【正文】 t in principle. According to the requirements and function of each module, we plete the selection of main device. On the basis of the hardware system,use the assembly language to plete this programming. Finally, the paper summarizes the whole 華北科技學(xué)院 III project design, and puts forward improvement measures on the problems existing in the subject and suggestions to improve. Main work includes the following contents: (1) Design Automatic tracking solar panel of the circuit diagram。由單片機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)指定位置。 本設(shè)計(jì)采用光時(shí)互補(bǔ)的跟蹤方法，即是以視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤為粗調(diào)，從時(shí)鐘模塊讀出當(dāng)前時(shí)間計(jì)算出太陽(yáng)的空間位置，并根據(jù)經(jīng)緯度進(jìn)一步計(jì)算出太陽(yáng)的方位角和高度角。光敏電阻 。光伏發(fā)電安全可靠，不會(huì)遭受能源危機(jī)或燃料市場(chǎng)不穩(wěn)定的沖擊。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(yáng)光線跟蹤技術(shù)具有重要意義。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。然后控制系統(tǒng)根據(jù)太陽(yáng)軌跡每分鐘的角度變化發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置兩維轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和方向變化。 預(yù)期實(shí)現(xiàn)電路相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊 ，硬件成本較低，的硬件電路。180176。=R 圖 4 太陽(yáng)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(yáng) 天球 南 北 X X ’ Y (Y ’ ) Z Z ’ 太陽(yáng) 太陽(yáng)能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 54 頁(yè) 太陽(yáng)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(yáng)的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽(yáng)位置相對(duì)于地面 靜止物體的運(yùn)動(dòng)。 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(guò)程中，鉛垂軸 jj′相對(duì)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)。光強(qiáng)從2001000W/m2 開(kāi)路電壓變化比較平穩(wěn)。另一方面就是成本問(wèn)題， GPS 提供數(shù)據(jù)，成本會(huì)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(chǔ)到存儲(chǔ)器中，單片機(jī)只需從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)即可。 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。 C 與 D 同理。 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?lè)较蛞来螢榈?2 腳、第 3 腳 …… 第 40 腳。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。如 C 相通電， A， B 相不通電，齒 3 應(yīng)與 C 對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò) 1/3 て，此時(shí)齒 4 與 A 偏移為 1/3 て對(duì)齊。 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(cè)量?jī)x器中。 復(fù)位電路的主要功能是使整個(gè)電路處于一個(gè)確定的狀態(tài)，以免引起錯(cuò)誤的操作。發(fā)光二極管的導(dǎo)通壓降一般為 ~。于是，就把對(duì)光照信號(hào)的處理轉(zhuǎn)化為對(duì)電壓信號(hào) V 的處理。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。 