【正文】 最小系統(tǒng)，由 CPU、供電電源、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。 光敏電阻的應(yīng)用 光敏電阻器廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制電路（如自動(dòng)照明燈控制電路、自動(dòng)報(bào)警電路等）、家用電器（如電視機(jī)中的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，照相機(jī)中的自動(dòng)曝光控制等）及各種測量儀器中。 太陽能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 54 頁 光敏傳感器及元件 光敏傳感器是基于光電效應(yīng)、將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，其敏感元件是光電器件。如 C 相通電， A， B 相不通電，齒 3 應(yīng)與 C 對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過 1/3 て，此時(shí)齒 4 與 A 偏移為 1/3 て對齊。 6）步距角選擇范圍大，可在幾十角分至 180 度大范圍內(nèi)選擇。步進(jìn)電機(jī)作為 執(zhí)行元件 ，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 , 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 圖 STC12C5A60S2 單片機(jī) 它有 40 個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有 20 個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第 2 腳、第 3 腳 …… 第 40 腳。 1．東西方向跟蹤 在減速箱體 5 內(nèi)安裝由電機(jī)等構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 C 與 D 同理。根據(jù)幾何光學(xué)原理可得： 光電傳感器直徑為 25mm，可計(jì)算出光電池的檢測范圍為 176。 可以自動(dòng)調(diào)整誤差， 可以避免灰塵等其他因素照成的誤差，即不受外界干擾。 亮電阻 510kΩ 冬天啟動(dòng)時(shí)間 8 點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)功率 120W 暗電阻 1MΩ 存儲器 93LC66A 步進(jìn)電機(jī)電壓 DC24V 光敏電阻尺寸 5 mm 減速器 PG120L3 圖 跟蹤系統(tǒng)具體參數(shù) 該控制系統(tǒng)采用光時(shí)互補(bǔ)的控制方案，即以程序跟蹤做為粗調(diào)，光電跟蹤作為細(xì)調(diào)。另一方面就是成本問題， GPS 提供數(shù)據(jù)，成本會大大的提高，所以綜合考慮整體運(yùn)用通訊的方法將數(shù)據(jù)提前存儲到存儲器中，單片機(jī)只需從存儲器中讀取數(shù)據(jù)即可。在一定的光強(qiáng)的照射下，特性曲線完全由電池的 PN 結(jié)特性和電阻分散參數(shù)確定。光強(qiáng)從2001000W/m2 開路電壓變化比較平穩(wěn)。由于 PN 結(jié)勢壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場，因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴，或者產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內(nèi)建靜電場的作用下，各向相反方向運(yùn)動(dòng)，離開勢 壘區(qū)，結(jié)果使 P 區(qū)電勢升高 ， N 區(qū)電勢降低， PN 結(jié)兩端形成生電動(dòng)勢，這就是 PN 結(jié)的光伏效應(yīng)。 圖 地平坐標(biāo)跟蹤系統(tǒng)圖 圖 為地平坐標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，水平面為基本面，坐標(biāo)為高度角 (用圓弧 GG′表示 )和方位角 (用圓弧 SG′表示 )，在跟蹤過程中，鉛垂軸 jj′相對于地平坐標(biāo)系為靜止?fàn)顟B(tài)，水平軸 dd′則在水平面內(nèi)繞鉛垂軸 轉(zhuǎn)動(dòng)。并開始減?。坏角锓謺r(shí)赤緯角又變?yōu)?0176。 圖 4 太陽位置示意圖 F ig . 4 S u n p o si ti o n il l u stra ti o n 900Ф δ h τ A 地平圈 天赤道 太陽 天球 南 北 X X ’ Y (Y ’ ) Z Z ’ 太陽 太陽能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 54 頁 太陽能電池板跟蹤參考坐標(biāo)系 由于地球的自轉(zhuǎn)和地球繞太陽的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽位置相對于地面 靜止物體的運(yùn)動(dòng)。sinФsinδ)/(cosh=R上午時(shí)角為負(fù)值，下午時(shí)角為正值。180176。太陽高度角指從太陽中心直射到當(dāng)?shù)氐墓饩€ 與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角，其值在 0176。 預(yù)期實(shí)現(xiàn)電路相對簡單，結(jié)構(gòu)緊湊 ，硬件成本較低，的硬件電路。本設(shè)計(jì)提出一種有通信功能的跟蹤器，具有程序變更容易，精度可調(diào)，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單。然后控制系統(tǒng)根據(jù)太陽軌跡每分鐘的角度變化發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號，實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置兩維轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和方向變化。 傳感器跟蹤是利用傳感器實(shí)時(shí)檢測太陽光線的入射角，當(dāng)入射光線與傳感器主光軸的偏差超過設(shè)定值時(shí)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)跟蹤機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，減小偏差，傳感器跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崟r(shí)檢測太陽光線的入射 方向，無累積誤差。反射面繞極軸用與地球自轉(zhuǎn)角速度相同方向相反的固定轉(zhuǎn)速進(jìn)行跟蹤，反射鏡按照季節(jié)時(shí)間的變化圍繞赤緯軸作俯仰運(yùn)動(dòng)以適應(yīng)赤緯角的變化。 根據(jù)跟蹤裝置的軸數(shù)，視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置分為單軸和雙軸兩種。因此，從能源利用及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，低成本的太陽光線跟蹤技術(shù)具有重要意義。 但是，目前光伏發(fā)電與電網(wǎng)供電的比較，光伏發(fā)電價(jià)格還比較高，不過其維修費(fèi)用很少，隨著發(fā)電量的增加，其價(jià)格會下降，優(yōu)勢才逐漸體現(xiàn)出來。光伏發(fā)電安全可靠，不會遭受能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定的沖擊。 Single chip microputer 太陽能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) IV 目錄 摘 要 ....................