【正文】 ....................................................................................................... 1 本設(shè)計的意義及目的 ........................................................................................... 1 本設(shè)計的主要內(nèi)容 .............................................................................................. 1 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計 .................................................................................................... 2 設(shè)計要求 ............................................................................................................ 2 設(shè)計思路 ............................................................................................................ 2 光源跟蹤設(shè)計方案 .............................................................................................. 2 光強檢測系統(tǒng)方案 .............................................................................................. 3 方案選擇 ............................................................................................................ 4 主控芯片的選擇 ........................................................................................ 4 電動機的選擇 ............................................................................................ 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 ................................................................................................. 9 硬件方框圖 ........................................................................................................ 9 主控系統(tǒng) ............................................................................................................ 9 單片機主要特點 ........................................................................................ 9 單片機主要組成 .......................................................................................10 單片機的復位電路 ....................................................................................10 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計 ...................................................................................... 11 按鍵設(shè)計 ...........................................................................................................14 液晶顯示器設(shè)計 ................................................................................................15 信號采集處理 ....................................................................................................16 信號類型 ..................................................................................................16 ADC0809 轉(zhuǎn)換采集信號 ............................................................................16 第 4 章 軟件設(shè)計 ...........................................................................................................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 ............................................................................................................27 常州信息職業(yè)技術(shù)學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設(shè)計論文 摘要 太陽能作為未來的能源是一種非常理想的清潔能源，近年來由于人們對能源、環(huán)境問題的日益關(guān)注。其導致現(xiàn)在一些太陽能設(shè)備對太陽能的利用率不高。 太陽能電池組件轉(zhuǎn)動的精度為 176。 意義： 人們通過對太陽的追蹤來實現(xiàn)對太陽能的充分利用，緩解能源危機的局面 。 本設(shè)計主要以超低功耗的 AT89C51 為控制核心，由光源檢測、電機驅(qū)動等組成。通過對積累的經(jīng)驗和所學的知識的分解與組合，實現(xiàn)產(chǎn)品的新功能，另一方面提高了動手能力和實驗?zāi)芰Γ@樣才有足夠的能力去設(shè)計新的產(chǎn)品。軟件部分設(shè)計是在了解電路設(shè)計原理之后，根據(jù)原理和目的畫出流程圖、編寫程序。 圖 系統(tǒng)設(shè)計思路圖 光源跟蹤設(shè)計方案 本設(shè)計是以單片機為控制核心，通過四個光敏傳感器來對光照進行檢測。構(gòu)成兩組，用于檢測光線，經(jīng)過 NE555 構(gòu)成的單穩(wěn)對信號整形后分別送到單片機的 和 。當太陽轉(zhuǎn)到兩個微型光電池中間時，此時由于這兩路光電池輸出相等，也能判斷太陽的方位而進行跟蹤。這樣便減小了系統(tǒng)在陰雨和多云天氣下還進行跟蹤的運行功耗。由于 AT89C51 單片機有較強的功能和靈活性，價格方面又很合理，它被應(yīng)用于 各種控制領(lǐng)域。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。容易實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)和啟、?？刂?，啟、停時間短。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)學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設(shè)計論文 6 圖 步進電機的單相距角特性 圖 。通過計算，可以得到下表 21。慣性越大，則啟動頻率越小。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?，無光照時，有很小的暗電流，當受到光照時，光電流隨射光強度的變化而變化。本系統(tǒng)設(shè)計時采用了光敏三極管 3DU5作為光強檢測傳感器。達到跟蹤點光源的目的。在功能上，該系列單片機有基本型和增強型兩大類。 外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2： (1)XTAL1:接外部晶體的一個引腳。在 89C51單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的 XTAL1和 XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 在實際應(yīng)用中，復位操作有兩種形式：一種是上電復位，另一種是上電復位與按鍵均有效的復位。上電復位原理與圖（ a）相同，另外在單片機運行期間，還可以利 用按鍵完成復位操作。用 θs表示，其計算公式為：θs=θN=360176。 四拍或八拍驅(qū)動方式是兩相混合式步進電機通常采用的驅(qū)動方式 ,在這兩種驅(qū)動模式下 ,每當電機繞組換相時 ,電機繞組中的電流是不受控制的 ,在八拍驅(qū)動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 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 ,在步進電機每個驅(qū)動脈沖到來時由于繞組電流的劇烈變化就造成了電機驅(qū)動力矩的大幅波動 ,從而使電機在驅(qū)動過程中產(chǎn)生振動 ,并且電機每一步的運行過程是處于一種自由運行狀態(tài) ,無法控制電機的精確位置 ,從而使控制精度降低。步進電機分割數(shù) /圈說明： （ 1） RPM為一般電機的速度單位，即每分鐘電機所轉(zhuǎn)的圈數(shù) ； PPS為步進、伺服電機的速度單位，即每秒所送出的脈沖數(shù)。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為 ABCD,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制 A,B,C,D相的通斷。 本系統(tǒng)中步進電機的主要作用是調(diào)整激光筆的位置，指向點光源。步進電機旋轉(zhuǎn)所需要的脈沖信號如下圖 。電路圖如下圖 ： 圖 按鍵電路 常州信息職業(yè)技術(shù)學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設(shè)計論文 15 液晶顯示器設(shè)計 本系統(tǒng)中顯示器是用來顯示光敏三極管檢測到的信號，是需要顯示漢字的。輸入接口電路的功能如下： ：將小信號轉(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)束信號輸出端。 圖 ADC0809 引腳圖 信號放大采集電路如圖 。太陽能板與太陽位置發(fā)生偏離的情況下，系統(tǒng)有能力自動的回復運行狀態(tài)。 定義變量 LDR1，光線傳感器 1輸入 LDR2 EQU 。 定義變量 MX2， X 軸電動機控制端 2 MY1 EQU 。當任意 一個光線傳感器檢測到的光強低于閾值時（通過電位器調(diào)節(jié)設(shè)置），單片機就會通過 L298啟動 X軸和 Y軸電動機進行組合運動，以調(diào)整太陽能電池板的朝向。在完成初始化工作之后 ,控制器將等待命令輸 入 ,命令輸入來自兩個方面 :其一是控制器本身的鍵盤 。 LED 顯示器上顯示當前的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動方向即 CW(反轉(zhuǎn) )。光電傳感器誤差信號超出死區(qū)也應(yīng)視為異常情況。 如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟 動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升