【正文】 有三種方案可選擇： 方案一：光敏電阻。 用四個(gè)光敏三極管組成四象限感光面，上下左右各一個(gè)光敏三極管。由該模塊構(gòu)成的液 晶顯示與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 電 池 板鍵 盤X 軸 電 機(jī)驅(qū) 動(dòng)Y 軸 電 機(jī)驅(qū) 動(dòng)傳 感 器顯 示單 片 機(jī) 圖 硬件方框圖 主控系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用 TI公司的 AT89C51單片機(jī) 分別作為發(fā)送部分和接受部分的控制核心，完成信號(hào)發(fā)送和接收、電流檢測(cè)、控制電機(jī)、鍵盤輸入及液晶顯示等功能。片常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 內(nèi)的 Flash存貯器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存貯器編程器來(lái)編程。 (2)XTAL2:接外部晶體的另一個(gè)引腳。這也是最常用的晶振電路。常用的上電復(fù)位電路如圖 （ a）所示。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC=0000H，所以程序從 0000H地址單元開始執(zhí)行。 對(duì)于兩相混合式步進(jìn)電機(jī)當(dāng) Zr =50時(shí) ,在兩相混合式步進(jìn)電機(jī)四拍驅(qū)動(dòng)模式下 N =4,θs =176。 （ 2）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器：依控制器所投入的脈沖信號(hào)指令，提供電流來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。 （ 4）上述公式拆解后之單位表示為→ RPM=PPS 60 1/分割數(shù) 步進(jìn)電機(jī)的控制 步進(jìn)電機(jī)不需要位置傳感器 (SENSOR)，就可依照輸入的脈沖數(shù)決定移動(dòng)量，并將負(fù)載順利、正確的送達(dá)指定位置點(diǎn)上。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。 本系統(tǒng)由 AT89C51單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過 P2口（ ， ， ， ， ）輸出，送到驅(qū)動(dòng)芯片 L298N對(duì)相脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 說明： （ 1）改變 DELAY子程序中的時(shí)間參數(shù)就可以改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度?？梢燥@示 8 4行 16 16點(diǎn)陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 ADC0809 轉(zhuǎn)換采集信號(hào) ADC0809J是 8位的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器 ,它有 8路輸入通道 ,能對(duì) 8路模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ,但在同一時(shí)刻只能轉(zhuǎn)換某一路。 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(jì)論文 17 CLOCK是輪換器需要的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)光照強(qiáng)度變化時(shí)，電壓值變化，通過反相比例放大電路將電壓值 放大，放大后送入 8路12位 A/D轉(zhuǎn)換模塊中的 A0~A3， 分別對(duì)四路光敏三極管輸出電壓進(jìn)行采集。 檢測(cè)信號(hào)送入單片機(jī) I/O口 ,通過 A/D轉(zhuǎn)換 ,轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào) .當(dāng)光照強(qiáng)度偏離基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí) ,程序通過對(duì)臨近光照強(qiáng)度的采集 ,與基準(zhǔn)光照強(qiáng)度比較 ,控制電機(jī)轉(zhuǎn)向 ,準(zhǔn)確跟蹤光源的具體位置 ,初始時(shí)刻設(shè)置基準(zhǔn)電壓信號(hào) ,或者預(yù)先掃描整個(gè)光照區(qū)域確定光照強(qiáng)度最大的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓為基準(zhǔn)電壓，當(dāng)光源移動(dòng)時(shí) ,光敏三極管接收到的光照強(qiáng)度減小 ,此時(shí)單片機(jī)控制電機(jī)向周圍空間尋找光源 ,當(dāng)找到光照強(qiáng)度最大的位置時(shí)電機(jī)停止移動(dòng) ,同時(shí)激光 筆被點(diǎn)亮。 旋轉(zhuǎn)直到光線傳感器 1為亮 JB LDR2,SD2 。 X 軸和 Y 軸電動(dòng)機(jī)組合運(yùn)動(dòng) 啟 動(dòng)參 數(shù) 設(shè) 置掃 描 四 向 A / DX 軸 兩 邊 采樣 是 否 相 等調(diào) 整 X 軸 方向 步 進(jìn) 電 機(jī)Y 軸 兩 邊 采樣 是 否 相 等調(diào) 整 Y 軸 方向 步 進(jìn) 電 機(jī)結(jié) 束NYNY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(jì)論文 23 MOV A,MOTT CJNE A,01H,GB1 SETB ENA 。系統(tǒng)的硬件主要有控制器 AT89C51單片機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，檢測(cè)模塊，顯示模塊，鍵盤等模塊組成的。電機(jī)運(yùn)行控制與定時(shí)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用關(guān)系密切 。可以通過按鍵來(lái)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速的控制。太陽(yáng)能板與太陽(yáng)位置發(fā)生偏離的情況下，系統(tǒng)有能力自動(dòng)的回復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。 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(jì)論文 27 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 本次設(shè)計(jì)方案是基于 AT89C51單片機(jī)的光源自動(dòng)跟蹤裝置， 光敏三極管檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過放大在送給單片機(jī)并處理并顯示在液晶屏幕上，同時(shí)將處理的結(jié)果以脈沖的形式輸出給步進(jìn)電機(jī)，使激光筆跟蹤到點(diǎn)光源的位置。當(dāng)控制字表明系統(tǒng)在校正狀態(tài)時(shí)，輸出控制量的值由預(yù)期位置量和光電傳感器誤差信號(hào)共同計(jì)算產(chǎn)生。反轉(zhuǎn)： CCW）。 下圖 是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的仿真電路： 圖 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 在仿真中按下正轉(zhuǎn)按鈕電路接通此時(shí)有脈沖給予電路高電平則步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 的 IN IN IN3 為 低電平， IN4 為高電平，同時(shí) ENA 和 ENB端與接入的信號(hào)相同步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)的軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)包括步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用，根據(jù)原理和硬件的設(shè)計(jì)利用 C 語(yǔ)言編寫程序，經(jīng)過反復(fù)運(yùn)行和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。 X 軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) Y 軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) SETB ENB SETB MX1 CLR MX2 CLR MY1 SETB MY2 RET GB2: CJNE A,03H,GB3 SETB ENA 。