【正文】 king system has four operating state:1 Normal (good weather conditions) under the Japanese track status。s intelligent solar tracking system. The solar tracking system in the pany39。s rotation, a fixed location relative to a particular solar photovoltaic systems, four seasons a year, every day the rising sun, the sun39。[5][M].北京：人民郵電出版社，2004。最后，我要特別感謝所有幫助過我的同學(xué)們，沒有他們的熱心幫助，沒有他們那些好的建議，我將很難如此順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。8 致 謝在這里我首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師劉海燕老師，她對每一項(xiàng)工作都認(rèn)真負(fù)責(zé)，對我時時處處細(xì)心指導(dǎo)。對系統(tǒng)的硬件的電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)連接，并按照預(yù)定的控制思想編寫了控制系統(tǒng)的軟件即程序部分，使得整個跟蹤裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽的主動式跟蹤。它是純數(shù)字控制電機(jī)，非常適合單片機(jī)控制。本文提出利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)太陽跟蹤控制的方案。具體說明一下方位和角度等等。 return 。最后返回采集到的數(shù)據(jù)。j 10。j 10。i++) { ab = 1。讀低兩位數(shù)據(jù)，ab左移1位，數(shù)據(jù)輸出先放入ab的第0位，然后時鐘管腳進(jìn)行一次高低變化，則一位數(shù)據(jù)傳送完畢。j 10。 abit0 = dout43。 for(i = 0。 ab = n 4。通道最高位放入1543中，準(zhǔn)備寫入。 clk43 = 0。int AD_1543(uchar n){ data uchar i,j。 case 8:j=0。break。j++。 case 4:Coil_BC1。break。j++。 } } else //反轉(zhuǎn) { switch(j) { case 0:Coil_DA1。break。i++。 case 5:Coil_CD1。break。i++。 case 1:Coil_AB1。時間間隔為定時器1的都定時時間。 TH1=0。 default:return 0。 switch(keyvalue) { case 0xfe:return 1。unsigned char KeyScan(void){ Unsigned char keyvalue。void DelayUs2x(unsigned char t){ while(t)。ET1=1。 }} 定時器1中斷初始化函數(shù)void Init_Timer1(void){使用模式1，16位定時器，使用|符號可以在使用多個定時器時不受影響 TMOD |= 0x10。 adc2= AD_1543(0X02)。 StopFlag=1。若值為1，則停止標(biāo)志置0，表示步進(jìn)電機(jī)起動；若值為2，則停止標(biāo)志置1，表示步進(jìn)電機(jī)停止。 uint adc2=0。4 太陽能跟蹤控制器軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖：Y開始定時器初始化鍵盤掃描NUM=1?步進(jìn)電機(jī)起動起動步進(jìn)電機(jī)停止兩路A/D采集adc1adc2步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)停止步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)adc1adc2NYNN是N 流程圖？ 太陽能跟蹤控制器程序設(shè)計(jì) 主函數(shù) 定義鍵值num，adc1和adc2作為A/D兩通道輸出結(jié)果，程序一開始進(jìn)行定時器1的初始化，即設(shè)置定時時間，打開總中斷和定時中斷。升速時，使脈沖頻率逐漸升高，降速時則相反。在單獨(dú)進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的演示時可以采用。： A/D采集電路原理圖單片機(jī)軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實(shí)現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機(jī)的設(shè)定，用同一種電路實(shí)現(xiàn)了多相步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；單片機(jī)的強(qiáng)大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機(jī)的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。：跟蹤器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器單片機(jī)傳感器信號處理A/D轉(zhuǎn)換器 硬件框圖 單片機(jī)供電電源通過7805穩(wěn)壓芯片和電容的濾波作用組成5V穩(wěn)壓電路主要給單片機(jī)供電，： 5V穩(wěn)壓電路原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 跟蹤器設(shè)計(jì)： 跟蹤器原理圖 A/D采集電路設(shè)計(jì)TLC1543三個控制輸入端CS,I/O,CLOCK,ADDRESS和一個數(shù)據(jù)輸入端DATAOUT遵循串行外設(shè)接口SPI協(xié)議，要求微處理器具有SPI接口。航天航空，軍事裝置，航海，交通設(shè)備中，單片機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛。在DDC 控制中適宜采用單片機(jī)。： LM358管腳圖 單片機(jī)控制系統(tǒng)方案單片機(jī)在控制過程應(yīng)用的特點(diǎn)是以控制理論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)自動化控制，所以一般有較明確的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)算法和較復(fù)雜的響應(yīng)過程，這主要是因?yàn)樵谶^程控制中對速度，時間，精度有嚴(yán)格的要求，特別是對過渡過程要求是十分嚴(yán)格的。輸入失調(diào)電流50nA。共模輸入電壓范圍寬，包括接地。15V) 。直流電壓增益高(約100dB) 。LM358內(nèi)部包括有兩個獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。本次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用惠斯通電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)化成電壓變化。同時，在現(xiàn)代自動控制及儀器儀表中，常利用電橋的這些特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試和控制?；诒敬卧O(shè)計(jì)的要求，我選用CDS光敏電阻GL3537，其暗阻是10K。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。技術(shù)指標(biāo)少介紹或不介紹。CS上升沿終止這個過程并在規(guī)定的延遲時間內(nèi)使DATA OUT引腳返回到高阻狀態(tài)，經(jīng)過兩個系統(tǒng)時鐘周期后禁止I/O CLOCK和ADDRESS端。I/O CLOCK從CPU 接收10時鐘長度的時鐘序列。CS為高電平時，I/O CLOCK、ADDRESS被禁止，同時DATA OUT為高阻狀態(tài)。S轉(zhuǎn)換時間），高精度（10分辨率，最大177。I/O CLOCK數(shù)據(jù)輸入/輸出提供同步時鐘，系統(tǒng)時鐘由片內(nèi)產(chǎn)生。 TLC1543為20腳DIP裝的CMOS 10位開關(guān)電容逐次A/D逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，引腳排列如圖1 所示。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比，我決定采用方案2。 ULN2003A 內(nèi)部邏輯圖 A/D轉(zhuǎn)換方案選擇方案一：并行輸出A/D轉(zhuǎn)換器，如ADC0809。本次設(shè)計(jì)中我就是采用這種方法。但由于晶體三極管的承載電流比較小，驅(qū)動能力受到限制，因?yàn)槭欠至⒃€(wěn)定性不敢保證，且體積比較大。永磁4相。步進(jìn)電機(jī)AIRPAX簡介本次設(shè)計(jì)采用APIRPAX步進(jìn)電機(jī)。其特點(diǎn)是：分辨率高，運(yùn)行平滑，故應(yīng)用范圍也很廣泛。如果以該勵磁方式控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。如果以該方式控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。其中全步勵磁方式又有一相勵磁和二相勵磁之分；半步勵磁又稱一二相勵磁。失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度。四相八拍運(yùn)行方式，即AABBBCCCDDDAA。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。步進(jìn)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)步進(jìn)電機(jī)是一個典型開環(huán)控制系統(tǒng)，其原理可由Error! Reference source not ：轉(zhuǎn)角脈沖分配器功率分配器輸出軸功率分配器輸入脈沖方向脈沖 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)框圖步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)：相數(shù)：電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰。下面介紹一下步進(jìn)電機(jī)的基本內(nèi)容。它具有快速啟，停能力在電機(jī)的負(fù)荷不超過它提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩時，可以通過輸入脈沖來控制它在一瞬間的起動和停止。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價格便宜，控制容易，但難以精確控制是其一大弱點(diǎn)。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 RST：復(fù)位輸入。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。