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0 引言在新能源发展中,太阳能发电储量丰富,无污染,因此太阳能的开发利用具有重大的现实意义。
在太阳能电池板发电的相同条件下,采用自动追踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高 35%,因此有必要实行太阳追踪。
1 光伏发电智能追日系统的组成光伏发电智能追日系统主要组成：双轴机械跟踪系统，单片机控制系统，光电检测系统等。
1.1、双轴机械跟踪系统机械部分采用双轴跟踪方法，如图1，实光伏发电智能追日系统马西沛赵佳庆（上海电机学院机械学院）摘要：目的制作一种新型、高精度的光伏发电智能追日系统，提高太阳能光伏电池发电效率。
方法控制系统采用单片机控制；机械结构采用双轴跟踪系统。
结论笔者制作的光伏发电智能追日系统具有可靠性较高，精度高，对太阳能利用率高等优点。
关键词：双轴跟踪；光电检测；单片机；现对太阳光的高度角和入射角的调节，实现太阳能板在水平方向的360°和在垂直方向的90°自由旋转。
转动轴的部位安装轴承，使摩擦减少，降低电机功率的损耗。
电机采用步进电机，连接减速机，实现速度、转矩 的变化，通过弹性联轴器与转动轴连接。
在垂直方向转动设置限位开关，防止太阳能板由于各方面的误差而导致偏出规定范围。
采用角度编码器对轴的转动检测，反馈检测数据到单片机，控制电机作相应的调整，以使得误差最小。
图11.2、单片机控制系统根据地理位置、当地时间实时计算给定的太阳方位指令角和太阳高度指令角．通过角度传感器测量实际角度位置，分别构成高度角和方位角位置闭环系统．单片机控制适合多云天气，但是要经常消除由机械部分带来的累积误差，否则直接影响系统跟踪精度．1.3、光电检测系统采用四块太阳能电池板，分别称为A 、B 、C 、D 象限，如图2，其中AB 与CD 两组用于比较方位角,AC 与BD 两组用于比较高度角。
在调整前首先要找出受光面积比较大的那一组( 假设为AB 组) ,然后比较这一组2 个象限的电压值, 如果A 与B 的电压差值大于阈值, 调整方位角电机, 再比较A 与B 的值, 直到两个电压的差值小于阈值为止。
1. 毕业设计主题的选择在进行毕业设计时，选择一个合适的主题非常重要。
毕业设计的主题应该具有一定的创新性和实用性，同时还要符合专业要求。
在这篇文章中，我将重点探讨毕业设计主题——太阳能帆板双轴自动追光电路，对其进行全面评估，并共享我的个人观点和理解。
2. 太阳能帆板双轴自动追光电路的背景知识太阳能帆板双轴自动追光电路是一项涉及太阳能利用和工程技术的创新性设计。
随着太阳能的广泛应用，太阳能帆板的追光技术也变得越来越重要。
而双轴自动追光电路技术的引入，可以更有效地提高太阳能帆板的能量转化效率，从而使其在实际应用中具有更大的实用性和推广价值。
3. 太阳能帆板双轴自动追光电路的设计原理在太阳能帆板双轴自动追光电路的设计中，需要考虑到太阳的位置和光线强度等因素，通过传感器等设备进行实时监测，以确保太阳能帆板能够随着太阳的运动自动进行调整，最大限度地吸收太阳能。
这需要涉及到光学原理、电路设计、控制系统等多个方面的知识，因此对于毕业设计而言，具有一定的难度和挑战性。
4. 对于毕业设计的意义和价值选择太阳能帆板双轴自动追光电路作为毕业设计的主题，不仅能够锻炼自己的工程设计能力，同时也符合当前社会对于清洁能源利用的需求。
通过对这一主题的深入研究和实际设计，可以为未来从事相关领域的工程技术人员做出示范和范例，具有一定的示范和引领作用。
5. 个人观点和理解对于太阳能帆板双轴自动追光电路的设计，我个人认为其是一个非常具有前景和潜力的方向。
随着太阳能的应用越来越广泛，如何提高太阳能的利用效率成为了研究和设计的重点。
而双轴自动追光电路的引入，为太阳能帆板的利用提供了新的可能性，有望为清洁能源领域带来新的突破和进展。
6. 总结与回顾通过对太阳能帆板双轴自动追光电路的深入探讨，我对这一主题有了更加深刻的理解。
毕业设计的主题选择至关重要，而太阳能帆板双轴自动追光电路作为一个结合了技术创新和社会需求的主题，具有非常大的潜力和价值。
《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。
太阳能自动追光电池板的模糊神经网络控制系统摘要：本文将差压式太阳能电池板输出的信号作为追光系统的输入信号，以ATmega16单片机作为控制核心，采用时钟追踪与光电追踪相结合的追踪模式。
系统直接以太阳能电池板作为检测装置，将光信号转换为电信号，并以A/D转换芯片转换成数字信号。
最终通过控制步进电机，控制太阳能电池板的自动追光。
系统运用模糊神经网络系统对信号进行处理，通过对光照强度等参数进行对比分析，确定了模糊神经网络的单元层数，隶属度等，从而实现了太阳能电池板自动追光的模糊神经网络控制。
关键字：差压式太阳能电池板ATmega16单片机神经网络模糊控制高斯隶属度引言太阳能是一种清洁绿色能源，是最丰富的可再生能源形式。
而自动追光系统可使太阳能电池板发电率提高40%。
传统的太阳能电池板自动追光系统主要有时钟追光系统和传感器追光系统]41[-。
由于外界环境的影响，传统控制系统理论的复杂性与所要求的精确性之间存在尖锐矛盾。
模糊逻辑控制已成为智能控制的重要组成部分。
对模糊控制理论和技术的研究和探讨还在不断进行]85[-,这种新颖的控制理论和技术正处于发展和提高的进程中。
模糊系统知识抽取比较方便，而神经网络却可以直接从样本中进行有效的学习，总的来说，神经网络适合于处理非结构化信息，而模糊系统对处理结构化信息，而模糊系统对处理结构化的知识更为有效。
模糊神经网络从提高神经网络的记忆性，透明性和鲁棒性出发，将模糊化概念与模糊推理规则引入神经网络的神经元，连接权和网络学习中，有效的发挥了各自优势，弥补各自的不足，可有效的控制太阳能电池板的自动追光系统。
1太阳能自动追光系统模型1.1 机械结构太阳能电池板通过两个相互垂直的旋转轴叠架分别与两个步进电机相连接。
通过两个步进电机的旋转控制旋转轴的转动，从而控制太阳能电池板的转动。
两个太阳能步进电机通过两个旋转轴分别控制太阳能电池板的前后转动和左右转动。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构]8[。
摘要以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用太阳能等可再生能源已成为人们的共识。
利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有着十分广阔的应用前景。
本课题主要论述了单轴太阳能自动跟踪系统的设计方法。
对自动跟踪控制系统的组成及其功能进行了详细的分析与研究，采用单片机AT89C52 作为控制芯片，设计了整套自动跟踪装置。
所设计出的系统具有体积小、功耗低、成本低、抗干扰能力强等特点。
单轴太阳能自动跟踪系统通过单片机控制系统自动跟踪太阳方位角，高度角可手动进行调整,使太阳能电池保持较大的发电功率。
通过对单轴自动跟踪系统与双轴自动跟踪系统发电效率的比较,理论证明它的可行性。
本设计取消了用于检测太阳能电池板法线与太阳光线间夹角的传感器，而直接利用太阳能电池板发电量作为角度调节依据实现控制。
我国牧区大量使用的是无跟踪的光伏系统，太阳能发电效率较低。
本文所述的单轴跟踪系统，结构简单，性价比高，特别适宜在这些地区使用。
关键词：光伏系统；太阳角自动跟踪；单轴跟踪系统AbstractWith the resources being used continuously, the energy structure based on Conventional energy resources will not more and more adapt to requirement of sustainable development. So accelerating the exploitation and utilization of renewable resources that solar energy is principle part has been our common ideas. Using the clean solar light energy, the technology of photovoltaic generating electricity is very promising. The thesis presents a new optimal design method.This thesis mainly describes a method of single axis solar energy automatic tracing system. Every part of this automatic system and its function are analyzed in detail. A set of automatic tracing device is designed with Microcontroller AT89C52. This system has four characteristics, such as smaller cubage, lower power, lower cost, more robust despite strong interfere. Moreover, some programs are designed to debug the designed system, to test its reliability and the results of test are given.Single axis solar energy automatic tracing system follows the orientation angle with Microcontroller system. Height angle can be adjusted by hand, it makes the solar cell keep the higher electricity power.The single axis solar energy automatic tracing system is compared with the double axis solar energy automatic tracing system. we testify its feasibility in theory. Double axis solar energy automatic tracing system consists of solar transducer, this device gets rid of transducer , it uses power of solar cell as angle regulation basis to realize controlling.In a pasturing area of our country, they use photovoltaic system without tracing device, solar electricity efficiency is lower, the tracing system we designed has better tracing effect, its configuration is simple, the capability price ratio is high, it is adapt to be use there in particular.Key words Photovoltaic system; Solar angle automatic tracing; Single axis tracing system目录中文摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题内容..................................................................................... . (1)2 自动跟踪控制的总体设计方案 (2)2.1 控制方法的确定 (2)本课题设计方法的提出 (3)单轴自动跟踪系统数学模型的建立 (4)2.2 设计任务 (4)设计目标................................................................................... .. (4)设计要求 (4)2.3 总体设计方案 (5)硬件设计方案 (5)软件设计方案 (6)2.4 可靠性设计 (6)单片机应用系统的硬件抗干扰技术 (6)单片机应用系统的软件抗干扰技术 (7)3 太阳能光伏发电系统的基本组成 (9)3.1 概述................................................................................. (9)3.2 太阳能电池................................................................................. (9)太阳能电池工作原理 (9)太阳能电池的分类 (10)4 太阳能辐射能量分析 (13)4.1 日照时间和太阳位置的计算 (13)太阳能中天文参数的计算 (13)水平面太阳位置的计算 (14)4.2 太阳辐射能的有关计算 (15)5 控制系统的硬件设计 (16)5.1 总体设计方案 (16)5.2 单片机AT89C52简介……………………………..……….….……………………..…165.3 时钟芯片的选择 (17)5.4 印刷版电路的制作 (17)5.5 电机控制电路 (18)5.6 电机驱动电路 (19)6 控制系统的软件设计 (21)6.1 主程序设计 (21)6.2 喂狗程序 (21)6.3 电机驱动程序设计………………………………………..……….….………………..246.4 数据采集处理程序设计 (24)数据采集子程序 (24)数据处理子程序 (25)6.5 外部中断INT0 中断服务程序设计 (26)6.6 自动控制的优化设计 (27)7 结论 (28)8 致谢 (29)参考文献 (30)附录系统总原理图1 引言1.1 课题背景能源问题关系到经济是否能够可持续发展。
太阳能智能追光系统的设计毕业论文太阳能智能追光系统的设计摘要在太阳能发电系统中，如何将太阳能电池板的发电效率调节至最大状态，并克服太阳能发电效率低、能量不连续、工作不稳定的缺点，成为当前太阳能发电系统研究的重点。
太阳能的强度和方向不确定性，及光照间歇性等特点，给太阳能的收集带来了一定难度，传统的固定式太阳能残疾系统没有充分利用太阳的能量，吸收效率相对较低。
因此，太阳位置的自动追踪技术的研究，智能调节方向的太阳能支架的制作，对于提高太阳能的吸收效率，高效合理的利用太阳能，具有重要的研究价值。
本设计通过控制芯片对传感器的信号进行实时处理，驱动各个控制电机工作，实现对于太阳位置的实时更新，目的是为提高太阳能的收集效率，改善太阳能产品的利用程度。
关键词：太阳能，光敏电阻，89C52芯片，自动追踪技术The Design Of Solar Intelligent T racking Light SystemAuthor:Liu hai fengTutor: Bai xiao leiAbstractDuring the study of the solar power system ,the current major point is how to adjus t the generating efficiency to an ultimate state and overcome the shortcomings of low effi ciency,discontinuity of energy and operating instability.The uncertainty of both solar int ensity and light direction as well as illumination intermittent make it more difficult to co llect solar energy.Because traditional fixed solar collection system doesn`t make full use of solar energy ,the absorption efficiency is low relatively.Hence,to research the technolo gy of automatic tracking system for sun position and the pruduction of the solar holder t o adjust direction intelligently is of great value for improving the absorption efficiency s o as to utilize the solar energy properly and efficiently.The design of the sensor signal in real-time processing through controling chip, and to drive the control of motor wok.In order to update in real time the position of the sun for solar energy collection efficiency and improve the degree of utilization of solar energy products.key words:solar energy,photoresistance,89C52, the technology of automatic tracking sys tem目录1绪论 (1)1.1 太阳追光系统的发展现状 (1)1.2 太阳能追光系统的设计思想 (1)1.3 太阳能智能追光系统的研究意义 (1)1.4 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 (2)2硬件设计 (3)2.1 主控制器 (3)2.1.1 主控制器的选用 (3)2.1.2 控制器的介绍 (3)2.2 驱动元件 (4)2.2.1 直流电机与步进电机的比较 (4)2.2.2 步进电机控制原理 (5)2.3 输入模块 (6)2.3.1 电压比较器 (6)2.3.2 光敏电阻 (6)2.4 硬件结构框图与原理图 (8)2.4.1 系统整体结构框图 (8)2.4.2 整体硬件原理图 (9)3 方案研究 (10)3.1 基于挡板的传感部分方案 (10)3.2 接收系统方案 (11)4系统软件设计 (12)5智能追光算法 (13)6仿真与实验调试 (16)6.1 Protues仿真 (16)6.1.1 仿真原理 (16)6.1.2 软件仿真及调试 (16)6.1.3 仿真结果 (17)6.2 实验调试 (17)6.2.1 硬件调试 (17)6.2.2 解决过程 (18)6.3 PCB制版 (18)结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (22)附录 (23)附录A：程序清单 (23)附录B：电路原理图 (26)附录C：PCB图 (27)附录D：实物照片 (28)1绪论太阳能既是一次能源，又是可再生能源。
目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)1 引言 (5)1.1 课题研究的背景和意义 (5)1.2 课题研究的现状 (5)1.3 课题研究的主要内容 (6)2 系统的总体设计方案 (7)2.1 跟踪方法 (8)2.1.1太阳轨迹跟踪方法的设计 (8)2.1.2 光电跟踪方法的设计 (10)2.2 机械结构的设计 (13)2.3 充电模块的设计 (14)2.3.1 充电策略的选择 (14)2.3.2 充电控制器的选择 (17)3 系统的硬件设计 (18)3.1 电源模块的设计 (19)3.1.1 24V到5V的转化 (21)3.1.1 24V到负15V的转化 (22)3.1.1 24V到15V的转化 (22)3.1.1 24V到12V的转化 (23)3.1.1 24V到-12V的转化 (23)3.2 光电检测模块的设计 (24)3.2.1 太阳方位检测模块 (24)3.2.2 太阳光强检测模块 (26)3.3 单片机控制模块 (28)3.3.1 单片机的选择 (28)3.3.2 外部时钟电路 (29)3.3.3 步进电机驱动电路 (29)3.4 蓄电池充电模块 (31)3.4.1 DC/DC变换电路 (31)3.4.2 MOSFET驱动电路 (33)3.4.3 电压采样电路 (34)3.4.4 电流采样电路 (35)3.4.5 蓄电池温度检测电路 (35)3.4.6 PWM方波设计 (36)4 电路仿真 (37)4.1 降压（BUCK）电路的仿真 (37)4.2 太阳光强和方位检测电路的放大电路的仿真 (37)结论 (38)致谢 (39)[参考文献] (40)附件1： (44)附件2： (45)太阳自动追踪系统设计摘要：人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。
1摘要能源短缺问题是目前许多国家面临的重要问题，太阳能作为一种清洁无污染的能源，有着巨大的开发前景。
我国是一个太阳能资源较为丰富的国家，充分利用太阳能资源，有着深远的能源战略意义。
利用太阳能的关键是提高太阳能电池板采集太阳能的效率，太阳能电池板接受太阳光的直射，由此得到太阳最大光照强度，从而最大限度的采集太阳能。
针对提高太阳能的利用率问题的研究，设计一种基于单片机的光电比较式太阳能自动跟踪控制器。
以AT89S52单片机作为核心控制元件，通过将两个光电传感器采集到的信号经过比较电路和A/D，将比较结果输出至单片机，由单片机分析处理数据并输出至ULN2003A从而控制五线四相步进电机来实现对太阳位置的跟踪。
该系统具有低成本的优点，且具有较好的抗干扰能力，提高了对太阳光能的利用率。
在设计中首先完成对该方案的仿真验证，而后主要通过编辑器，利用C语言编制程序，并完成程序设计，通过下载器将程序烧写到单片机中。
最后通过搭建硬件实验来实现预先设计跟踪目标。
关键词：光电传感器；单片机；C语言；跟踪；直流电机目录1绪论 (1)1.1 太阳能跟踪的背景及意义 (1)1.2 太阳能跟踪控制器研究现状及发展趋势 (1)1.3 太阳能跟踪控制器概念及原理 (2)1.4 太阳能跟踪控制器的研究内容与过程 (3)2 太阳能跟踪控制器设计方案 (4)2.1 功能描述 (4)2.2 方案论证 (4)2.2.1 主控系统选择 (4)2.2.2 电机选择 (7)2.2.3 步进电机励磁方案选择 (9)2.2.4步进电机驱动系统选择 (11)2.2.5A/D转换方案选择 (12)2.2.6跟踪器方案设计 (14)2.2.6单片机控制系统方案 (17)3 太阳能跟踪控制器硬件电路设计 (18)3.1 系统组成原理 (18)3.2 单片机供电电源 (18)3.3 单片机最小系统 (18)3.4 跟踪器设计 (19)3.5 A/D采集电路设计 (20)3.6步进电机驱动设计 (20)4 太阳能跟踪控制器软件设计 (22)4.1 程序流程图 (22)4.2 太阳能跟踪控制器程序设计 (23)4.2.1 主函数 (23)4.2.2 定时器1中断初始化函数 (24)4.2.3 延时函数 (24)4.2.4 按键扫描函数 (25)4.2.5 定时器1中断子程序控制步进电机正反转 (26)4.2.6 TLC1543采集函数 (27)5 太阳能跟踪控制器调试 (30)6 结论与展望 (31)8 致谢 (32)参考文献 (33)附录A 英文原文 (34)附录B 中文翻译 (36)太阳能跟踪系统 (36)附录C proteus仿真图 (38)附录D 程序 (39)1 绪论1.1 太阳能跟踪的背景及意义能源短缺问题是目前许多国家面临的重要问题，太阳能作为一种清洁无污染的能源，有着巨大的开发前景。
摘要现代工业的飞速发展让人们的生活质量有了极大的提高，但同时也导致了全球的能源危机与自然环境的过度污染。
太阳能作为无污染的可再生能源受到了广泛的应用，但大多数情况下太阳能的利用率偏低，为了提高其利用率，本文设计了太阳能电池板自动追光系统。
系统将STC89C52RC单片机作为核心处理器，采取光电追踪方式与视日运动轨迹追踪方式相结合的方法。
晴天时，系统运行光电追踪方式，通过比较四路光敏电阻采集的光强偏差识别方位，进而驱动步进电机进行调整，实现光电追踪。
阴天时，系统运行视日运动轨迹追踪方式，通过采集时钟芯片的时间信息，并利用太阳位置算法计算当时当地的太阳高度角和方位角，发出相应指令驱动步进电机进行调整，实现视日运动轨迹追踪。
本文对这两种追踪方式分别进行了测试。
光电追踪方式的测试是通过比较固定式电池板与自跟踪式电池板的追光效果，发现自跟踪式电池板的追光效果更佳。
视日运动轨迹追踪方式的测试是将计算的角度值与理论的角度值进行对比，分析出误差不超过正负0.4°。
测试结果表明该太阳能电池板自动追光系统能够适应复杂的气象状况，实现全天候的太阳追踪。
关键词：太阳能，光电追踪，单片机，视日运动轨迹追踪IAbstractWith the rapid development of modern industry, people's quality of life has been greatly improved, but also led to the global energy crisis and excessive pollution of the natural environment. Solar energy has been widely used as pollution-free renewable energy, but in most cases the utilization rate of solar energy is low. In order to improve its utilization, this paper designed a solar panel automatic tracking system.The system uses the STC89C52RC microcontroller as the core processor, and adopts the method of the combination of the photoelectric tracking mode and the sun angle tracking mode. When it is sunny day, the system runs the photoelectric tracking mode, by comparing the light intensity of the four photosensitive resistance acquisition to identify the direction, and then drive the stepper motor to adjust to achieve photoelectric tracking. When it is cloudy day, the system runs the sun angle tracking mode, by collecting the time information of the clock chip, and using the solar position algorithm to calculate the local altitude angle and azimuth angle, issued the corresponding instruction to drive the stepper motor to adjust to achieve the sun angle tracking.In this paper, the two tracking methods were tested separately. The test of photoelectric tracking mode is through the comparison of the fixed panel and the self-tracking panel to chase the light effect, found that self-tracking panel chasing light better.The test of sun angle tracking mode is to compare the calculated angle value with the theoretical angle value, and the error is not more than plus or minus 0.4°.The test results show that the solar panel automatic tracking system can adapt to the complex weather conditions, to achieve all-weather sun tracking.Key Words: Solar energy, Microcontroller, Photoelectric tracking, Sun angle tracking modeII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章 绪论 (1)1.1课题的研究背景 (1)1.2课题研究的目的及意义 (3)1.3国内外自动追光系统发展现状 (4)1.4课题内容安排 (5)第2章 系统的总体方案设计 (7)2.1太阳追踪方式的选择 (7)2.1.1 