控制系统的设计
本次设计的系统需要在东西、南北两个方向上对太阳光照射角进行跟踪，跟踪方式可由太阳照射规律进行设计。跟踪系统需要单片机通过对时间进行判断、比较和提取，再按照不同的时间控制步进电机使太阳能电池板进行相应的角度改变，其中时间方面选用一款计时芯片进行自动计算，同时需要选用一款步进电机驱动芯片来把单片机与步进电机联系起来。
因此在本章中将在精确、实用、高性价比等的要求下，对单片机、计时芯片以及步进电机驱动芯片进行选型，然后利用所选择的部件连接出控制电路图，即得到了本次设计中的控制部分。
图1 控制部分结构
（一）控制器
太阳能电池板与蓄电池之间需要控制器进行连接，以控制在不同的情况下蓄电池的充放电情况。如夜间、阴雨天等情况下太阳能电池板无法提供电能，此时即需要控制器阻止蓄电池向电池板放电。因此，在本系统中，控制器是必不可少的器件。
匹配系统
这是一个串联二极管的系统，如图2所示。该二极管常用硅PN结或肖特基二极管，以阻止蓄电池在太阳低辐射期间向光伏方阵放电。
图2 完全匹配系统电路图
蓄电池充电电压在蓄电池接收电荷期间是增加的。光伏方阵的工作点如图
3所示。随着电压的减少，工作点从a点移向b点。必须先选好a点和b点之间的工作电压范围，以确保光伏方阵和蓄电池特性的最佳匹配。
这种充电控制系统的问题是，光伏方阵在变化的太阳辐射条件下，其工作曲线是不确定的。采用这种系统设计，蓄电池只能在太阳高辐照度时达到满充电，而在低辐照度时将减少方阵的工作效率。电
流
/A 电压/V
太阳实际位置
图3 光伏方阵供给蓄电池的电流随蓄电池电压的变化
并联调节器
这是目前用于光伏发电系统的最普遍的充电调节电路，一般是使用一台并联调节器以使充电电流保持恒定，如图4所示。
调节器根据电压、电流和温度来调节蓄电池的充电。它是通过并联电阻把晶体管连到蓄电池的并联电路上实现过充电保护的。通常调节器用固定的电压门限去控制晶体管开关的接通和切断。通过并联分流的电能可用于辅助负载的供电，以充分利用光伏方阵的输出电能。
图4 并联调节系统
串联调节器
如图5所示，在串联调节器中，蓄电池两端电压是恒定的，而其电流随串联晶体管调节器变化着，这种晶体管调节器通常是一个两阶段调节器。串联晶体管代替了所需的串联二极管。
图5 串联调节系统
（二）单片机的选型
在本控制中的单片机部件选择ATMEL公司生产的AT89C51型单片机。AT89C15是一种低功耗、高性能的8位单片机，它采用CMOS工艺和高密度非易失性存贮器（NURAM）技术，而且引脚和指令系统都与MCS一51兼容。。AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可以很好的满足本系统的设计要求。
结构框图:
AT89C15的结构框图如图6所示。它具有如下的主要特征:
（1）4KB可改编程序的Flash 存贮器(可擦写100次)
（2）全静态工作频率0Hz一24MHz
（3）三级程序存贮器保密
（4）128字节内部RMA
（5）32条可编程I/O线
（6）2个16位定时器/计数器
（7）6个中断源
（8）可编程全双工串行通道
（9）片内时钟震荡器
图6 AT89C51的结构
AT89C15是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件选择的省电方式，即空闲方式和掉电方式。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作.在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保持内部RAM 的内容，直到下一次硬件复位为止。
AT89C51的引脚
AT89C51引脚采用双列直插式封装(DIP)或方形封装。双列直插式封装的如图
7所示，共有40个引脚，下面将对这些引脚进行说明。
