【正文】 ............... 40 : ............................................................................................................................ 40 的引腳 ................................................................................................................... 41 （三）計時芯片的選型 .................................................................................................................. 45 II （四）步進電機驅(qū)動芯片的選型 .................................................................................................. 47 （五）整體 電路圖的設(shè)計 .............................................................................................................. 50 （六）本章小結(jié) .............................................................................................................................. 50 五 程序部分的設(shè)計 ................................................................................................................................ 51 （一）流程圖設(shè)計 .......................................................................................................................... 51 （二）程序設(shè)計 .............................................................................................................................. 53 （三）本章小結(jié) .............................................................................................................................. 57 結(jié)論與展望 .............................................................................................................................................. 58 參考文獻 .................................................................................................................................................. 59 致謝 ......................................................................................................................................................... 60 外文文獻 .................................................................................................................................................. 61 （一）原文 ...................................................................................................................................... 61 （二）翻譯 ...................................................................................................................................... 66 1 摘要 隨著以常規(guī)能源為基礎(chǔ)的能源結(jié)構(gòu)隨著資源的不斷耗用將越來越適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要，包括太陽能在內(nèi)的可再生資源將會越來越受到人們的重視。利用潔凈的太陽光能，以半導(dǎo)體光生伏打效應(yīng)為基礎(chǔ)的光伏發(fā)電技術(shù)有這十分廣 闊的應(yīng)用前景。 本設(shè)計嘗試設(shè)計一種能夠自動跟蹤太陽光照射角度的雙軸自動跟蹤系統(tǒng)以提高太陽能 電池的光 電轉(zhuǎn)化率。該系統(tǒng)是以單片機為核心，利用太陽軌道公式進行太陽高度角及方位角計算，并利用 計時芯片以及 步進電機驅(qū)動雙軸跟蹤系統(tǒng)， 使 太陽能電池板始終垂直于太陽入射光線，從而提高太陽能的吸收效率。 目前本設(shè)計僅通過簡單的計算公式得到的數(shù)據(jù)，對東西向進行每小時一次的角度改變，南北向進行每天一次的角度改變，再通過單片機的判斷進行每晚的東西向回歸控制以及每半年的南北向跟蹤方向的改變控制。 由于時間及作者目前的知識限制，跟蹤系 統(tǒng) 只是 進行粗略的角度跟蹤，有較大誤差，今后如有機會再進行改進。 關(guān)鍵字： 太陽能電池 太陽照射角 自動跟蹤 單片機 步進電機 2 Abstract With the conventinuous consumption of resources , the conventional enenrgybased energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeingup the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on the photovoltaic effect has a very bord application prospect. In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light electricity conversion efficiency. The system is based on singlechip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dualaxis stepper motor driven tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy. At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the eastwest to the point of view will be changed once an hour, the northouth perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the northsouth change in control. Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future. Keywords: solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically singlechip Stepping motor 3 一 、 概述 （一） 能源與環(huán)保 隨著時代的前進，人類社會和經(jīng)濟的發(fā)展速度日益增加，但是與此同時人類社會的負擔(dān)和責(zé)任也隨之增加。能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，社會經(jīng)濟發(fā)展得越快，人類對能源的需求就越大，利用能源時可能對環(huán)境造成較大程度的破壞。目前世界的主要能源是由吸收太陽能的植物經(jīng)億萬年的演化積累而形成的化石能源，如煤炭、石油、天然氣等。正是由于上述原因，世界能源問題日益嚴峻，表現(xiàn) 在如下方面： 世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，據(jù)統(tǒng)計近 10 年內(nèi)化石燃料 (煤、石油與天然氣等 )能量消耗增加了近 20倍，預(yù)計今后十年化石燃料的用量將翻一番，但全球己探明的石油儲量只能用到 2050年，天然氣也只能延續(xù)到 2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。 由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量，局部地區(qū)形成酸雨，嚴重污染水土。 化石能源的利用產(chǎn)生大量的溫室氣體而導(dǎo)致溫室 效應(yīng)，引起全球氣候變化。這一問題己提到全球的議事日程，有關(guān)國際組織己召開多次會議，限制各國 COZ等溫室氣體的排放量。能源問題關(guān)系到經(jīng)濟是否能夠可持續(xù)發(fā)展。一次能源的日益枯竭，已引起全世界的極大關(guān)注?，F(xiàn)在人們常用的一次能源有煤炭，石油，原子能等。占人們能源消費的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再生的。據(jù)有關(guān)資料顯示 :石油儲量的綜合估算，可支配的化學(xué)能源的極限大約為 1180一 1510億噸，以 1995年世界石油的年開采量 32億噸計算，石油儲量大約在 2050年左右宣告枯竭 。天然氣儲備估計在 13180~152900兆立方米，年開采量維持在 2300兆立方米，將在 57一 65年內(nèi)枯竭 。煤的儲量約為 5600億噸， 1995年煤炭開采量為 3億噸，可以供應(yīng) 169年 。鈾的年開采量目前為每年 6萬噸，根據(jù) 1993年世界能源委員會的估計可維持到 21世紀 30年代中期，核聚變在 2050年前沒有實現(xiàn)的希望。能源短缺的形勢很嚴峻，當(dāng)前世界多數(shù)國家對能源問題都很重視。新能源技術(shù)及節(jié)能技術(shù) 4 在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。太陽能、綠色生物能、燃料電池、海洋能等新能源的研究與應(yīng)用為人們描繪出希望。其中太陽能應(yīng)用技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢在全世界蓬勃發(fā)展，使人們在能源危機的 焦慮中，感到不少欣慰。 （二） 太陽能的特點 太陽是一個巨大的能源，萬物生長都要依靠太陽，地球上絕大部分能源歸根究底是來自太陽的。煤炭，石油都是古時候由動物或植物存儲下來的太陽能。全世界人們一年所用的各種能量之和也只有到達地球表面的太陽能的數(shù)萬分之一，因此利用太陽能的潛力是十分大的。而相對于日益枯竭的化石能源來說，太陽能似乎是未來社會能源的希望所在。 太陽輻射能與煤炭，石油，核能相比較。有如下的優(yōu)點 : “無限性” 太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用能量巨大。太陽放射的總輻射能量大約是 X 1021 kW，極其巨大的。其中到達地球的能量高達 X 1011kW,穿過大氣層到達地球表面的太陽輻射能大約為 。在到達地球表面的太陽輻射能中，到達地球陸地表面的輻射能大約為 X 1013kW，相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)消耗的各種能源所