【正文】 磁信號(hào)反向傳送，則該步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。假設(shè)每旋轉(zhuǎn)一圈需要200個(gè)脈沖信號(hào)來勵(lì)磁，可以計(jì)算出每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)能使步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)1,8度。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)：步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值和理論值的誤差，用百分比表示：誤差/步距角 100%。步距角：表示控制系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)步進(jìn)脈沖控制信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。目前常用的有二相，三相，四相，五相步進(jìn)電機(jī)。混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)分類步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR），和混合式（HB）。步進(jìn)電機(jī)的步距角和轉(zhuǎn)速只和脈沖頻率有關(guān)，和溫度，氣壓，振動(dòng)無關(guān)，也不受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。方案二：選擇步進(jìn)電機(jī)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 STC89C52主要功能模塊： 與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 STC89C52管角說明： VCC：供電電壓。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，以及上訴兩種方案的參照對(duì)比，我決定采用方案2。 FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。 方案論證 主控系統(tǒng)選擇 方案一：采用高性能嵌入式系統(tǒng)，比如ARM。第四步：根據(jù)軟硬件需求和芯片資源進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎幹瓶刂瞥绦颍瑢?shí)現(xiàn)精確跟蹤。該系統(tǒng)具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，且具有較好的抗干擾能力，提高了對(duì)太陽光能的利用率。工作時(shí)反射鏡面繞極軸運(yùn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向方向相反用以跟蹤太陽的視日運(yùn)動(dòng)；反射鏡圍繞赤緯軸作仰俯運(yùn)動(dòng)是為了適應(yīng)赤緯角的變化。單軸跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于入射光線不能始終與主光軸平行，收集太陽能的效果并不理想。缺點(diǎn)是在計(jì)算太陽角度的過程中會(huì)產(chǎn)生累積誤差，而且其自身無法消除，需要定期校正。但受天氣的影響較大，如果在稍長(zhǎng)時(shí)間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，太陽光線往往不能照到光電管上，導(dǎo)致跟蹤裝置無法對(duì)準(zhǔn)太陽，甚至引起執(zhí)行結(jié)構(gòu)的誤動(dòng)作。1．光電跟蹤目前，國內(nèi)常用的光電跟蹤有重力式，電磁式和電動(dòng)式，這些光電跟蹤裝置都使用光敏傳感器如硅光電管。目前太陽能電池板普遍采用半自動(dòng)單軸跟蹤方式和電池板固定朝南安裝的方式。 tracking。最后通過搭建硬件實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)跟蹤目標(biāo)。針對(duì)提高太陽能的利用率問題的研究，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的光電比較式太陽能自動(dòng)跟蹤控制器?；趩纹瑱C(jī)的太陽能跟蹤控制 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 摘要能源短缺問題是目前許多國家面臨的重要問題，太陽能作為一種清潔無污染的能源，有著巨大的開發(fā)前景。以AT89S52單片機(jī)作為核心控制元件，通過將兩個(gè)光電傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)過比較電路和A/D，將比較結(jié)果輸出至單片機(jī)，由單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)并輸出至ULN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽位置的跟蹤。關(guān)鍵詞：光電傳感器；單片機(jī)；C語言；跟蹤；步進(jìn)電機(jī)ABSTRACTEnergy shortage is an important issue facing many countries, solar energy as a clean and nonpolluting energy, has great development prospects. Ours is a country rich in solar energy resources are more full use of solar energy resources, energy strategy has farreaching significance. Use of solar energy is the key to increase solar collection efficiency of solar energy panels, solar panels receiving direct sunlight, thereby obtaining the maximum solar illumination intensity, so as to maximize solar collection. For the problem of improving the utilization of solar energy research, design a microcontrollerbased photovoltaic solar automatic tracking controller parison. The AT89S52 microcontroller as the core control elements, by two photoelectric sensor to the signal through the parison circuit and A / D, will pare the results to the MCU, the MCU analytical processing data and output to the ULN2003A to control the fiveline fourphase stepper motor to achieve the position of the sun tracking. The system has the advantages of low cost, and has good antijamming capability, improved the utilization of solar energy. Finished first in the design simulation of the program, and then mainly through the editor, using C language programming, and plete the program design, by downloading device will be programmed into the microcontroller. Finally, to achieve the prebuilt hardware experiments designed to track the target. Keywords: photoelectric sensor。 