【正文】 電機(jī)輸出電壓可高達(dá) 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓。 步進(jìn)電機(jī)的速度控步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)與輸入的脈沖速度成等比例的關(guān)系，所以在脈沖的速度愈快時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)跟著加快；脈波速度愈慢時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速自然也跟著變慢。Zr 其中： Zr——— 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的轉(zhuǎn)子齒數(shù)。在對(duì) Flash存貯器編程期間，該引腳也用于施加編程語序電源。 存儲(chǔ)器系統(tǒng)： 4KB的程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至 64KB）；128KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM,可在外擴(kuò) 64KB）；特殊功能寄存器 SFR。 綜上所述：方案一相對(duì)比較有優(yōu)勢(shì)，所以選 LCD液晶顯示。硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件，根據(jù)硅光電池光照強(qiáng)度曲線特性可知：硅光電池的開路電壓或短路電流與光強(qiáng)呈很好的線性關(guān)系。目前，步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率為 1000～ 3000Hz。失調(diào)角 θ和靜態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩 Tj之間滿足 : Tj=Tjmaxsinθ 式中 Tjmax──最大靜轉(zhuǎn)矩， N 此電機(jī)在正常通電狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，角度的變化也近乎連續(xù)，控制簡單方便。 電動(dòng)機(jī)的選擇 本系統(tǒng)選擇電機(jī) 主要作用是調(diào)整激光筆的位置，指向光源。當(dāng)光強(qiáng)度達(dá)到下限值時(shí)，停止跟蹤。 根據(jù)圖 的系統(tǒng)框圖，可以設(shè)計(jì)一個(gè)太 陽跟隨系統(tǒng)的模擬，電路中四個(gè)光敏器件 A,A39。方案比較部分是為了選取更適合此次設(shè)計(jì)的器件。目前許多太光源陽能電池板陣列沒能高效的利用太陽資源，發(fā)電效率低。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 系 別： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用 班 號(hào)： 光伏 122 學(xué) 生 姓 名： 王冬冬 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 1206213215 設(shè)計(jì)（論文）題目： 光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師： 朱文杰 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期： ～ 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 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè) 光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用 班級(jí) 光伏 122 姓名 王冬冬 一、課題名稱： 光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、主要技術(shù)指標(biāo)（或基本要求）： 光照強(qiáng)度低于 100Lx 時(shí)系統(tǒng)暫停跟蹤光源， 100500Lx時(shí)進(jìn)行疏跟蹤，大于 500Lx 時(shí)進(jìn)行密跟蹤 。本次設(shè)計(jì)是將固定的太陽能光伏組件改變成雙軸跟蹤光源的太陽能光伏組件，通過跟蹤光源使光伏組件保持較高的輸出功率。硬件部分設(shè)計(jì)是圍繞著太陽能電池板、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、 按鍵、液晶顯示器、 AT89S51 型單片機(jī)這些主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)的。和 B,B39。而在中間狀態(tài)時(shí)實(shí)行疏跟蹤。有以下方案可供選擇： 方案一：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 由于本次跟蹤設(shè)計(jì)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的精度有較高的要求，直流減速電機(jī)在此方面有明顯的不足速度不容易控制， 而步進(jìn)電機(jī)的控制和實(shí)現(xiàn)是相對(duì)簡單一些。 m； θ──失調(diào)角， θ=2π /m（ m為一個(gè)通電順序內(nèi)的拍數(shù)）。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子和負(fù)載的慣性有關(guān)。 方案三：光敏二極管。 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 9 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件方框圖 本系統(tǒng)是有控制核心的單片機(jī)對(duì)傳感器檢測(cè)的光源的信號(hào)進(jìn)行分析和處理然后控制電機(jī)，使其跟隨點(diǎn)光源移動(dòng)。 