表現(xiàn)在：主要控制參數(shù)通過設(shè)置寄存器變量來實(shí)現(xiàn)，修改方便；成本低廉，性能與相對簡單的太陽能跟蹤裝置系統(tǒng)匹配；數(shù)字化的控制系統(tǒng)，可以達(dá)到較高的精度，并有可能通過串行通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和模塊化處理；可處理多個中斷，系統(tǒng)運(yùn)行后可能出現(xiàn)以前沒有考慮到的特殊情況，相應(yīng)的擴(kuò)充政策十分簡單。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。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，提高了對太陽光能的利用率。第三步：根據(jù)所提出的控制策略設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，選擇合適的控制執(zhí)行部件及電機(jī)。 極軸式跟蹤 太陽能跟蹤控制器概念及原理本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)作為核心控制元件，通過將兩個光電傳感器采集到的信號經(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ALN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對太陽位置的跟蹤。，聚光鏡的一軸指向天球北極，即與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，故稱為極軸；另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。采用這種跟蹤方式，一天之中只有正午時刻太陽光與光采集面垂直，此時熱量最大；而在早上或下午太陽光線都是斜射。此類跟蹤控制的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，不受天氣影響，可靠性強(qiáng)。光電跟蹤靈敏度高，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便。 太陽能跟蹤控制器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前國內(nèi)外跟蹤太陽能的方法有很多，但不外乎采用這兩種方式：光電跟蹤和根據(jù)日運(yùn)動軌跡跟蹤：前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，后者是開環(huán)的程控系統(tǒng)。利用太陽能的關(guān)鍵是提高太陽能電池板采集太陽能的效率，太陽能電池板接受太陽光的直射，由此得到太陽最大光照強(qiáng)度，從而最大限度的采集太陽能。 C language。在設(shè)計(jì)中首先完成對該方案的仿真驗(yàn)證，而后主要通過編輯器，利用C語言編制程序，并完成程序設(shè)計(jì)，通過下載器將程序燒寫到單片機(jī)中。利用太陽能的關(guān)鍵是提高太陽能電池板采集太陽能的效率，太陽能電池板接受太陽光的直射，由此得到太陽最大光照強(qiáng)度，從而最大限度的采集太陽能。我國是一個太陽能資源較為豐富的國家，充分利用太陽能資源，有著深遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略意義。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，提高了對太陽光能的利用率。 MCU。我國是一個太陽能資源較為豐富的國家，充分利用太陽能資源，有著深遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略意義。因此太陽能電池板如能配合基于單片機(jī)的太陽能跟蹤控制器的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠跟蹤太陽的實(shí)時位置，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，有望在光伏發(fā)電中使用。作為偏差信號，經(jīng)放大電路放大，由伺服電機(jī)調(diào)整角度使跟蹤裝置對準(zhǔn)太陽完成跟蹤。視日運(yùn)動跟蹤原理：計(jì)算機(jī)現(xiàn)根據(jù)天文學(xué)中太陽運(yùn)行規(guī)律的公式計(jì)算出一天內(nèi)某時刻太陽高度角和方位角的理論值，然后運(yùn)行控制程序調(diào)整定日鏡裝置的高度和方位角，完成對太陽能的實(shí)時跟蹤。這三種都是單軸轉(zhuǎn)動的南北向或東西向跟蹤，工作原理相似。極軸式全跟蹤是一種雙軸跟蹤方式。這種跟蹤方式并不復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)上反射鏡的重量不通過極軸線，極軸支撐裝置的設(shè)計(jì)比較困難。第二步：根據(jù)所需要完成的任務(wù)選取控制芯片，并分析系統(tǒng)的軟硬件需求。通過將兩個光敏電阻采集到的信號經(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ALN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對太陽位置的跟蹤。 方案二：采用大規(guī)模可編程邏輯器件，如FPGA，CPLD但本題屬于控制類，F(xiàn)PGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物?？紤]到方案的可實(shí)行性和性價比，我們采用STC89C52 51單片機(jī)作為控制芯片，十分適用于太陽能跟蹤。： TC89C52 引腳圖STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read