的选择 (19)4.4.1概述 (19)4.4.2直流电机的结构及工作原理 (19)4.4.3直流电机的PWM控制 (21)4.5 A/D转换 (22)4.5.1概述 (22)4.5.2模/数转换器原理 (22)电路设计 (22)4.6.1 A DS7864特征 (22)4.6.2 A DS7864前端调理电路 (23)4.6.3 A DS7864与单片机连接电路 (24)第五章软件实现程序流程图 (27)结束语 (32)参考文献 (33)第一章绪论引言随着社会经济的发展，能源和资源的消耗速度越来越快。
节约能源，保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件，人们的注意力正转向再生能源的利用和开发，太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展情景非常广阔，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。
国内外目前已有了很多光伏电站，这些光伏电站的太阳能电池板阵列基本上都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下，制约了大规模电站的发展。
太阳能在我国多采用弹簧储能跟踪式，传感器跟踪式的系统，发电成本还很高，不利于跟踪系统的推广与发展。
提高发电效率是降低成本的捷径，我们开发的太阳能电池自动跟踪系统，使太阳能电池板始终对着太阳，保持最大的发电效率，具有成本低，免维护等优点，有较好的推广应用价值。
论文研究的目的与意义太阳能的电池板自动跟踪系统的开发与研究，提高了太阳能电池板的发电效率，达到了低成本，高精度，使用灵活的要求，为大规模使用太阳能发电，合理利用能源进行了有益的探索。
第二章太阳能电池发电的原理以及应用概述太阳能并不是一种“替代能源”，而是原始能源和一直以来的资源能源。
所有的生命和文明一直由太阳能提供能量。
扩展太阳能及其派生的其它可再生能源的技术应用以推进文明向前发展，不仅仅是其历史角色的合理延伸，而且也是人类社会可持续发展的关键。
被地球和大气吸收的太阳能驱动大气和海洋流动的大循环，并在地球表面分配能量。
太阳能是蒸发的动力所在，将水汽从其降落的地方上升到大气中，然后把清洁的淡水带给植物，充满池塘，湖泊，地下水含水层，小溪，河流和海洋，哺育和支持所有形式的生命。
太阳能通过植物的光合作用进行输送，直接和间接的为地球上所有生命的生长提供能量。
储存在木材和木质作物中的太阳能通过在火中燃烧释放出来，从而再生野生生态系统。
最近，人类通过被控燃烧将储存的太阳能释放进行采暖和做饭，以便在寒冷气候下为人类提供温暖。
当人类聚居地进化为城市时，太阳继续通过其能量的延伸使用支持生活和商业活动。
由太阳提供动力的水成为河流，成为大城市的运输工具和所在地。
由太阳提供动力的风能被用在大磨房中用来碾米，为海洋上运载探险家，定居者以及商业物品的帆船提供动力，从而进行文明间交流。
落在水轮上的水将太阳蒸发能转化为机械用能，例如，早期印刷机和轧棉机，然后驱动早期（水电）发电机将电力输送给城市。
太阳能电池发电的原理太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。
能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。
它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。
P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。
当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。
这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
太阳能电池的应用上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。
如：太阳能庭院灯、太阳能发电用户系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。
欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。