视日运动轨迹追踪方式 (7)2.1.2 光电追踪方式 (7)2.1.3 视日运动轨迹追踪与光电追踪相结合 (8)2.2两种方式的结合方法 (8)2.2.1 两种方式结合方法的选择 (8)2.2.2结合方法的设计 (9)2.3太阳追踪机构的选择 (9)2.3.1 单轴追踪方式 (9)2.3.2 双轴追踪方式 (11)2.4系统的总体方案设计 (12)2.5本章小结 (13)第3章 视日运动轨迹追踪方式 (15)3.1视日运动轨迹追踪方式的理论基础 (15)3.2太阳位置算法的选择 (17)3.2.1 赤纬角算法的选择 (17)3.2.2 时差算法的选择 (21)3.3高度角与方位角的计算 (25)3.4视日运动轨迹追踪方式的设计 (26)3.4.1视日运动轨迹追踪方式的硬件设计 (28)III沈阳工业大学硕士学位论文3.4.2 视日运动轨迹追踪方式的软件设计 (28)3.5本章小结 (29)第4章 光电追踪方式 (31)4.1光电追踪方式的设计方案 (31)4.2光电检测模块 (31)4.2.1 光电传感器的选择 (31)4.2.2 太阳位置检测电路的设计 (33)4.2.3 光电传感器的结构设计 (35)4.3单片机模块 (38)4.4A/D转换模块 (39)4.5步进电机及驱动模块 (40)4.5.1 步进电机的选择 (40)4.5.2 步进电机驱动电路 (41)4.6光电追踪方式的软件设计 (42)4.7光电追踪方式的仿真 (43)4.8本章小结 (45)第5章 系统调试与实验 (46)5.1系统的总体仿真 (46)5.2阴晴检测电路的实验 (47)5.3视日运动轨迹方式测试 (48)5.4光电追踪方式测试 (49)5.5本章小结 (51)第6章 结论 (52)参考文献 (54)在学研究成果 (57)致谢 (58)IV第1章 绪论1.1 课题的研究背景目前，我们已经步入了农业、工业、国防力量与科学技术快速成长的时期，同时社会经济的生长速率更为惊人，人们的生活质量有了极大的提升，但是对能源的损耗与日俱增，每一年对能源损耗都能增添5%-6%，等于每过14年左右对能源的损耗就会增添一倍[1]。
哈尔滨工业大学毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于单片机的太阳能智能追光系统设计学院：机电学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：XX学号：XX指导教师：XX职称：教授2019年12月25日毕业设计（论文）开题报告二、研究内容1.主要研究内容、目标及拟解决的关键问题 （1）研究内容：①硬件设计：根据所设计的太阳能智能追光系统的总体结构和需求，进行追光系统主电路、单片机控制电路、温控电路、时钟电路、复位电路及外围电路等硬件电路的设计及元器件的选型。
②软件设计：在完成硬件的基础上，对太阳能智能追光系统各部分进行软件方面的研究，系统软件采用模块式的软件原则，主干程序有主程序、中断保护程序和键盘中断服务程序，其余是可被调用的子程序模块，有启动子程序等。
③充放电设备设计：主要采用PWR2.5标准充电口，实现追光系统的双电源供给，避免出现电池没电导致的无法工作问题。
（2）研究目标：本设计主要是利用单片机知识，设计一个太阳能智能追光系统，使太阳能板在最大限度的采集太阳能的同时，提高光电转换效率，降低功耗。
在保证成本低廉、结构简单的前提下，实现较高的跟踪精度和转换效率。
（3）拟解决的关键问题： ①对太阳位置检测系统的设计。
②步进电机动作指令系统（与太阳同步偏移）的设计。
③对太阳能板有效地控制降温。
2.拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析（1）研究方法：首先，对太阳能智能追光系统的国内外研究现状进行调研；其次，构建太阳能智能追光系统的整体结构框图，设计系统的软硬件结构，完成各个模块的协调，完成软件程序的编译；最后，在Proteus 上进行系统的测试运行工作，解决存在的问题和不足。
（2）技术路线：（3）实施方案：太阳能智能追光系统主要由四部分组成，分别为单片机组成的中央处理单元、光电转换电路部分、A/D 转换模块电路部分、步进电机驱动电路部分。
整体设计框图如图1所示。
查阅相关文献确定研究方向完成硬件电路设计及元器件的选型熟悉软件，完成软件程序设计Proteus 仿真调试进行实物制作与调试图1 整体设计框图①光电转换电路：光电转换装置接收太阳光将光信号转换成电信号，其原理是随着光照强度的变化，光敏电阻的阻值随光照强度变化而变化，从而实现数据的接收。
摘要为实现对太阳光的自动跟踪，最大化的利用太阳能，本课题实现了以单片机为核心处理器的太阳能控制仪，该控制仪可根据太阳转动的规律以及太阳能电池板的原理实现自动跟踪太阳光和控制充电放电。
太阳能智能控制仪可以自动检测蓄电池的电压，当蓄电池的电量低于30%时，太阳能智能控制仪会控制蓄电池停止对外放电。
该系统主要以单片机STC89C52、ADC0809、步进电机28BYJ-48、光敏电阻等为核心，使用PWM信号控制充放电，有效的防止过充，延长蓄电池的使用寿命。
使用光敏电阻检测光的方向，原理简单，使用方便，具有很大的实用价值。
关键词: 太阳能跟踪；单片机；智能充放电AbstractIn order to realize the automatic tracking of the sun light, solar maximum, the subject realizes the solar controller with single-chip microcomputer as the core processor, this controller according to the principle of the Sun rules as well as the solar panel to realize the automatic tracking solar light and control the charging and discharge. Solar intelligent control device can automatically detect the battery voltage, when the battery is less than 30%, solar intelligent control device can control the battery to stop foreign discharge. The system is mainly based on STC89C52, ADC0809, 28BYJ-48 stepper motor, photosensitive resistance as the core, the use of PWM signal to control the charging and discharging, effectively prevent overcharge, prolong the service life of the battery. The use of optical detection of photosensitive resistance direction, simple principle, easy to use, and has great practical value.Keywords: Solar tracking; Microcontroller; Intelligent charging and discharging摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................ I I 目录. (III)第一章绪论 (1)1.1系统的研究背景 (1)1.2 系统的研究意义 (1)1.3设计目标 (2)1.4本章小结 (2)第二章系统总体设计 (3)2.1系统的工作原理 (3)2.2系统的硬件组成 (3)2.3本章小结 (4)第三章系统方案论证 (5)3.1模块方案比较 (5)3.1.1跟踪方案的选择 (5)3.1.2电机的选择 (5)3.1.3太阳能板的选择 (5)3.1.4显示模块的方案选择 (6)3.2本章小结 (6)第四章系统硬件设计 (7)4.1 主要芯片介绍 (7)4.1.1 STC89C52 (7)4.1.2 ADC0809 (8)4.1.3 LCD1602 (9)4.1.4步进电机28BYJ-48 (9)4.2 电路硬件的设计 (9)4.2.1充电控制模块 (9)4.2.2放电控制模块 (10)4.2.3单片机控制模块 (11)4.2.4 A/D转换模块 (12)4.2.5跟踪光信号采集模块 (13)4.2.6步进电机驱动模块 (13)4.2.7系统整体原理图 (14)4.3本章小结 (16)第五章系统软件设计 (17)5.1系统主程序流程图设计 (17)5.2子程序的设计 (20)5.2.1A/D转换程序 (20)5.2.2显示程序 (21)5.2.3跟踪程序 (22)5.2.4充放电控制程序 (24)5.3本章小结 (26)第六章系统安装调试 (27)6.1整体系统调试 (27)6.2 硬件的调试 (27)6.3 软件调试 (28)6.4本章小结 (29)第七章总结与展望 (30)7.1 总结 (30)7.2 展望 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录 (33)附录1 控制仪的硬件实物图 (33)附录2 控制仪的PCB图 (33)附录3 系统的实物图 (34)第一章绪论本课题主要设计一种基于单片机的太阳能智能控制系统，主要介绍该系统如何采集光信号，控制步进电机跟踪太阳，以及采集太阳能电池板和蓄电池的电压，如何使用PWM 控制充放电的。
高等教育自学考试本科毕业论文三相异步电动机的控制和运行维护重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文三相异步电动机的控制和运行维护考生姓名：吴艺超准考证号： 1112441636专业层次：本科指导教师：钱游院（系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二O一三年七月二十九日摘要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。