CPU 硬件模塊結(jié)構(gòu)框圖 圖 CPU 硬件模塊結(jié)構(gòu)框圖 STC12C5A 復(fù)位電路 光敏傳感器 EEPROM 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路 電腦通訊電路 太陽(yáng)能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 54 頁(yè) CPU 模塊電路原理圖 圖 CPU 模塊原理圖 P 1 .51P 1 .62P 1 .73P 4 .7 / R S T4P 3 .0 / R x D5P 4 .3 / S C L K6P 3 .1 / T x D7P 3 .2 / I N T 08P 3 .3 / I N T 19P 3 .410P 3 .511P3.6/WR12P3.7/RD13XTAL214XTAL115GND16P4.0/SS17P2.018P2.119P2.220P2.321P2.422P 2 .523P 2 .624P 2 .725P 4 .426P 4 .527P 4 .1 / M O S I28P 4 .629P 0 .730P 0 .631P 0 .532P 0 .433P0.334P0.235P0.136P0.037VCC38P4.2/MISO39P1.040P1.141P1.242P1.343P1.444U1S TC 1 2 C 5 A 6 0 S 2 Q FP 4 4Y11 1 .0 5 9 2 MC23 0 p FC33 0 p FGNDR11 0 K+ 5 VR x DT x DE21 0 u F / 1 6 VC11 0 0 n+ 5 VE11 0 u F / 1 6 VAD2AD3P 0 4A L EAD4P 2 6R E S E TP 1 0P 1 1+ 5 VP 0 4Q3D T B 1 1 3 E KR63 3 0P N PD1運(yùn)行指示燈P 2 7R E S E T+ 5 VG N DR x DT x D1234567891011121314Z1S I MP 4 6A L EP 4 6WESTEASTP10P11MIDCS SK DI DORxDTxD GND1 6 2 7 3 8 4 9 5C N 1 電腦NORTHSOUTHP 2 5AD0AD1華北科技學(xué)院 第 23 頁(yè) 共 54 頁(yè) 復(fù)位電路 為確保單片機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。 １、光敏電阻原理 光敏電阻器由能透光的半導(dǎo)體光電晶體構(gòu)成，因半導(dǎo)體光電晶體成分不同，又分為可見(jiàn)光光敏電阻（硫化鎘晶體）、紅外光光敏電阻（砷化鎵晶體）、和紫外光光敏電阻（硫化鋅晶體）。 0、 1/3 て、 2/3 て ,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即 A 與齒 1 相對(duì)齊， B 與齒 2 向右錯(cuò)開(kāi) 1/3 て， C 與齒 3向右錯(cuò)開(kāi) 2/3 て， A39。 步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī) ，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。電機(jī) 9 通過(guò)蝸輪蝸桿、絲桿螺孔機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電池板支架轉(zhuǎn)動(dòng)，完成南北方向的跟蹤。直到太陽(yáng)光線完全垂直照射電池板。同時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)之前將電池板從最西方調(diào)整到最東方等待下一天太陽(yáng)的升起。在 PV 特性曲線中，可以看出隨著端電壓由零逐漸增長(zhǎng)輸出功率先上升然后下降，說(shuō)明存在一個(gè)端電壓值，在其附近可獲得最大功率輸出，跟 IV 曲線說(shuō)明了同一個(gè)問(wèn)題，這為光伏發(fā)電控制方法的改進(jìn)提供了途徑。所以在應(yīng)太陽(yáng)能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 54 頁(yè) 用時(shí)，如果使用聚光器，則聚光器的聚光倍數(shù)不能過(guò)大，以免造成結(jié)溫過(guò)高使電池轉(zhuǎn)換率下降甚至損害電池。一天當(dāng)中隨時(shí)間變化引起的太陽(yáng)位置的變化可由太陽(yáng)時(shí)角ω表示，太陽(yáng)在正午時(shí)為 0176。實(shí)際應(yīng)用中，全球定位系統(tǒng) (GPS)可為系統(tǒng)提供精度很高的地理經(jīng)緯度和當(dāng)?shù)貢r(shí)間，控制系統(tǒng)則根據(jù)提供的地理、時(shí)間參數(shù)來(lái)確定即時(shí)的太陽(yáng)位置，以保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位和跟蹤的高準(zhǔn)確性和高可靠性。=R方位角以正南方向?yàn)榱?，由南向東向北為負(fù)，由南向西向北為正，如太陽(yáng)在正東方，方位角為 90176?？傊摳櫰骶哂懈櫨雀撸褂渺`活方便，抗干擾能力強(qiáng)。程序跟蹤可以克服單一的傳感器跟蹤存在的跟蹤范圍窄，粗跟蹤不穩(wěn)定的問(wèn)題，而傳感器精確跟蹤避免了程序跟蹤需要定時(shí) 修正的問(wèn)題。 2．雙軸跟蹤 如果能夠同時(shí)跟蹤太陽(yáng)兩個(gè)角度的變化，就能獲得更多的太陽(yáng)能量，雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求而設(shè)計(jì)的。