【正文】 快要畢業(yè)了，離開這個我呆了三年的學(xué)校，離開這些陪了我們?nèi)甑睦蠋?，離開這些三年朝夕相處的同學(xué)，一切的一切，隨著論文的 完成，終于可以劃下一個完美的句號。 _NOP()。這樣一來就組成某個字符。 //每次傳輸?shù)妥止?jié) SCK=0。太陽相對地球的位置變化緩慢，所以不需要跟蹤裝置時刻運行。w4。因此，單純向它施加電壓是不會導(dǎo)致轉(zhuǎn)動的。 } 該程序中參數(shù) vol_value_2 是硅光片上面的光敏電阻經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換所得的電壓值，參常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 18 頁 作者：王文明 數(shù) vol_value_4 是硅光片下面的光敏電阻經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換所得的電壓值，上段程序是將上下兩個光敏電阻吸收的陽光通過 A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)殡妷汉筮M(jìn)行比較，從而控制電機的正反轉(zhuǎn)?？刂齐娐酚袃山M，電路圖中是其中的一組，另一組電路與此相同。 系統(tǒng)運行后，先進(jìn)行初始化，初始化完成后，電機根據(jù)程序進(jìn)行檢測，若電機需要進(jìn)行水平方向的轉(zhuǎn)動，則電機開始水平轉(zhuǎn)動，若電機需要進(jìn)行垂直方向的轉(zhuǎn)動，則電機進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)動，否則，電 機不轉(zhuǎn)動。 程序設(shè)計思想或說明 如上所述，太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的軟件部分包含多個模塊，各模塊的啟動和停止由單片機控制。各部分獨立完成一定的功能，又有機的結(jié)合為一個整體，完成所要求的控制任務(wù)。這樣能在任何氣候條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。冬至?xí)r這個角為 23 度 27 分，然后逐漸增大，到春分時變?yōu)?并繼續(xù)增大，夏至?xí)r赤緯角最大為 23 度 27 分，并開始減小；到秋分時赤緯角又變?yōu)?0，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 9 頁 作者：王文明 并繼續(xù)減小，直到冬至，另一個變化周期開始。 太陽追蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在太陽能跟蹤方面，我國在 1997 年研制了單軸太陽跟蹤器，完成了東西方向的自動跟蹤，而南北方向則通過手動調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。據(jù)國際能源機構(gòu)預(yù)測，人類正面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅。該太陽能跟蹤系統(tǒng)可以廣泛的使用于各類設(shè)備的需要使用太陽跟蹤的地方，該太陽能跟蹤系統(tǒng)價格實惠、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、跟蹤準(zhǔn)確、方便易用。本論文主要對太陽能跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了機械化設(shè)計和太陽光自動跟蹤系統(tǒng)控制部分設(shè)計。 四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排： 時間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 三、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日 四、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 第 1 頁 作者：王文明 摘要 人類正面臨者石油和煤炭等礦物質(zhì)燃料枯竭的嚴(yán)重威脅，太陽能作為一種新型能源具有無限、普遍存在 、利用清潔、使用經(jīng)濟等優(yōu)點。 增加了 GPS 定位系統(tǒng)，該太陽能跟蹤系統(tǒng)是國內(nèi)首家完全不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀，具有國際領(lǐng)先水平，能夠不受地域、天氣狀況和外部條件的限制，可以在 50℃至 70℃ 環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用；跟蹤精度可以達(dá)到 177。對于使用透鏡或盤式反射鏡，并且聚光率超過 60 倍的系統(tǒng)，需要使用雙軸跟蹤。設(shè)計一個對太陽實現(xiàn)全天候跟蹤系統(tǒng)，是提高太陽能利用率根本方法。 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 太陽運行的規(guī)律 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動。 如果兩者結(jié)合，各取其長處，可以獲得較滿意的跟蹤結(jié)果。 