stepper motor目錄1 緒論 3 太陽能跟蹤的背景及意義 3 太陽能跟蹤控制器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 3 太陽能跟蹤控制器概念及原理 3 太陽能跟蹤控制器的研究?jī)?nèi)容與過程 32 太陽能跟蹤控制器設(shè)計(jì)方案 3 功能描述 3 方案論證 3 主控系統(tǒng)選擇 3 電機(jī)選擇 3 步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁方案選擇 3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇 3 A/D轉(zhuǎn)換方案選擇 3 跟蹤器方案設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)控制系統(tǒng)方案 33 太陽能跟蹤控制器硬件電路設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)組成原理 3 單片機(jī)供電電源 3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 3 跟蹤器設(shè)計(jì) 3 A/D采集電路設(shè)計(jì) 3 34 太陽能跟蹤控制器軟件設(shè)計(jì) 3 程序流程圖 3 太陽能跟蹤控制器程序設(shè)計(jì) 3 主函數(shù) 3 定時(shí)器1中斷初始化函數(shù) 3 延時(shí)函數(shù) 3 按鍵掃描函數(shù) 3 定時(shí)器1中斷子程序控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn) 3 TLC1543采集函數(shù) 35 太陽能跟蹤控制器調(diào)試 36 結(jié)論與展望 38 致 謝 3參考文獻(xiàn) 3附錄A 英文原文 3附錄B 中文翻譯 3太陽能跟蹤系統(tǒng) 3附錄C proteus仿真圖 3附錄D 程序 3461 緒論 太陽能跟蹤的背景及意義能源短缺問題是目前許多國家面臨的重要問題，太陽能作為一種清潔無污染的能源，有著巨大的開發(fā)前景。這些方法存在的缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換效率較低、跟蹤適應(yīng)能力弱、跟蹤精度低。在這些裝置中，光電管的安裝靠近遮光板，調(diào)整遮光板的位置使遮光板對(duì)準(zhǔn)太陽，硅電池處于陰影區(qū)，當(dāng)太陽西移時(shí)遮光板的陰影偏移，光電管受到陽關(guān)直射輸出一定值的微電流。2. 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤根據(jù)跟蹤系數(shù)的軸數(shù)，視日運(yùn)動(dòng)軌跡系統(tǒng)可分為單軸和雙軸兩種。(1)單軸跟蹤單軸跟蹤一般采用：1傾斜布置東西跟蹤；2焦線南北水平布置，東西跟蹤；3焦線東西水平態(tài)置，南北跟蹤。(2)雙軸跟蹤如果能能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽就可以獲得最大的太陽能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求設(shè)計(jì)的。通常根據(jù)季節(jié)的變化定期調(diào)整。 太陽能跟蹤控制器的研究?jī)?nèi)容與過程第一步：分析太陽跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)分析及可能的工作狀態(tài)，提出合理的控制策略。2 太陽能跟蹤控制器設(shè)計(jì)方案 功能描述本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)作為核心控制元件，跟蹤器由兩個(gè)光敏電阻組成的電路板搭成45度結(jié)構(gòu)，并由步進(jìn)電機(jī)控制底座轉(zhuǎn)動(dòng)。如果采用此方案，可以很好的解決數(shù)據(jù)處理和控制功能，但是ARM價(jià)格昂貴且本科階段很少接觸，在短時(shí)間內(nèi)完成困難比較大。方案三：采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。具體采用STC89C52控制芯片，下面介紹一下STC89C52。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 GND：接地。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是可以精確控制電機(jī)選擇步數(shù)和角度，缺點(diǎn)就是力矩比較小，容易失步，而且價(jià)格比較昂貴。因此，步進(jìn)電機(jī)多應(yīng)用在需要精確定位的場(chǎng)合。永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，或15度。它又分為兩相和五相， 。電機(jī)相數(shù)不同，其步進(jìn)角也不同。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，這個(gè)步距角可稱為“電機(jī)固有步距角“，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電壓下，在不加載負(fù)載的情況下能夠直接起動(dòng)的最大頻率。方案一：在每一瞬間，步進(jìn)電機(jī)只有一個(gè)線圈導(dǎo)通，每送一個(gè)勵(lì)磁信號(hào)，這是三種勵(lì)磁方式中最簡(jiǎn)單的一種。方案二：在每一瞬間，步進(jìn)電機(jī)有兩個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通，每送一個(gè)勵(lì)磁信號(hào)。方案三：一二相勵(lì)磁:為一相勵(lì)磁與二相勵(lì)磁交替導(dǎo)通的方式。若勵(lì)磁順序方向傳遞，則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。繞組內(nèi)阻：。： 一二相勵(lì)磁順表STEPABCD1100021100301004011050010600117000181001 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇 方案一：通過晶體三極管等分立元件搭H橋。方案三：采用集成芯片，ULN2003A。 ULN2003A簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)模塊中使用的驅(qū)動(dòng)芯片為 ULN2003A，它是由七對(duì)[6]達(dá)林頓管組成的，是集電極開路輸出的功率反相器，并且每個(gè)輸出端都有一個(gè)連接到共同端（COM）的二極管，為斷電后的電機(jī)繞組提供一個(gè)放電回路，起放電保護(hù)作用。方案二：串行輸出A/D轉(zhuǎn)換器，如TLC1543。 TLC1543簡(jiǎn)介[5]TLC1543美國TI司生產(chǎn)的多通道、低價(jià)格的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ADDRESS（17腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，是一個(gè)1的串行地址用來選擇下一個(gè)即將被轉(zhuǎn)換的模擬輸入或測(cè)試電壓。片內(nèi)設(shè)有采樣保持電路，在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC（19腳）輸出