有了跟蹤器加上聚光技術(shù)使得太陽(yáng)能利用率有很大的提高。能源的危機(jī)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是致命的。 （ 3） 設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的電路原理圖 。 精確跟蹤太陽(yáng)，對(duì)太陽(yáng)能利用率的提高是顯著的，市場(chǎng)上急需一種高精度，高穩(wěn)定性的跟蹤控制器。為完成本設(shè)計(jì)，本文對(duì)跟蹤方式進(jìn)行了深入的研究，并在此基礎(chǔ)上主要采用 CDS 光敏 電阻， STC12C5A 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)完成跟蹤器的設(shè)計(jì)。 Key words: sun tracking of using photosensitive sensor 。安裝 1KW 光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年可少排放二氧化碳 600～2300kg， 一氧化氮 16kg，二氧化硫 9kg 及其他微粒 。 目前，太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)追蹤太陽(yáng)的方法很多，但是不外乎采用如下兩種方式：一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤（也叫程序跟蹤）；前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，后者是開(kāi)環(huán)的程控系統(tǒng)。但是在計(jì)算太陽(yáng)角的過(guò)程中容易出現(xiàn)誤差，影響跟蹤準(zhǔn)確度。它們也都具有雙軸跟蹤，自動(dòng)調(diào)整，適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)?？梢宰詣?dòng)調(diào)整誤差，當(dāng)烏云遮擋時(shí)可以自動(dòng)停止跟蹤，夏天早晨 6 點(diǎn)啟動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)光照強(qiáng)度足夠時(shí)，追蹤系統(tǒng)程序啟動(dòng)，晚上光照低于一定程度時(shí)。 日面中心的時(shí)角，即從觀測(cè)點(diǎn)天球子午圈沿天赤道量至太陽(yáng)所在時(shí)圈的角距離。cosδsinω z = R(sinФsinδ+cosФcosδcosω) 因此，可求 得太陽(yáng)高度角 h，方位角 A 計(jì)算公式分別為： sinh = z/R = sinФsinδ+cosФcosδcosω (3) cos(A180176。27′，然后逐漸增大，到春分時(shí)變?yōu)?0176。因此目前多種太陽(yáng)能發(fā)電裝置均采用地平坐標(biāo)。而這個(gè)結(jié)論就為提高轉(zhuǎn)換效率提供了一種途徑：可以通過(guò)加裝聚光器來(lái)加強(qiáng)光照強(qiáng)度，從而減少光伏電池的使用，降低光伏發(fā)電的成本，但是聚光器對(duì)光照條件要求比較高，最主要是要求光線要近乎垂直地照射到太陽(yáng)能電池板上。 光敏電阻工作環(huán)境溫度 30176。 PG120L3 減速器減速比30:1 可以將步進(jìn)電機(jī)的每一步角度降得很低。這樣程序法的初步定位完成了 。 、ADC 輸入通道 PCA 計(jì)數(shù)器的外部脈沖輸入腳 ，第二串口數(shù)據(jù)接收端 ，高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出、第二串口數(shù)據(jù)發(fā)送端 (主器件的輸入和從器件的輸出 ) ~ P2 口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入輸出口（ 8 位準(zhǔn)雙向口），也可作為高 8 位地址總線使用。 3）步進(jìn)電機(jī)具有加速轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，其性能的提高與控制方式、驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)等有密切的關(guān)系。 不過(guò)，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。CDS 的阻值變化與光照的變化之間的關(guān)系是線性的，它的阻值的變化是在一個(gè)范圍內(nèi)沿著一條直線上升或下降。高電平的持續(xù)時(shí)間取決于電容充電時(shí)間。 光電傳感模塊 1） 光照檢測(cè)部分 可利用光敏電阻傳感器作為檢測(cè)元件，它可以完成從光強(qiáng)到電阻值的信號(hào)轉(zhuǎn)換，再把電阻值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)就可以作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)。光敏電阻是基于光電導(dǎo)效應(yīng)的一種光電器件，無(wú)光照時(shí) , 光敏電阻值（暗電阻）很大 , 電路中電流（暗電流）很??； 當(dāng)受到光照時(shí)，半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率增加，