第三章 太陽能自動跟蹤系統(tǒng) —— 軟件部分 的設(shè)計 本文介紹的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)化、模塊化的程序設(shè)計方法。 整個太陽能自動跟蹤系統(tǒng)軟件部分共包含 5 個模塊：主程序、 AD 轉(zhuǎn)換部分及其轉(zhuǎn)換結(jié)果處理和分析、電機調(diào)整部分部分、光強檢測模塊， LCD 顯示部分及報警系統(tǒng)部分。 (flag_vertical_stop == 0)) //電機是否垂直轉(zhuǎn)動 { 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 15 頁 作者：王文明 motor_deal_vertical()。 程序設(shè)計思想及說明 系統(tǒng)采用光敏電阻光強比較法，設(shè)計出一種全新的光電轉(zhuǎn)換裝置，很好的實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。amp。單獨使用直流電機尚不能達(dá)到精確的定位控制，只有將它 與旋轉(zhuǎn)編碼器組合起來，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 20 頁 作者：王文明 才能實現(xiàn)精確的位置控制和速度控制。 電機驅(qū)動部分實現(xiàn)的功能 電機的驅(qū)動部分需要實現(xiàn)電機的垂直轉(zhuǎn)動控制和電機的水平轉(zhuǎn)動控制，其中電機的轉(zhuǎn)動分為電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。但是對于日出日落的判斷需要要用時鐘芯片的幫助。 for (i=0。 _nop_()。 //將命令字寫入數(shù)據(jù)端口 _NOP()。 不過總體來說，本系統(tǒng)具有較好的 穩(wěn)定性，并能夠達(dá)到 較 好的精確度和靈活性。 通過此次的設(shè)計，我學(xué)到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在設(shè)計過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 28 頁 作者：王文明 開 始寫 入 命 令等 待 1 6 0 2 完 成 內(nèi) 部 操 作顯 示 數(shù) 據(jù)確 定 字 符 坐 標(biāo) 位 置復(fù) 位返 回YN液 晶 模 塊 忙 圖 LCD 液晶顯示部分流程圖 報警系統(tǒng)模塊 該模塊程序?qū)崿F(xiàn)的功能 本部分電路由蜂鳴器、 PNP 三極管和 LED 二極管組成。當(dāng)系統(tǒng)檢測到 ，系統(tǒng)進(jìn)入分鐘調(diào)整狀態(tài)（即用戶按連接 鍵），同時蜂鳴器”滴“一聲。 } RST=0。 程序設(shè)計思想 DS1302 有 12個寄存器，其中七個寄存器存放與日歷，時鐘 相關(guān)。 電機垂直控制中的正轉(zhuǎn)部分流程圖如下： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 22 頁 作者：王文明 W 為 真正 轉(zhuǎn)速 度 為 s u t u ,并 延 時 時 序W 自 減W 為 0返 回開 始 Y YNN 圖 垂直電機控制中的電機 正轉(zhuǎn)部分 當(dāng)移動程序開始后，若 W 部位 0，電機開始正轉(zhuǎn)，速度為 sutu,且通過延時程序?qū)⑺俣缺３衷?sutu 一段時間，在延時過程中， W 自減，直至 W為 0，垂直電機的正轉(zhuǎn)停止。 由于全天候控制系統(tǒng)是隨的太陽轉(zhuǎn)動的，因為太陽離地球太遠(yuǎn)了，在很短 時間內(nèi)，檢測系統(tǒng)是感覺不到太陽在移動，需過一段時間才能感覺到太陽已經(jīng)偏移原來位置，所以要求電機隔一段時間轉(zhuǎn)一個角度后馬上停下來。 在這個模塊中，超過一定是絕對值是為了避免因為很小 的誤差或者一些沒有必要轉(zhuǎn)動的情況下電機發(fā)生轉(zhuǎn)動，提高了電機的利用效率。若陽光發(fā)生傾斜，使 Dl被陽光射中呈低電阻，則 A 點電位比 B 點高，信號經(jīng)過放大和轉(zhuǎn)換，則單片機使得電機得電轉(zhuǎn)動并拖動太陽能板轉(zhuǎn)動，使太陽能板重新對準(zhǔn)太陽。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光照強度相同，所以它們的阻值完全相等，此時電動機不轉(zhuǎn)動。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要是通過 C語言編程實現(xiàn)單片 機對步進(jìn)電機控制以及系統(tǒng)狀態(tài)的顯示。與匯編語言相比， C51 語言可讀性好、維護(hù)方便、可移植性強，開發(fā)時間短；匯編語言最突出的優(yōu)點是編程效率高，執(zhí)行速度快。 本設(shè)計的跟蹤方案 光敏電 阻光強比較法。 視日運動軌跡跟蹤 不論是采用極軸坐標(biāo)系統(tǒng)還是地平坐標(biāo)系統(tǒng)，太陽運行的位置變化 都是可以預(yù)測的，通過數(shù)學(xué)上對太陽軌跡的預(yù)測可完成對日跟蹤。在國內(nèi)近年來有不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究，1992 年推出了太陽灶自動跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽能》雜志介紹的單軸液壓自動跟蹤器，完成了單向跟蹤。