特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。
由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。
电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。
并且随着科技的发展结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜的三相异步电动机越来越受到广大中小型企业的欢迎。
因此本课题所研究的三相异步电动机的控制和运行维护就显得尤为重要。
本文将围绕电动机的发展史、三相异步电动机工作原理、各种控制和日常的运行维护进行论述。
关键字发展史三相异步电动机工作原理控制运行维护Automatic tracing intelligent solarenergy system designAbstractIn recent years, with the development of power electronic technology, microelectronic technology and modern control theory, medium, small power motors in industrial and agricultural production and people's daily life are extremely extensive application. EspeciallyIn the township enterprises and household appliances, but also need to have a lot of, small power motor. Due to the development of the motor and the widespread application, its use, maintenance and maintenance work is more important application of motor machine widely, variety, the performance of different classification methods are many. And with the increasing of three-phase asynchronous motor technology development structure simple, reliable operation, light weight, low price and more by the vast number of small and medium enterprises welcome. So it is very important to control and operation of three-phase asynchronous motor the maintenance.In this paper, the development history, working principle, around the motor three-phase asynchronous motor control and daily operation and maintenance are discussed.Keywords history phase of working principle of asynchronous motor control operation and maintenance目录中文摘要 (I)英文摘要 .......................................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1能源现状及发展 (1)1.1.2我国太阳能资源 ................................................................................... 错误!未定义书签。
太阳光自动跟踪仪系统设计论文内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：太阳光自动跟踪仪系统设计以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源己成为人们的共识。
光伏发电系统可以直接将太阳光能转换为高品位能源—电能。
由于太阳在天空中的位置是不断变化的，为此本文采用了自动跟踪系统。
介绍了目前国内太阳跟踪器的发展现状，各类跟踪器的性能特点。
对目前跟踪器存在的问题进行了分析，提出了新型自适应复精度太阳跟踪平台和通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台的系列方案。
关键词：太阳能自动跟踪摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论太阳能光伏发电概述 (1)1.1 开发新能源的迫切需要 (1)1.2 光伏发电的特点 (1)1.3 光伏发电的现状及发展前景 (2)1.4 光伏发电系统的简单介绍 (4)1.5 本课题研究目的及所做的工作 (5)第二章光伏电池的研究与分析 (6)2.1 光伏电池的原理 (6)2.1.1 光伏电池的光伏效应 (6)2.1.2 光伏电池的物理模型 (7)2.2 光伏电池的输出特性及其影响因素 (9)2.2.1 光伏电池的I-V和P-V特性曲线 (9)2.2.2 光伏电池的主要参数 (10)2.2.3 太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响 (11)2.2.4 温度对光伏电池输出特性的影响 (12)第三章光伏发电系统中聚光器的研究与设计 (13)3.1 聚光比 (13)3.2 典型聚光器的性能分析 (14)3.2.1抛物面反射镜的聚光性能 (14)3.2.2复合抛物面（CPC）聚光器 (16)3.2.3折射式菲涅尔聚光器 (17)3.3 聚光器的选择和开发 (19)3.3.1 聚光器的选择 (19)3.3.2 CPC聚光器的实际应用设计 (20)第四章光伏电池最大功率点的跟踪 (22)4.1 最大功率点跟踪及其实现目标 (22)4.2 常用最大功率点跟踪方法比较 (22)4.2.1 电压反馈法 (22)4.2.2 扰动法 (23)4.2.3 电导增量法 (25)4.3 最大功率点控制方法的选择及改进—断续扰动法 (26)第五章自动跟踪系统 (27)5.1 自动跟踪器的研究概况 (27)5.1.1 国内太阳能自动跟踪器的研究现状 (27)5.1.2 目前太阳能自动跟踪器所存在的问题 (29)5.1.3 新型跟踪平台的开发 (31)5.2 自适应复精度太阳跟踪平台 (31)5.2.1 太阳位置探测单元 (32)5.2.2 信号处理与控制单元 (34)5.2.3 动力单元 (37)5.2.4 实际电路 (39)5.3 通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台 (41)5.3.1 自动跟踪系统的工作原理 (41)5.3.2 传感器光敏二极管的工作过程 (41)5.3.3 步进电机及其特性 (44)5.3.4 基于单片机ADμC812控制的驱动电路 (46)5.3.5 自动跟踪的控制电路 (54)5.3.6 软件流程 (54)第六章蓄电池 (56)6.1 蓄电池的概念 (56)6.2 光伏发电系统蓄电池的选用 (56)6.3 铅酸蓄电池的电池反应 (57)6.4 铅酸蓄电池的充放电特性 (58)6.5蓄电池容量的设计及其充电特性 (60)6.5.1 蓄电池容量的设计 (60)6.5.2蓄电池的充电特性 (61)第七章结论 (62)参考文献 (63)致谢 (64)第一章绪论太阳能光伏发电概述1.1开发新能源的迫切需要人们很难想象，如果没有电人类的生活会变成什么样子。
摘要人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。
太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。
本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计。
第一，机械部分设计：机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等。
当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1带动小齿轮1转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2，小齿轮2带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1、步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。
第二，控制部分设计：主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。
系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。
传感器采用光敏电阻，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处下方。
当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时，通过运放比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。
关键词太阳能；跟踪；光敏电阻；单片机；步进电机AbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on.These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.First, the mechanical part is designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Second, control system part is designed.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords Solar energy Tracking Photosensitive resistance SCM Stepping motor目录1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题背景 (1)1.2.1能源现状及发展 (1)1.2.2我国太阳能资源 (1)1.2.3目前太阳能的开发和利用 (2)1.2.4太阳能的特点 (2)1.3课题研究的目的 (2)1.4研究课题的意义 (2)1.4.1新环保能源 (2)1.4.2提高太阳能的利用率 (3)1.5太阳能利用的国内外发展现状 (3)1.6太阳追踪系统的国内外研究现状 (4)1.7论文的研究内容 (5)1.8论文结构 (5)2太阳能自动跟踪系统总体设计 (5)2.1太阳运行的规律 (5)2.2跟踪器机械执行部分比较选择 (6)2.2.1立柱转动式跟踪器 (6)2.2.2陀螺仪式跟踪器 (7)2.2.3齿圈转动式跟踪器 (7)2.2.4本课题的机械设计方案 (8)2.3跟踪方案的比较选择 (8)2.3.1视日运动轨迹跟踪 (9)2.3.2光电跟踪 (9)2.3.3视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合 (11)2.3.4本设计的跟踪方案 (12)3机械设计部分 (13)3.1太阳能自动跟踪系统机械设计方案 (13)3.2第一齿轮转动计算 (13)3.2.1材料选择 (13)3.2.2尺寸计算 (13)3.2.3校核计算 (14)3.2.4齿根弯曲疲劳强度验算 (15)3.3第二齿轮转动计算 (17)3.3.1材料选择 (17)3.3.2尺寸计算 (17)3.3.3校核计算 (17)3.3.4齿根弯曲疲劳强度验算 (19)3.4轴瓦校核计算 (20)3.4.1大轴瓦校核计算 (20)3.4.2小轴瓦校核计算 (22)3.5键联接计算 (24)3.5.1主轴与大齿轮的键联接 (24)3.5.2小轴与齿圈的键联接 (25)3.5.3步进电机1输出轴与小齿轮1的联接 (25)3.5.4步进电机2输出轴与小齿轮2的联接 (25)3.6抗风性分析 (26)3.6.1底座上螺钉校核 (26)3.6.2轴校核 (26)4自动跟踪系统设计 (27)4.1系统总体结构 (27)4.2光电转换器 (28)4.2.1光电转换电路 (28)4.3单片机及其外围电路 (29)4.3.1 AT89C51单片机 (29)4.3.2外围电路 (31)4.4步进电动机及驱动电路 (32)4.4.1步进电动机介绍 (32)4.4.2步进电机的主要特性 (32)4.4.3步进电机的选择 (33)4.4.4驱动电路 (34)4.5系统的实现 (35)4.5.1光敏电阻光强比较法 (35)4.5.2光敏电阻光强比较法的工作过程 (36)4.5.3系统的流程图 (37)5结论 (39)5.1结论 (39)5.2展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 (43)附录2 (50)1绪论1.1课题来源模拟生产实际课题:太阳能自动跟踪系统设计。
《太阳能追光系统毕业设计》摘要：本毕业设计旨在设计并实现一套高效的太阳能追光系统。
通过对太阳能光伏发电原理的深入研究，结合先进的控制技术，构建了一个能够实时跟踪太阳位置并自动调整太阳能电池板朝向以最大程度获取太阳能的系统。
该系统具有较高的精度和可靠性，能够有效提高太阳能的利用效率，为解决能源短缺问题提供了一种可行的解决方案。
一、概述随着全球能源需求的不断增长和传统能源的日益枯竭，开发可再生能源成为了当今世界的重要课题。
太阳能作为一种清洁、无污染且取之不尽用之不竭的能源，具有广阔的应用前景。
太阳能追光系统能够最大限度地利用太阳能，提高太阳能发电的效率，对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。
二、太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电是利用半导体材料的光电效应将太阳能直接转化为电能的一种技术。
当太阳光照射到太阳能电池板上时，电池板中的半导体材料会吸收光子能量，产生电子-空穴对。
在电场的作用下，电子和空穴分离，形成电流，从而实现太阳能到电能的转换。
太阳能电池板的输出功率与光照强度、电池板的面积、电池板的转换效率等因素有关。
三、系统总体设计（一）硬件设计1. 太阳跟踪传感器选用高精度的太阳跟踪传感器，能够实时检测太阳的方位和高度角信息，并将这些数据传输给控制系统。
2. 控制系统设计基于微处理器的控制系统，负责接收太阳跟踪传感器的数据，进行数据处理和算法运算，控制电机驱动太阳能电池板进行跟踪转动。
3. 电机驱动系统选择合适的电机驱动芯片，实现对电机的精确控制，确保太阳能电池板能够准确地跟踪太阳的运动。
4. 机械结构设计设计坚固稳定的机械结构，保证太阳能电池板在跟踪过程中的稳定性和可靠性。
（二）软件设计1. 数据采集与处理程序编写程序实现对太阳跟踪传感器数据的采集和处理，获取太阳的实时位置信息。
2. 跟踪控制算法设计先进的跟踪控制算法，根据太阳的位置信息实时调整太阳能电池板的朝向，使其始终与太阳光线垂直。
3. 通信接口程序设计与上位机通信的接口程序，实现系统参数的设置和运行状态的监测。
太原理工大学毕业设计（论文）任务书第1页第2页第4页目录摘要......................................................................................................................... - 1 -一、概述 .................................................................................................................. - 3 -（一）能源与环保................................................................................................ - 3 -1.能源短缺................................................................................................... - 3 -2.环境污染................................................................................................... - 3 -3.温室效应................................................................................................... - 3 -（二）太阳能的特点 ............................................................................................ - 4 -（三）国内外太阳能应用的现状............................................................................. - 5 -（四）几种主要的太阳能发电装置.......................................................................... - 6 -1.塔式太阳能发电系统 ................................................................................... - 6 -2.聚光光伏发电系统 ...................................................................................... - 7 -3.碟式太阳能发电系统 ................................................................................... - 8 -（五）太阳能跟踪技术现状................................................................................. - 10 -（八）本章小结................................................................................................. - 22 -二、跟踪系统的设计构想及框架................................................................................. - 23 -（一）跟踪系统的设计要求................................................................................. - 23 -（二）跟踪系统的组成 ....................................................................................... - 23 -1.