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(hào) 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(jì)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。下圖 。光電傳感器誤差信號(hào)超出死區(qū)也應(yīng)視為異常情況。 VREF(+), VREF()是轉(zhuǎn)換參考電壓。其封裝及引腳如圖 。 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(diǎn) 漢字字庫(kù) 提供 8192 個(gè) 16 16 點(diǎn)陣漢字 (簡(jiǎn)繁體可選 ) 點(diǎn)陣字符 內(nèi)置 128 個(gè) 16 8 點(diǎn)陣字符 時(shí)鐘頻率 2MHZ 顯示方式 STN、半透、正顯 驅(qū)動(dòng)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(wú)需外加負(fù)壓 工作溫度 0℃ +55℃ ,存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 功能：通過單片機(jī)輸出的電機(jī)反饋信號(hào)使 LCD 顯示器顯示出步進(jìn)電 機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。 按鍵設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中鍵盤的作用是調(diào)整。詳細(xì)硬件連接示意圖如下圖 ： 圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 采用 L298驅(qū)動(dòng)芯片 組成驅(qū)動(dòng)電路，可以通過控制中心輸出的高低電平對(duì)電動(dòng)機(jī)的方向進(jìn)行控制，并且可以通過 PWM波直接控制電動(dòng)機(jī)的速度。 該電路采用恒壓橋式驅(qū)動(dòng)芯片 L298N。脈沖數(shù) (PULSE)與移動(dòng)量間的關(guān)系式如下： 位置移動(dòng)量 (176。 所以步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)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(lái)做到速度及位置的控制。為一整步 ,而在八拍驅(qū)動(dòng)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(jì)論文 12 =8,θs =176。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 兩相混合式步進(jìn)電機(jī) A、 B兩個(gè)繞組中的通電狀態(tài)每經(jīng)過一個(gè)循環(huán) ,步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角 θ， θ的大小與步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，即： θ=360176。 RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)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(jì)論文 11 平將使單片機(jī)復(fù)位。采用外部振蕩信號(hào)源源時(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。 單片機(jī)主要組成 CPU系統(tǒng)： 8位 CPU,含布爾處理器；時(shí)鐘電路；總線控制邏輯。 文中所述系統(tǒng)為地平坐標(biāo)系的雙軸自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，因此 采用雙坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)控制，雙坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)控制就是在 X軸方向控制 1臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，在 Y軸方向控制 1臺(tái)步進(jìn)電機(jī)。數(shù)碼管多時(shí)連線也會(huì)隨之復(fù)雜。 在測(cè)試光敏電阻與硅光電池時(shí)，發(fā)現(xiàn)光源的距離限制了兩者的應(yīng)用范圍。 方案二：硅光電池。 傳感器的選擇 當(dāng)光軸對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，光斑的中心在光軸上。若控制脈沖頻率大于啟動(dòng)頻率，則電機(jī)會(huì)出現(xiàn)失步，不能正常工作。采用不同的運(yùn)行方式和增加步進(jìn)電機(jī)相數(shù)可以提高最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子則要產(chǎn)生一個(gè)抗衡負(fù)載的電磁力矩，此時(shí)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，該角度稱之為失調(diào)角。 z 方案二：直流減速電機(jī)。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機(jī)，當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況，步進(jìn)電機(jī)使用時(shí)對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求。功能雖多， 但是很多都用不到，其電壓范圍??；結(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。在閑置模式下， CPU 停止工作。當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到上限值時(shí)，實(shí)行密跟蹤。在光信號(hào)斷續(xù)變化的場(chǎng)合，也可以把光電池作為電壓源使用。因此電池組件要盡可能的跟隨太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，這樣才能獲得充足的陽(yáng)光，高效的利用太陽(yáng)能。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮實(shí)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(shí)際的施工操作等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求主要是對(duì)太陽(yáng)光角度的計(jì)算與光強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此部分需參考資料來(lái)獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)方便電池板的安裝。該系統(tǒng)既能 自動(dòng)根據(jù)太陽(yáng)光方向來(lái)調(diào)整太陽(yáng)能電池板組件的方向使其正對(duì)光源，又能邊跟蹤邊自動(dòng)記憶和更正不同時(shí)間的坐標(biāo)位。 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(jì)論文 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 時(shí)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(jì)的選題 20xx0527~20xx0615 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，并填寫開題報(bào)告 20xx0616~20xx0630 完成開題報(bào)告 20xx071~20xx0725 完成第二章內(nèi)容 :系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 20xx0726~20xx0820 完成第三章內(nèi)容 :設(shè)計(jì)方案的比較 20xx0821~20xx0911 完成第四章內(nèi)容 :系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20xx0912~20xx0928 完成第五章內(nèi)容 :系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(jì)論文 光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 Abstract 第 1 章 前言 ............