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署資料，目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的 95%，且其使用在世界范圍內(nèi)以每 10 年 20%的速度增長。待光線和跟蹤條件適宜時，系統(tǒng)會有一個快常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 6 頁 作者：王文明 速跟蹤指令，使跟蹤儀大致對準(zhǔn)太陽。而目前的太陽能發(fā)電效率普遍都不高，所以如何提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率是值得研究的。 二、課題研究的主要內(nèi)容 (1)、從硬件和軟件方面分析和設(shè)計太陽能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計。河北某太陽能光伏發(fā)電企業(yè)獨家研發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平、不用計算各地太陽位置數(shù)據(jù) 、無軟件、不怕陰天、雷雨、多云等各種惡劣天氣、已經(jīng)預(yù)設(shè)系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)程序、防塵效果好、抗風(fēng)能力強、簡單易用、成本低廉、可在移動設(shè)備上隨時隨地準(zhǔn)確跟蹤太陽的智能太陽能跟蹤系統(tǒng)。固定式聚光器通常采用線聚光方式，縱軸沿南北向放置。 太陽能既是一次能源，又是可再生能源。不管哪種太陽能利用設(shè)備，如果它的集熱裝置能始終保持與太陽光垂直，并且收集更多方向上的太陽光，那么，它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能。因此使用程序跟蹤方法時，需要定期的人為調(diào)整跟蹤裝置的方向。如圖 , 其優(yōu)點在于控制較精確且電路比較容易實現(xiàn)。片內(nèi)有 flash 程序存儲器，可以通過編程器十分方便的寫代碼或擦除代碼，擦除次數(shù)達(dá) 10 萬次以上，而且內(nèi)有 10 位高速 ADC，速度可達(dá) 25 萬次 /秒。 (flag_horizontal_stop ==0)) //電機是否水平轉(zhuǎn)動 { motor_deal_horizontal()。對輸入信號進(jìn)行判斷，當(dāng)輸出信號的強度大于一定值時，給下一級一個高電平信號；反之，提供低電平信號，這樣能屏蔽一些微小信號的擾動，使系統(tǒng) 的工常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 16 頁 作者：王文明 作更穩(wěn)定。 ((vol_value_2 vol_value_4) = jingdu_vertical)) { fan_zhuan_y(3000)。 } 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 19 頁 作者：王文明 這幾句程序是比較左右兩面的電壓值大小，如果左面的電壓值大于右面的電壓值，且它們差的絕對值大于設(shè)定的精度時，電機進(jìn)行正轉(zhuǎn) 。 該句程序?qū)崿F(xiàn)的是正轉(zhuǎn)，通過芯片 STC12C5A60S2 的 P1 口輸出，傳入步進(jìn)電機實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)。電機的反轉(zhuǎn)部分的程序及原理同電機正轉(zhuǎn)部分類似。 RST=1。 SDA=0。 CLR_RW。 （ 1）詳細(xì)分析了國內(nèi)外目前的太陽追蹤方式，比較之后，選擇了以單片機為控制核心的自動控制系統(tǒng)，由于光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤都有各自的優(yōu)缺點，因此，經(jīng)過比較用光電檢測追蹤模式。 總之，此次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我收獲了很多東西，即為大學(xué)三年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 29 頁 作者：王文明 程序設(shè)計思想及說明 系統(tǒng)檢測硅光片兩邊輸出的電壓，以其中一種情況為例，當(dāng)左面電壓大于右面電 壓，且兩面電壓差的絕對值大于設(shè)定值而且電機不轉(zhuǎn)動超過 30S 的時候，蜂鳴器發(fā)生報警，進(jìn)行電機檢查和調(diào)整，直至電機轉(zhuǎn)動為止。 系統(tǒng)時鐘是由系統(tǒng) 的兩個定時器組成的，定時器 1 每定時到 0XF1 時，就通過 發(fā)出一個脈沖，定時器 2 工作在計數(shù)模式，用來計數(shù)定時器 1 發(fā)出的脈沖，定時器 2 每溢出一次，即系統(tǒng)增加一秒，然后在定時器 2 溢出中斷程序里面實現(xiàn)秒鐘與分鐘的轉(zhuǎn)換，分鐘與小時轉(zhuǎn)換。 SCK=0。 RST=0。w4。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 部分程序說明 及電機水平轉(zhuǎn)動控制部分流程圖 if ((vol_