【正文】 ....................................................................................................... 1 本設(shè)計(jì)的意義及目的 ........................................................................................... 1 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .............................................................................................. 1 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .................................................................................................... 2 設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................................ 2 設(shè)計(jì)思路 ............................................................................................................ 2 光源跟蹤設(shè)計(jì)方案 .............................................................................................. 2 光強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)方案 .............................................................................................. 3 方案選擇 ............................................................................................................ 4 主控芯片的選擇 ........................................................................................ 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 ............................................................................................ 4 傳感器的選擇 ............................................................................................ 7 顯示器的選擇 ............................................................................................ 7 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ................................................................................................. 9 硬件方框圖 ........................................................................................................ 9 主控系統(tǒng) ............................................................................................................ 9 單片機(jī)主要特點(diǎn) ........................................................................................ 9 單片機(jī)主要組成 .......................................................................................10 單片機(jī)的復(fù)位電路 ....................................................................................10 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 11 按鍵設(shè)計(jì) ...........................................................................................................14 液晶顯示器設(shè)計(jì) ................................................................................................15 信號(hào)采集處理 ....................................................................................................16 信號(hào)類型 ..................................................................................................16 ADC0809 轉(zhuǎn)換采集信號(hào) ............................................................................16 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) ...........................................................................................................19 主流程圖 ...........................................................................................................19 子程序流程圖 ....................................................................................................19 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ................................................................................................24 仿真 ..................................................................................................................24 調(diào)試與分析 .......................................................................................................25 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) ............................................................................................................27 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 摘要 太陽(yáng)能作為未來(lái)的能源是一種非常理想的清潔能源，近年來(lái)由于人們對(duì)能源、環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注。其導(dǎo)致現(xiàn)在一些太陽(yáng)能設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率不高。 太陽(yáng)能電池組件轉(zhuǎn)動(dòng)的精度為 176。 意義： 人們通過(guò)對(duì)太陽(yáng)的追蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的充分利用，緩解能源危機(jī)的局面 。 本設(shè)計(jì)主要以超低功耗的 AT89C51 為控制核心，由光源檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等組成。通過(guò)對(duì)積累的經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)的知識(shí)的分解與組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的新功能，另一方面提高了動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，這樣才有足夠的能力去設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品。軟件部分設(shè)計(jì)是在了解電路設(shè)計(jì)原理之后，根據(jù)原理和目的畫(huà)出流程圖、編寫(xiě)程序。 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路圖 光源跟蹤設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)四個(gè)光敏傳感器來(lái)對(duì)光照進(jìn)行檢測(cè)。構(gòu)成兩組，用于檢測(cè)光線，經(jīng)過(guò) NE555 構(gòu)成的單穩(wěn)對(duì)信號(hào)整形后分別送到單片機(jī)的 和 。當(dāng)太陽(yáng)轉(zhuǎn)到兩個(gè)微型光電池中間時(shí)，此時(shí)由于這兩路光電池輸出相等，也能判斷太陽(yáng)的方位而進(jìn)行跟蹤。這樣便減小了系統(tǒng)在陰雨和多云天氣下還進(jìn)行跟蹤的運(yùn)行功耗。由于 AT89C51 單片機(jī)有較強(qiáng)的功能和靈活性，價(jià)格方面又很合理，它被應(yīng)用于 各種控制領(lǐng)域。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。容易實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)和啟、?？刂疲瑔?、停時(shí)間短。因而選用方案一。引起誤差的原因主要是定子和轉(zhuǎn)子沖片的精度，齒槽分布不均勻或氣隙不均勻等。 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 6 圖 步進(jìn)電機(jī)的單相距角特性 圖 。通過(guò)計(jì)算，可以得到下表 21。慣性越大，則啟動(dòng)頻率越小。由于各象限的光功率 與各象限的光斑面積成正比，每個(gè)象限被光斑覆蓋的面積不同，因此各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。光敏二極管具有單向?qū)щ娦?，無(wú)光照時(shí)，有很小的暗電流，當(dāng)受到光照時(shí)，光電流隨射光強(qiáng)度的變化而變化。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用了光敏三極管 3DU5作為光強(qiáng)檢測(cè)傳感器。達(dá)到跟蹤點(diǎn)光源的目的。在功能上，該系列單片機(jī)有基本型和增強(qiáng)型兩大類。 外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2： (1)XTAL1:接外部晶體的一個(gè)引腳。在 89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1和 XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電復(fù)位與按鍵均有效的復(fù)位。上電復(fù)位原理與圖（ a）相同，另外在單片機(jī)運(yùn)行期間，還可以利 用按鍵完成復(fù)位操作。用 θs表示，其計(jì)算公式為：θs=θN=360176。 四拍或八拍驅(qū)動(dòng)方式是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)通常采用的驅(qū)動(dòng)方式 ,在這兩種驅(qū)動(dòng)模式下 ,每當(dāng)電機(jī)繞組換相時(shí) ,電機(jī)繞組中的電流是不受控制的 ,在八拍驅(qū)動(dòng)模式下繞組的電流從 0變化到最大值 ,或從最大值變化到 0,而在四拍驅(qū)動(dòng) 模式下繞組中的電流是在正向電流最大值與反向電流最大值之間交替變化 ,在步進(jìn)電機(jī)每個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖到來(lái)時(shí)由于繞組電流的劇烈變化就造成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩的大幅波動(dòng) ,從而使電機(jī)在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng) ,并且電機(jī)每一步的運(yùn)行過(guò)程是處于一種自由運(yùn)行狀態(tài) ,無(wú)法控制電機(jī)的精確位置 ,從而使控制精度降低。步進(jìn)電機(jī)分割數(shù) /圈說(shuō)明： （ 1） RPM為一般電機(jī)的速度單位，即每分鐘電機(jī)所轉(zhuǎn)的圈數(shù) ； PPS為步進(jìn)、伺服電機(jī)的速度單位，即每秒所送出的脈沖數(shù)。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)?ABCD,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制 A,B,C,D相的通斷。 本系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)的主要作用是調(diào)整激光筆的位置，指向點(diǎn)光源。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)所需要的脈沖信號(hào)如下圖 。電路圖如下圖 ： 圖 按鍵電路 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 15 液晶顯示器設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中顯示器是用來(lái)顯示光敏三極管檢測(cè)到的信號(hào)，是需要顯示漢字的。輸入接口電路的功能如下： ：將小信號(hào)轉(zhuǎn)換為 TTL電平或?qū)⒋箅妷恨D(zhuǎn)換為 TTL電平，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。 圖 ADC0809 引腳圖 信號(hào)放大采集電路如圖 。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)。 定義變量 LDR1，光線傳感器 1輸入 LDR2 EQU 。 定義變量 MX2， X 軸電動(dòng)機(jī)控制端 2 MY1 EQU 。當(dāng)任意 一個(gè)光線傳感器檢測(cè)到的光強(qiáng)低于閾值時(shí)（通過(guò)電位器調(diào)節(jié)設(shè)置），單片機(jī)就會(huì)通過(guò) L298啟動(dòng) X軸和 Y軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)行組合運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整太陽(yáng)能電池板的朝向。在完成初始化工作之后 ,控制器將等待命令輸 入 ,命令輸入來(lái)自兩個(gè)方面 :其一是控制器本身的鍵盤(pán) 。 LED 顯示器上顯示當(dāng)前的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動(dòng)方向即 CW(反轉(zhuǎn) )。光電傳感器誤差信號(hào)超出死區(qū)也應(yīng)視為異常情況。 如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟 動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕?