【正文】 序，經(jīng)過反復(fù)運行和調(diào)試，實現(xiàn)單片機對步進(jìn)電機的控制。當(dāng)兩個傳感器都檢測到閾值以上的光線時電動機就會停止運動，從而實現(xiàn)太陽能電池板對光線的跟隨功能。 X 軸電動機正轉(zhuǎn) Y 軸電動機反轉(zhuǎn) SETB ENB SETB MX1 CLR MX2 CLR MY1 SETB MY2 RET GB2: CJNE A,03H,GB3 SETB ENA 。 定義變量 MY1， Y 軸電動機控制端 1 MY2 EQU 。下圖 A/D轉(zhuǎn)換模塊： 圖 A/D轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換模塊子程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP BINT1 MAIN: MOV R0,30H MOV R4,08H ； 8 路模擬信號 MOV R2,00H 開 始初 始 化等 待 ， 中 斷A / D 轉(zhuǎn) 換返 回8 路 是 否 轉(zhuǎn) 換 完輸 入 數(shù) 據(jù)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 22 SETB EA SETB EX1 SETB IT1 MOV DPTR,7FFFFH MOV A,R2 MOVX DPTR,A HERE:SJMP HERE BIT1:MOVX A,DPTR ； 輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R0,A INC R0 INC R2 MOV A,R2 MOVX DPTR,A DJNZ R4,LOOP CLR EX1 ； 8 路輸入轉(zhuǎn)換結(jié)束 LOOP:RETI 3)系統(tǒng)掃描四路 A/D 輸入，采樣數(shù)據(jù) 后 進(jìn)行判斷 X 軸和 Y 軸電機運轉(zhuǎn)情況。 定義變量 LDR2，光線傳感器 2輸入 SD1: JB LDR2,SD3 。下圖 。 在每次定時器 T1中斷時，系統(tǒng) 都檢查控制字。光電傳感器誤差信號超出死區(qū)也應(yīng)視為異常情況。當(dāng)光敏三極管受到不同光照時阻值不同。 VREF(+), VREF()是轉(zhuǎn)換參考電壓。 2128是 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 , 21是最高位 ,28是最低位。其封裝及引腳如圖 。 ：傳感器轉(zhuǎn)換后的電壓或電流信號都很弱，在進(jìn)入 A/D轉(zhuǎn)換前需要進(jìn)行信號放大，以滿足 A/D對輸入信號的要求。 表 液晶顯示器的信息 基本特性 參數(shù) 低電源電壓 VDD:++ 顯示分辨率 128 64 點 漢字字庫 提供 8192 個 16 16 點陣漢字 (簡繁體可選 ) 點陣字符 內(nèi)置 128 個 16 8 點陣字符 時鐘頻率 2MHZ 顯示方式 STN、半透、正顯 驅(qū)動方式 1/32DUTY， 1/5BIAS 背光方式 側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/51/10 通訊方式 串行、并口可選 內(nèi)置電路 內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 工作溫度 0℃ +55℃ ,存儲溫度 : 20℃ +60℃ 功能：通過單片機輸出的電機反饋信號使 LCD 顯示器顯示出步進(jìn)電 機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。 所以我們選用的是 LED液晶顯示器 ，型號 ： FYD128640402B。 按鍵設(shè)計 本系統(tǒng)中鍵盤的作用是調(diào)整。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 14 圖 脈沖信號 由上圖我們可以得到每轉(zhuǎn)動一個角度所需要的脈沖信號，如需連續(xù)轉(zhuǎn)動，單片機只需依次向 L298N輸出上述信號即可。詳細(xì)硬件連接示意圖如下圖 ： 圖 步進(jìn)電機驅(qū)動電路 采用 L298驅(qū)動芯片 組成驅(qū)動電路，可以通過控制中心輸出的高低電平對電動機的方向進(jìn)行控制，并且可以通過 PWM波直接控制電動機的速度。我們選的是兩相混合式步 進(jìn)電機，型號是 56BYG250B0241，步距角 ，相電流 ，保持轉(zhuǎn)矩 *m，轉(zhuǎn)動慣量 180g*cm178。 該電路采用恒壓橋式驅(qū)動芯片 L298N。 (2)控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機 就反轉(zhuǎn)。脈沖數(shù) (PULSE)與移動量間的關(guān)系式如下： 位置移動量 (176。 （ 2）由于 RPM與 PPS的單位不同，所以于轉(zhuǎn)換的過程中要先將 PPS的秒鐘乘以 60變?yōu)榉昼姟? 所以步進(jìn)電機系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器、位置傳感器，即能依照脈沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來做到速度及位置的控制。 