太阳能采集装置........................................................................................ - 24 -2.转向机构................................................................................................. - 24 -3.控制部分................................................................................................. - 25 -4.贮能装置................................................................................................. - 25 -5.逆变器.................................................................................................... - 25 -6.控制器.................................................................................................... - 26 -（三）太阳照射规律......................................................................................... - 26 -1.地球围绕太阳的运行规律........................................................................... - 26 -2.太阳高度角和方位角的确定........................................................................ - 27 -（三）本章小结................................................................................................. - 30 -三、机械部分的设计................................................................................................. - 31 -（一）整体框架的设计 ....................................................................................... - 31 -（二）减速装置的选型 ....................................................................................... - 32 -（三）驱动电机的选型 ....................................................................................... - 33 -（四）本章小结................................................................................................. - 34 -四、控制部分的设计................................................................................................. - 36 -（一）控制器.................................................................................................... - 36 -1.匹配系统................................................................................................. - 36 -2.并联调节器.............................................................................................. - 38 -3.串联调节器.............................................................................................. - 39 -（二）单片机的选型 .......................................................................................... - 40 -1.结构框图: ................................................................................................ - 40 -2.AT89C51的引脚 ..................................................................................... - 41 -（三）计时芯片的选型 ....................................................................................... - 45 -（四）步进电机驱动芯片的选型........................................................................... - 47 -（五）整体电路图的设计 .................................................................................... - 50 -（六）本章小结................................................................................................. - 50 -五程序部分的设计 .................................................................................................. - 51 -（一）流程图设计.............................................................................................. - 51 -（二）程序设计................................................................................................. - 53 -（三）本章小结................................................................................................. - 57 -结论与展望 ............................................................................................................. - 58 -参考文献 ................................................................................................................ - 59 -致谢....................................................................................................................... - 60 -外文文献 ................................................................................................................ - 61 -（一）原文....................................................................................................... - 61 -（二）翻译....................................................................................................... - 66 -摘要随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要，包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。