太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。
第三章系统的构成及工作原理系统的构成光伏系统的本质就是太阳能发电系统，主要由太阳能电池板阵列，计算机控制系统，全自动跟踪控制器，蓄电池组等组成。
其核心是计算机控制系统和全自动跟踪控制器。
3.1.1 全自动跟踪控制器主要几个功能1. 实时控制太阳能电池板的方向与仰角，实现对太阳的跟踪；2. 根据外界的信息，对整个系统进行监控，适时作出调整，以保证系统的正常运行；3. 协调太阳能电池板，蓄电池等设备，取代计算机控制系统的工作，构成光伏系统的核心。
太阳能电池自动追踪系统主要分为机械部分和控制部分。
机械部分主要由电池板支架，底座和直流电机构成，机械装置由电机驱动，可以使电池板在水平方向上的360度和垂直方向上的0~90度之间自由旋转；控制部分主要由单片机系统构成。
系统的工作原理3.2.1 工作原理系统进入工作状态后，控制水平方向的电机将处于旋转状态，单片机将对采样进来的电压信号进行判断。
电池板可能朝向太阳旋转，也可能背向太阳旋转，所以电压也有增大和减小两种可能。
如果电池板朝向太阳旋转，采样电压必然增大，程序将给出继续转动的指令，转动过程中，单片机一旦发现电压减小，将立即发出指令，让电池板反转。
为防止机械抖动，当电池板电压再次减小时，电机将停止转动，此时电池板正对着太阳。
如果电池板一开始就背向太阳旋转，采样电压必然会减小，电池板自然会反转，这时就朝向太阳方向旋转了，当电压第二次减小时，也就说明此时电池板正对着太阳了，电池板停止，水平方向的追踪完成。
在垂直方向上的追踪原理和步骤与水平方向的完全一致，只是电池板可能转到尽头而锁死，此时采样电压保持不变，只要在程序中加入当采样电压不变时，电池板反转的指令即可。
采样后要有一延时，延时在秒左右比较合适，太大会影响精度，太小则会造成采样电压不变，程序误以为电池板锁死，不在跟踪太阳。
两个方向的追踪都完成后，电池板将停止运动，这个停止时间可以自由设定，实际系统设定在30分钟左右比较合适，这样即可以保持较高的发电效率又可以防止过多的电能消耗在电机上。
如果遇到阴天，因尚未存储正确的位置数据，程序将无法定位，这时应用手电筒模拟太阳予以定位。
有了初始数据后，程序就可以自动调整。
在光线正常时，程序每隔20分钟进行一次校正，这样既可以保持较高的发电效率又可以防止过多的电能消耗在电机上。
当晴天校正后，将时和分组成一个字节来表示时间，方位角和高度角合用2个字节，其中水平方位角占9位，高度角占7位，最大可分别表示512和128，故足以达到10的精度，将这三个字节存储到89C51的指定的RAM中。
如果阴天调整不成功，则不予存储，改为调用前次在同一时间调整成功的位置。
这样既可以在阴天时，调用已存储的晴天时的太阳位置，也可以在晴天时自动校正，清楚因不同季节太阳位置的变化而产生的积累误差。
第四章部分的结构和设计概述太阳能电池板自动跟踪系统的研究主要以单片机技术为核心，通过模数转换芯片对电池板发电电压进行采样，由软件对采样信号进行分析，给出指令，驱动支流电机转动电池板，实现追踪太阳的效果。
本章将介绍系统中主要几个部件的结构和设计。
光电检测电路太阳的方位随着观测位置和观测时间的不同而不同，因此，欲跟踪太阳就必须先对太阳进行检测定位。
图4-1是太阳光电定位装置，即利用四象限光电探测器。
图4-1 太阳光电定位装置图4.2.1 象限探测器象限探测器有二象限和四象限探测器,又分光电二极管象限探测器和硅光电池象限探测器.象限探测器是在同一块芯片上制成两或四个探测器,中间有沟道将它们隔开,因而这两或四个探测器有完全相同性能参数.当被测体位置发生变化时,来自目标的辐射量使象限间产生差异,这种差异会引起象限间信号输出变化,从而确定目标方位,同时可起制导,跟踪,搜索,定位等作用.4.2.2 四象限光电探测器原理四象限光电探测器实际由四个光电探测器构成，每个探测器一个象限，目标光信号经光学系统后在四象限光电探测器上成像(如图4-2)。
一般将四象限光电探测器置于光学系统焦平面上或稍离开焦平面。
当目标成像不在光轴上时，四个象限上探测器输出的光电信号幅度不相同，比较四个光电信号的幅度大小就可以知道目标成像在哪个象限上（也就知道了目标的方位）。
半导体四象限探测器通常是由四个光电池排列形成直角坐标制作在共同的衬底上，彼此电绝缘有单独的信号输出端，在有光斑投射表面时，各象限光电池的输出信号与所接收的光能量成正比，因此能用以测出光斑的光亮度中心。