步進(jìn)電機在單單僅給予電壓時，電機是不會動作的，必須由脈沖產(chǎn)生器提供位置 (脈波數(shù) )、速度的脈沖信號指令，以及驅(qū)動器驅(qū)動電流流過電機內(nèi)部線圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機運轉(zhuǎn)。為一整步 ,而在八拍驅(qū)動模式下 N 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 =8,θs =176。N 步進(jìn)電機驅(qū)動電路設(shè)計 兩相混合式步進(jìn)電機 A、 B兩個繞組中的通電狀態(tài)每經(jīng)過一個循環(huán) ,步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個齒距角 θ， θ的大小與步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)有關(guān)，即： θ=360176。晶振為 6MHZ,R2為 200Ω。 RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（ 2個機器周期），單片機就可以進(jìn)行復(fù)位操作。如下圖 。當(dāng)振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 平將使單片機復(fù)位。圖中電容 C1和 C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 5～ 30pF，典型值為 30pF。采用外部振蕩信號源源時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。 單片機主要組成 CPU系統(tǒng)： 8位 CPU,含布爾處理器；時鐘電路；總線控制邏輯。在片內(nèi)程序存儲其的配置上，該系列的單片機有三種形式：掩膜ROM、 EPROM、 ROM Less（無片內(nèi)程序存儲器）。 文中所述系統(tǒng)為地平坐標(biāo)系的雙軸自動跟蹤控制系統(tǒng)，因此 采用雙坐標(biāo)步進(jìn)電機控制，雙坐標(biāo)步進(jìn)電機控制就是在 X軸方向控制 1臺步進(jìn)電機，在 Y軸方向控制 1臺步進(jìn)電機。系統(tǒng)的硬件主要有控制器單片機，電機驅(qū)動模塊，顯示模塊，鍵盤等模塊組 成的。數(shù)碼管多時連線也會隨之復(fù)雜。 顯示器 的選擇 本系統(tǒng)顯示器主要顯示的是傳感器檢測到的信號，可選用以下方案： 方案一： FYD128640402B是一種具有 4位 /8位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形 LCD液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 128 64, 內(nèi)置 8192個 16*16點漢字，和 128個 16*8點 ASCII字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。 在測試光敏電阻與硅光電池時，發(fā)現(xiàn)光源的距離限制了兩者的應(yīng)用范圍。 方案四：光敏三極管。 方案二：硅光電池。根據(jù)上述將 Vx， Vy進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入單片機。 傳感器的選擇 當(dāng)光軸對準(zhǔn)太陽時，光斑的中心在光軸上。 5） 最高運行頻率 運行頻率是指電動機在額定狀態(tài)下逐升速，達(dá)到不失步的連續(xù)工作頻率。若控制脈沖頻率大于啟動頻率，則電機會出現(xiàn)失步，不能正常工作。 表 21 步進(jìn)電機的啟動轉(zhuǎn)矩 項目 數(shù)據(jù) 運行方式 相數(shù) 3 4 5 6 拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 12 Tq/Tjmax 3） 動態(tài)轉(zhuǎn)矩和距頻特性 在不同頻率下步進(jìn)電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩。采用不同的運行方式和增加步進(jìn)電機相數(shù)可以提高最大啟動轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩越大，自鎖力越大，靜態(tài)誤差越小。當(dāng)電動機軸上外加一個負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子則要產(chǎn)生一個抗衡負(fù)載的電磁力矩，此時轉(zhuǎn)子相對于定子按一定方向轉(zhuǎn)動一個角度，該角度稱之為失調(diào)角。在實際使用中，常以累計誤差表示步距角精度。 z 步進(jìn)電機的性能指標(biāo) 1) 步距角精度（ Δα） 在討論步距角精度之前 ,先介紹步距角的概念。 方案二：直流減速電機。 （ 3）是輸出轉(zhuǎn)角的精度高，無積累誤差。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機，當(dāng)負(fù)載加大時就會出現(xiàn)速度下降的情況，步進(jìn)電機使用時對速度和位置都有嚴(yán)格要求。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。功能雖多， 但是很多都用不到，其電壓范圍?。唤Y(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，不太適合 通過比較本系統(tǒng)選取 AT89C51 系列較合適，即選取方案一。 方案二： MSP430F149 系列單片機是 16 位低 功耗的單片機，具有良好的性能。在閑置模式下， CPU 停止工作。 方案 選擇 主控芯片的選擇 本設(shè)計是基于單片機為控制核心的設(shè)計，因此要選擇一個 主控芯片來處理數(shù)據(jù)和控制操作，主要考慮以下兩種方案： 方案一： AT89C51 單片機 是一種低功耗且?guī)?4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器， 它采用 CMOS 工藝和高密度非易失性存貯器技術(shù)，而且引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。當(dāng)光照強度達(dá)到上限值時，實行密跟蹤。每 2個微型光電池之間就有一個中間位置，所以共有 N1 個這樣的位置，這樣 N 路常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 4 微型光電池共能判別 2N1 個太陽方位。在光信號斷續(xù)變化的場合，也可以把光電池作為電壓源使用。如果光線變暗，則光敏器件阻值增大，達(dá)到翻轉(zhuǎn)閾值后單穩(wěn)輸出端出現(xiàn)高電平，單片機的 和 接收到這個高電平就知道太陽能電池板光線不足。因此電池組件要盡可能的跟隨太陽的運動，這樣才能獲得充足的陽光，高效的利用太陽能。其依據(jù)光照度的變化、大小來判斷光源的位置，并將光源運 動分解為水平和豎直方向的二維運動，借以來控制水平電機與豎直電機的旋轉(zhuǎn)角度。在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮實際情況，注意 系統(tǒng)的功耗問題 ， 采用分層控制，具體的地理位置 ，實際的施工操作等。設(shè)計完成后利用軟件對系統(tǒng)進(jìn)行編譯和調(diào)試，以保證設(shè)計的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)設(shè)計要求主要是對太陽光角度的計算與光強檢測系統(tǒng)的設(shè)計，此部分需參考資料來獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)方便電池板的安裝。本設(shè)計注重對單片機的使用、太陽能光電轉(zhuǎn)換原理的應(yīng)用與光敏傳感 器的工作原理和應(yīng)用。該系統(tǒng)既能 自動根據(jù)太陽光方向來調(diào)整太陽能電池板組件的方向使其正對光源，又能邊跟蹤邊自動記憶和更正不同時間的坐標(biāo)位。用四個 光敏三極管 3DU5 組成 光敏傳感器來檢測光源的位置，并將其檢測到的信號放 大傳給單片機 AT89C51。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排： 時間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 20xx0519~20xx0526 在老師指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計的選題 20xx0527~20xx0615 完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，并填寫開題報告 20xx0616~20xx0630 完成開題報告 20xx071~20xx0725 完成第二章內(nèi)容 :系統(tǒng)方案設(shè)計 20xx0726~20xx0820 完成第三章內(nèi)容 :設(shè)計方案的比較 20xx0821~20xx0911 完成第四章內(nèi)容 :系統(tǒng)硬件設(shè)計 20xx0912~20xx0928 完成第五章內(nèi)容 :系統(tǒng)軟件設(shè)計 20xx0929~20xx1025 完成第六章內(nèi)容并交于老師修改 20xx1014~20xx118 修改初稿 20xx1116~20xx1120 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計 目錄 摘要 Abstract 第 1 章 前言 ................................................................................................................... 1 本設(shè)計的意義及目的 ........................................................................................... 1 本設(shè)計的主要內(nèi)容 .............