【正文】 從復位開始到退出復位狀態(tài)要經(jīng)過一個延時；該延時隨著 VDD 上升時間的增大而減小（ VDD 上升時間被定義為 VDD 從 0V 上升到VRST的時間）。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 S C L K7R S T5X12X23GND4V C C 18V C C 21I / O6U 41D S 1 30 2B T 413V5VP 0 . 3P 0 . 2C 41C 42Y 4132 . 76 8K H ZP 0 . 1 圖 外部時鐘電路 復位電路 外部復位。 DS1302 與單片機的通信僅需三根線即 SCLK（串行時鐘線）、 I/O（數(shù)據(jù)線）、 RST（復位線）。所以我們并不需要采用高速的并行時鐘，而采用一般的 串 行時鐘就可以滿足要求了，這樣可以節(jié)省單片機的I/O 口以備他用。電源電壓模塊圖見圖 . IN1 OUT 3GND2U 2 1M C 7 8 M 0 5 A C TV I N3GND2VOUT1U 2 2A S 1 1 7C 2 20 . 3 3 u fC 2 30 . 1 u fC 2 60 . 1 u f5VD C 1 2 VC 2 11 0 0 u fC 2 41 0 0 u fC 2 51 0 u f3V IN10S H D N5VL11GND1GND8GND9GND12GND16P G N D13P G N D14P G N D15LX2LX3LX4FB7C O M P6U 3 1M A X 6 1 8 E E EC 3 21 u fC 3 34 . 7 u fC 3 65 6 p fC 3 41 1 0 u fD C 1 2 VD 3 1 24R 3 11 5 0 kR 3 21 0 kC 3 55 0 u fC 3 11 0 0 u fL 3 13 4 u h 圖 電源電壓 MAX618 芯片輸出電壓的大小由 R31 和 R32 的阻值決定。開路 電壓≥ 550mv。 光電池的開路電壓是指當光電池外接電阻為無窮大時，該電阻上所測 得的電壓即為開路電壓。測量光電池的生要功能是作為光電探測用，對它的要求是線性范圍寬、靈敏度高、光譜響應合適、穩(wěn)定性好、壽命長，它被廣泛地應用在光度、色度、光學精密計量和測試中。信號采集處理電路如圖 。 非正常情況下：如果是陰天，光電傳感器檢測到的兩電壓信號相等，所以輸出的電壓差信號為零，這時可用軟件實現(xiàn)時鐘優(yōu)先。這樣能在任何 氣候西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。在這些裝置中，光電管的安裝靠近采光板，調(diào)整采光板的位置使采光板對準太陽、硅光電池處于陰影區(qū) ； 當太陽西移時采光板的陰影偏移，光電管受到陽光直射輸出一定值的微電流，作為偏差信號，經(jīng)放大電路放大，由伺服機構調(diào)整角度使跟蹤裝置對準太陽完成跟蹤。②焦線南北水平布置 ,東西跟蹤；③焦線東西水平布置 ,南北跟蹤。及 +30176。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 圖 傾斜面有關幾何角度 b. 角度之間的關系和有關公式 采光組件所獲得的太陽輻射量主要取決于太陽入射角θ，而θ是太陽赤緯角δ、太陽時角ω、地理緯度φ、采光組件傾斜角β、采光組件方位角γ和的函數(shù)，它們的具體關系是 : () 其中太陽赤緯角δ可由 Cooper 方程式 ()近似計算： n：一年中的天數(shù)，如：在春分， n=81，則δ =0。 太陽高度角α和太陽方位角γ s:從地面某一觀測點向太陽中心作一條射線，該射線在地面上有一投影線，這兩條線的夾角α叫做太陽的高度角。均勻地增 加到 360176。 a. 地平坐標系 以地平圈為基本圈，天頂為基本點，南點為原點的坐標系叫做地平坐標系，如圖 所示。在自轉的同時。 課題的主要類容 因光伏電池的輸出特性受外界因素影響較大，如何對光伏系統(tǒng)進行有效控制使其能夠工作在最佳的狀態(tài)，有效的利用太陽能，從而能夠產(chǎn)生更多的電能，是一個非常重要的課題。 20xx 年 2 月美國亞利桑那大學推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結構，結構緊湊，重量輕。解決這一問題應從兩個方面入手，一是提高太陽能設備的能量轉換率，二是提高設備的 能量接收效率，前者屬于能量轉換領域，還有待研究，而后者利用現(xiàn)有的技術則可解決。近來在這方面的研究有所增加，人們期盼出現(xiàn)突破性的進展 。 光化學轉換 。這種途徑雖最古老，但發(fā)展的最成熟、普及性最廣、工業(yè)化程度很高?？磥?，在我國加快采用太陽能是有很好的基礎的。 我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展從 20 世紀 50年代開始研究，到 70 年代開展空間應用和地面應用，光伏產(chǎn)業(yè)初步形成實際上是從 20 世紀 50 年代中后期開始，并在 90年代以后才得到迅速發(fā)展。