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................II 第 1 章 緒論 .......................................................................................................... 1 太陽能電池板自 動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景及意義 ................................ 1 太陽光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................ 2 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo) ........................................................ 5 第 2 章 太陽能電池板跟蹤相關(guān)理論研究 .......................................................... 6 太陽的運(yùn)行規(guī)律 .................................................................................... 6 太陽高度角，方位角及時(shí)角介紹 .............................................. 6 太陽高度角及方位角計(jì)算公式 .................................................. 6 太陽能電池板跟蹤參考坐標(biāo)系 .................................................. 8 光伏電池的特性分析 ............................................................................ 9 光伏電池的光伏效應(yīng) .................................................................. 9 溫度對光伏電池輸出特性的影響 .............................................. 9 太陽的光照強(qiáng)度對光伏 電池轉(zhuǎn)換效率的影響 ........................ 10 光伏電池的 IV 和 PV 特性曲線 ............................................ 11 第 3 章 太陽能跟蹤系統(tǒng)的控制目標(biāo)與控制方案 ............................................ 12 控制方案選擇 ...................................................................................... 12 控制方案設(shè)計(jì) ...................................................................................... 13 光敏電阻設(shè)計(jì)的傳感器 ............................................................ 13 跟蹤控制系統(tǒng)整體原理框圖 .................................................... 14 太陽能自動(dòng)跟蹤裝置設(shè)計(jì) ........................................................ 15 第 4 章 電池板跟蹤系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................................................... 16 關(guān)鍵器件介紹 ...................................................................................... 16 STC12C5A60S2 簡介 ................................................................. 16 步進(jìn)電機(jī)介紹 ............................................................................ 18 光敏傳感器及元件 .................................................................... 20 CPU 模塊設(shè)計(jì) ..................................................................................... 21 CPU 硬件模塊結(jié)構(gòu)框圖 ............................................................ 21 CPU 模 塊電路原理圖 ............................................................... 22 華北科技學(xué)院 V 復(fù)位電路 .................................................................................... 23 晶振電路 .................................................................................... 23 發(fā)光二極管 ................................................................................ 24 光電傳感模 塊 ...................................................................................... 24 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 ...................................................................................... 27 RS232 通訊模塊 .................................................................................. 28 EEPROM 存儲模塊 ............................................................................ 29 系統(tǒng)電源 設(shè)計(jì) ...................................................................................... 30 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 .............................................................................. 30 第 5 章 太陽能電池板跟蹤系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 31 Keil C51 軟件介紹 ............................................................................. 31 軟件總體設(shè)計(jì)及流程圖 .........................................