太阳能智能追光系统的设计毕业论文目录1绪论 (1)1.1 太阳追光系统的发展现状 (1)1.2 太阳能追光系统的设计思想 (1)1.3 太阳能智能追光系统的研究意义 (1)1.4 研究目标、研究容和拟解决的关键问题 (2)2硬件设计 (3)2.1 主控制器 (3)2.1.1 主控制器的选用 (3)2.1.2 控制器的介绍 (3)2.2 驱动元件 (4)2.2.1 直流电机与步进电机的比较 (4)2.2.2 步进电机控制原理 (5)2.3 输入模块 (6)2.3.1 电压比较器 (6)2.3.2 光敏电阻 (7)2.4 硬件结构框图与原理图 (9)2.4.1 系统整体结构框图 (9)2.4.2 整体硬件原理图 (10)3方案研究 (11)3.1 基于挡板的传感部分方案 (11)3.2 接收系统方案 (12)4系统软件设计 (14)5智能追光算法 (15)6仿真与实验调试 (19)6.1 Protues仿真 (19)6.1.1 仿真原理 (19)6.1.2 软件仿真及调试 (19)6.1.3 仿真结果 (20)6.2 实验调试 (20)6.2.1 硬件调试 (20)6.2.2 解决过程 (21)6.3 PCB制版 (21)结束语 (22)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A：程序清单 (26)附录B：电路原理图 (30)附录C： PCB图 (31)附录D：实物照片 (32)1绪论太阳能既是一次能源，又是可再生能源。
它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代，所以研究实现对太阳能的高效利用有重大意义。
1.1太阳能追光系统的发展现状目前对太阳进行跟踪的仪器有：单轴太阳能自动跟踪器，步进式太阳能自动跟踪，可自动跟踪的太阳灶，五像限法太阳自动跟踪仪，单轴液压式自动跟踪，极轴式跟踪。
不足之处:结构复杂，跟踪精度不高，不能全自动跟踪[1]。
1.2 太阳能追光系统的设计思想检测规划是追光系统的一个重要问题，它的目标是在一个光亮强度不同的环境中，为跟踪系统寻找太阳的具体位置。
一个重要的解决方法就是采用象限法，象限法就是把检测系统接收板分成四个象限，太阳光线从不同角度照射到接收板，检测元件感应光线强度不同[2]。
当考虑到元件误差时，跟踪系统与太阳实际位置可能会出现偏差。
定位步进电机的步进角，是太阳跟踪系统精确定位的一个基本问题，也可以说，太阳偏移一个微小的角度，步进转动角度应该与太阳偏移角度相等，这就要求步进电机的步进角要足够小。
1.3 太阳能智能追光系统的研究意义燃烧煤炭，石油等能源不仅污染环境，而且它们属于不可再生能源，照2003年的煤炭开采速度，中国的煤炭再开采80多年即将枯竭。
作为能源消耗大国，如何提高对太阳能利用率是解决能源危机的可行方法之一。
设计一个对太阳实现智能追光的系统，是提高太阳能利用率的根本方法。
本设计是集机电、光学，计算机，控制理论为一体的，体现了自动化专业与多学科相结合，相互渗透的特点。
本设计的太阳能智能追光系统充分的体现了节能的特点，所以太阳能智能追光系统是值得研究和实际运用的。
本设计的研究成功，对创建能源节约型，环境友好型社会具有较大的意义，也有较好的市场发展前景。
1.4 研究目标、研究容和拟解决的关键问题研究的目标：本设计主要是利用单片机知识，设计一个太阳能智能追光系统，其突破点在对太阳位置检测系统的设计、步进电机动作指令系统（与太阳同步偏移）的设计。
研究的关键问题：本设计需要重点研究的、关键的问题及解决的思路是太阳高度角跟踪的实现、太阳方位角跟踪的实现。
总体分析方案的设计：太阳控制系统总体方案的设计主要涉及到核心控制器和外围器件的选择和应用，外围零部件的选用，电源供电方案的确定等，这些因素的确定有益于系统开发初期具体方案的实施。
2硬件设计硬件元器件的选择，必须考虑到功能的实现、器件的适时性、价格和通用性等几个方面。
在电路的设计中，在实现所要求功能的基础上，尽量使电路简单。
2.1 主控制器2.1.1主控制器的选用本系统的主要控制器件采用STC 89C52单片机。
在51系列的单片机中，目前很流行一种含flash程序存储器的单片机。
因为有flash程序存储器，可以通过编程器十分方便的写代码或擦除代码，擦除次数达10000次以上，而且还提供了禁止读写两层技术，其空间大小从1KB到64KB不等，有的甚至更大。
这种芯片一般都提供了片上和在线修改的功能。
该系列的芯片，创建的有138B或256B的片RAM，当处理的数据不十分复杂时，一个芯片就组成了一个最小的单片机系统。
80C5X型单片机既节省了数据线和存储器等外围器件，缩小了嵌如式系统的体积，又提高了工作的可靠性、开发的方便性和程序的性，其价格也便宜。
基于以上原因和这次研究系统的实际情况，选择该系列89C52单片机作为太阳能追光系统的核心控制器件[3]。
2.1.2 控制器的介绍目前有许多种类的微控制器，微控制器的组成与一般的计算机相同，其动作也由程序来完成。
如图2.1所示的微处理器有输入、输出、存储、运算及控制功能，输入、输出仅由端口出入。
在存储器以外可以追加外部存储器。
如图虚线所包围的部分相当于一个微控制器。
图2.1 单片机的构成Figure 2.1 the composition of SCM微控制器在太阳能追光系统中完成的主要功能是：首先，把由光传感器取得的信号通过微控制器的输入端口读入。
然后，根据存储器所存储的程序进行运算、控制，再将结果作为信号从输出端输出。
输出信号通过电子电路使执行机构（电机）动作。
在上述过程中，微控制器与电气电路之间的桥梁被称为接口，其任务是通过输入输出端口实现信号的进出[4]。
微控制器根据写入存储器的程序产生不同的动作，而程序则是根据微控制器部的“0”和“1”所组合成的二进制数进行操作。
在电路中，二进制数“1”表示高电压状态，“0”表示低电压。
2.2 驱动元件2.2.1 直流电机与步进电机的比较直流电机是日常生活中广泛使用的一个电气产品，太阳能自动追光系统跟踪太阳这样的动作，需要能进行转动控制和立刻停止控制的电路，实际中通常采用微控制器和专用IC芯片。
单独使用直流电机尚不能达到精确的定位控制，只有将它与旋转编码器组合起来，才能实现精确的位置控制和速度控制。
步进电机是一种能够根据脉冲（通常为方波）控制转角和转速、并适合微控制器控制的电机。
步进电机是一种跟踪给定脉冲信号转动的电机。
因此，单纯向它施加电压是不会导致转动的。
步进电机能根据给定的脉冲信号实现精确的定位控制，而且即使在停止时也有制动转矩，这些特性对自动跟踪系统转动控制都是很有利的。
由于自动追光系统是随着太阳转动的，因为太阳离地球太远了，在很短时间，检测系统是感觉不到太阳在移动，需过一段时间才能感觉到太阳已经偏移原来位置，所以要求电机隔一段时间转一个角度后马上停下来。
综合上面对直流和步进电机的性能等进行的比较分析，我选用步进电机。
2.2.2步进电机控制原理步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。
四相四拍运行方式为AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A, 八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度。
图2.2 为步进电机驱动电路：图2.2 步进电机驱动电路Figure 2.2 stepper motor drive circuit28BYJ-48电气性能：1. 额定电压： 12VDC(另有电压：5V、6V、24V)2. 相数：43. 减速比：1/64(另有减速比：1/16、1/32)4. 步距角：5.625°/645. 驱动方式：4相8拍2.3 输入模块本设计的输入模块包括：电压跟随器，电压比较器和光敏电阻。
光敏电阻采集感光信号，通过电压跟随器，将信号传递到电压比较器进行比较，然后输入单片机进行处理。
2.3.1 电压比较器电压跟随器采用LM324，其显著特点是：输入阻抗高，而输出阻抗低。
起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用。
电压比较器采用LM339，在本设计中的作用为：用作模拟电路和数字电路的接口，利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。
比较器不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。
电压比较器输入是线性量，而输出是开关（高低电平）量。
LM339引脚如下：图2.3 LM339引脚图Figure 2.3 Application of LM339 pin diagram2.3.2 光敏电阻光敏电阻（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。
光照愈强，阻值愈低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
图2.4 光敏电阻特性曲线Figure 2.4 photosensitive resistance characteristic curve 表2-1为光敏电阻的参数：表2-1 几种CdS光敏电阻的参数Table 2-1 several CdS photoresistor parameters2.4硬件结构框图与原理图2.4.1系统整体结构框图图2.4 硬件结构框图Figure 2.4 hardware block diagram2.4.2整体硬件原理图图2.5 整体硬件原理图Figure 2.5 the overall hardware schematic3 方案研究3.1基于挡板的传感部分方案基于挡板的传感部分方案安装简单，对挡板的要求不高，所以选择此方案。
感光部分把光敏电阻分布在不同象限，通过挡光板将象限隔离，根据每个象限光敏电阻所传回数据的大小来判定感光状态，通过调整挡光板的高度将系统追光误差降低到5％以。
当太阳光移动时，挡板会把光敏电阻的一个或者几个挡住。
这样，通过单片机对光敏电阻电平的采样，对电压值进行比较，根据电平的变化，使单片机控制电机转动云台，使太阳能电池板重新垂直对准太阳[5]。