這項技術使這家發(fā)電廠的發(fā)電能力比普通太陽能發(fā)電廠高出35％。日本政府的目標是，在 2030 年之前要將住宅用太陽能電力容量 (現(xiàn)在為 130 萬千瓦 )擴大到 30 倍。美國頒布一系列優(yōu)惠政策， 20xx 年能源政策法規(guī)定，光伏系統(tǒng)投入費用可免稅 30%。 由此可見，面對日益嚴重的能源危機，根本出路在于盡快從采用煤石能轉而采用太陽能，即從地下能時代轉向天上能時代，或稱太陽能時代。與同緯度的其它國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。而且，隨著中國的工業(yè)化和城市化進程，在基礎設施建設和民用建筑階段，能源需求 量特別大，西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 目前能源消費總量已經(jīng)接近歐盟 15 國的總量。資料表明，按照現(xiàn)在已經(jīng)探明的儲量及開采速度，到 21世紀 80 年代，石油、天然氣資源將枯竭。 RS485。 通過 采用 MCU 計算發(fā)出脈沖，控制步進電機的轉動角度，實現(xiàn)對太陽光的自動跟蹤，使跟蹤裝置始終處于與發(fā)光源垂直的最佳位置。 （ 3 月下旬前） VI. 搭出系統(tǒng)硬件電路，在完成系統(tǒng)通電調(diào)試的基礎上，進行系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試。 III. 1012 位的光電池陣列朝向（電壓）信號檢測（推薦內(nèi)置結構）。 本設計基于典型的光電傳感器檢測、放大等環(huán)節(jié)，借助于計算機處理及控制，通過電力電子及運動控制技術，實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)光電池陣列對太陽的實時最佳跟蹤，從而獲得最大電能輸出。 III. 熟練掌握 MCS51 系列單片機工作原理及應用技術。在計算機、光電子、電力電子等制造及應用技術日趨成熟的今天，此亦成為廣大科學工作者關注及研究的熱點。 tracking。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展進入 21 世紀以來，各國對能源的消耗以日俱增。 20xx 年一次能源消費量為 億噸油當量，到本世紀中葉我國全面達到小康水平時，一次能源的消費量將達到 30 多億噸油當量。 就我國實際情況 來看，我國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年 17000 億噸標準煤。而 20xx 年，全國太陽能發(fā)電裝機容量僅為 ，這就意味著在未來的幾年內(nèi)，中國太陽能裝機容量的復合增長率將會高達 38%以上。 國內(nèi)外太陽能利用現(xiàn)狀 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 3 從國際上看，世界各國從能源供應安全和清潔利用的角度出發(fā)，把太陽能的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展趨勢。據(jù)國際能源機構的統(tǒng)計， 20xx 年包括企業(yè)在內(nèi)，日本的太陽能發(fā)電容量為 171 萬千瓦。根據(jù)太陽能協(xié)會 BSW 的數(shù)據(jù)，德國在 20xx 年前 3年中，太陽能相關產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了 5 倍，增速比其它國家平均水平高一倍。目前，光伏發(fā)電已向德國普通家庭推廣。目前，我國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)基地的省份主要集中于環(huán)渤海區(qū)域，長三 角區(qū)域的江蘇，華中華南地區(qū)的湖北以及廣東，多晶硅的生產(chǎn)基地則多分布于中西部地區(qū)，其中江蘇的光伏產(chǎn)業(yè)位居全國前列，以無錫尚德太陽能電力有限公司為代表的企業(yè)已具備較好的產(chǎn)業(yè)基礎。自然界中的燃料能、風能、水能等皆來源于太陽能。 將太陽輻射的光能根據(jù)“光電轉換”原理把光能變成電能再加以利用，常稱“光伏轉換”。目前仍處于研究、開發(fā)階段。 太陽能的利用，有利于自然界的環(huán)境保護，因此如何更進一步地提高太陽能光伏發(fā)電裝置的效率，無論是從科技應用的角度，還是從商業(yè)開發(fā)的角度講都是極其重要的課題。比如美國 Blackace，在 1997 年研制了單軸跟蹤器，這種跟蹤裝置根據(jù)赤道坐標系 下太陽運行的原理完成東西方向的自動跟蹤，但南北方向通過手動調(diào)節(jié)，接收器的熱接收率提高了 15%。就現(xiàn)階段國內(nèi)外對太陽跟蹤的研究情況來看，由于受太陽能應用系統(tǒng)成本的影響，普遍采用半自動單軸跟蹤方式。 ④設計和畫出太陽能光伏發(fā)電跟蹤控制系統(tǒng)硬件原理圖。在北半球，春分大約是 3 月 21 日、夏至是 6 月 22日，秋分是 9 月 23日，而冬至是 12 月 21日。 圖 地平坐標系 圖 時角坐標系 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 b. 時角坐標系 以天赤道為基本圈，北天極為基本點，天赤道和子午圈在南點附近的交點為原點的坐標系為時角坐標系或第一赤道坐標系，如圖 所示。 太陽光線入射角θ：太陽光線和采光組件表面法線之間的夾角，稱為太陽光線的入射角。采光組件的方位角γ：采光組件表面法線在地面上有個投影，此投影線與正南方的夾角為采光組件的方位角。 ／ 24＝ 15176。 視日運動軌跡跟蹤 視日運動軌跡跟蹤，即計算機先根據(jù)太陽運行規(guī)律計算出一天內(nèi)某時刻太陽的位置角度，然后運行控制程序使跟蹤裝置對準太陽完成跟蹤。雙軸跟蹤又可以分為兩種方式 :極軸式全跟蹤和高度角一方位角式全跟蹤。在視日運動軌跡跟蹤的基礎上加兩個高精度傳感器。其優(yōu)點為調(diào)節(jié)較為精確 ,電路也比較簡單?？梢圆捎?限位開關來復位，當機械設備轉到極限位置時，限位開關向單片機系統(tǒng)發(fā)送個脈沖，單片機響應此操作，進行中斷處理，跟蹤裝置歸位。圖給出硅光電池的光電轉換電路，運放采用 LM324，在圖中所示條件下，電路放大倍數(shù)如式（ ）所示 :[27] 放大倍數(shù) =1+RF12/R11 () 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 光電池的特性參數(shù) 光電池的主要功能是在不加偏置的情況下能將光信號轉換成電信號。根據(jù)半導體的材料不同，光電池可分為硒光電池、砷化鎵光電池、硅光電池等。硅光電池應用的范圍 400nm~1100nm，峰值波長在 850nm 附近，因此硅光電池可以在很寬的范圍內(nèi)應用。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 圖 80C51F330 芯片結構圖 下面列出了其一些主要特性： ⑴ 高速、流水線結構的 8051兼容的 CIP51內(nèi)核（可達 25MIPS） ⑵ 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） ⑶ 真正 10位 200 ksps的 16通道單端 /差分 ADC，帶模擬多路器 ⑷ 10位電流輸出 DAC ⑸ 高精度可編程的 25MHz內(nèi)部振蕩器 ⑹ 8KB可在系統(tǒng)編程的 FLASH存儲器 ⑺ 768字節(jié)片內(nèi) RAM ⑻ 硬件實現(xiàn)的 SMBus/ I2C、增強型 UART和增強型 SPI串行接口 ⑼ 4個通用的 16位定時器 ⑽ 具有 3個捕捉 /比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器 /定時器陣列（ PCA） ⑾ 片內(nèi)上電復位、 VDD監(jiān)視器和溫度傳感器 ⑿ 片內(nèi)電壓比較器 ⒀ 17個端口 I/O（容許 5V輸入） 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 電源電路 電源模塊需要向 80C51F330 提供 3V 的電源電壓，向外部時鐘提供 5V的電源電壓，向通信模塊 RS485 提供 5V的電壓，向限位開關、復位電路提供 3V 的邏輯電壓，以及向 控制步進電機的脈沖分配器 PMM8713 提供 5V的電源電壓，向步進電機及其功率放大驅(qū)動電路提供 24V 的電壓。故在系統(tǒng)中加入一個外部時鐘電路，使系統(tǒng)能夠識別時間。 DS1302 慢速充電時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM，經(jīng)過一個簡 單的串行接口與單片機通信。 I/O：數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳。外部復位電路如圖 所示。 / R S TR 811K3VS 8 1S W P BC 810. 1 uF 圖 復位電路 C8051F330的 ADC0子系統(tǒng) 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 19 圖 C8051F330 的 ADC0 子系統(tǒng) C8。最好能提供一個外部上拉和（或）對 /RST 引腳去耦以防止強噪聲引起復位。 GND：電源地。用于時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)的讀 /寫具有單字節(jié)或多字節(jié) (也稱脈沖方式 )數(shù)據(jù)傳送方式。經(jīng)計算選取 R31=150K， R32=10K,L=34uH。 C8051F