I/O口和其他功能單元 ： 4個(gè)并行 I/O； 2個(gè) 16為定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 1個(gè)全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（ 5個(gè)中斷源、 2個(gè)優(yōu)先級(jí)）。 當(dāng)在 89C51單片機(jī)的 RST引腳引入高電平并保持 2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每次換相轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度 (RPM)與脈沖速度 (PPS， 又稱 Hz)間的關(guān)系式如下： 電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度 (RPM)＝脈沖速度 (PPS或 Hz) 60247。橋式整流電路雖然用了四肢二極管，但卻克服了全波整流電路要求變壓器次級(jí)有中心抽頭和二極管承受反壓大的缺點(diǎn)。鍵盤就在這個(gè)過程中應(yīng)用。 STAPT是 A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入腳 ,有一個(gè)高脈沖輸入時(shí)開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為了避免在多云情況下的盲目跟蹤，如果輻射強(qiáng)度沒有達(dá)到特定值，則對(duì)于誤差信號(hào)超出死區(qū)不作任何操作。 定義變量 MX1， X 軸電動(dòng)機(jī)控制端 1 MX2 EQU 。 該設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu) 中 系統(tǒng)上電后先進(jìn)行必要的初始化操作 ,包括主處理器內(nèi)部時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)置、定時(shí) /計(jì)數(shù)器的初始化、串行口、 I/O 端口及中斷系統(tǒng)的設(shè)置等。 問題處理與分析 1)光源跟蹤控制系統(tǒng)異常處理 程序運(yùn)行中會(huì)發(fā)生多種異常情況，有些可以通過檢查輸入數(shù)據(jù)判斷，而有一些情況系統(tǒng)可以自行校正。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中學(xué)習(xí)到了很多的知識(shí)，了解了一個(gè)系列的單片機(jī) MSP430，并學(xué)習(xí)了一些相關(guān)?？赡艿脑蚴浅霈F(xiàn)了一干擾光源或太陽能板與太陽位置發(fā)生偏離。其二是通過串行口接收上位機(jī)的控制命令。 定義變量 MY1， Y 軸電動(dòng)機(jī)控制端 1 MY2 EQU 。 在每次定時(shí)器 T1中斷時(shí)，系統(tǒng) 都檢查控制字。 2128是 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 , 21是最高位 ,28是最低位。 所以我們選用的是 LED液晶顯示器 ，型號(hào) ： FYD128640402B。我們選的是兩相混合式步 進(jìn)電機(jī)，型號(hào)是 56BYG250B0241，步距角 ，相電流 ，保持轉(zhuǎn)矩 *m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 180g*cm178。 （ 2）由于 RPM與 PPS的單位不同，所以于轉(zhuǎn)換的過程中要先將 PPS的秒鐘乘以 60變?yōu)榉昼?。N如下圖 。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。系統(tǒng)的硬件主要有控制器單片機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，顯示模塊，鍵盤等模塊組 成的。 方案四：光敏三極管。 5） 最高運(yùn)行頻率 運(yùn)行頻率是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下逐升速，達(dá)到不失步的連續(xù)工作頻率。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩越大，自鎖力越大，靜態(tài)誤差越小。 步進(jìn)電機(jī)的性能指標(biāo) 1) 步距角精度（ Δα） 在討論步距角精度之前 ,先介紹步距角的概念。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。 方案 選擇 主控芯片的選擇 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)為控制核心的設(shè)計(jì)，因此要選擇一個(gè) 主控芯片來處理數(shù)據(jù)和控制操作，主要考慮以下兩種方案： 方案一： AT89C51 單片機(jī) 是一種低功耗且?guī)?4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器， 它采用 CMOS 工藝和高密度非易失性存貯器技術(shù)，而且引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。如果光線變暗，則光敏器件阻值增大，達(dá)到翻轉(zhuǎn)閾值后單穩(wěn)輸出端出現(xiàn)高電平，單片機(jī)的 和 接收到這個(gè)高電平就知道太陽能電池板光線不足。設(shè)計(jì)完成后利用軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編譯和調(diào)試，以保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。用四個(gè) 光敏三極管 3DU5 組成 光敏傳感器來檢測(cè)光源的位置，并將其檢測(cè)到的信號(hào)放 大傳給單片機(jī) AT89C51。 用四個(gè)光敏三極管 3DU5 組成光敏傳感器其最高工作電壓為 10V，響應(yīng)時(shí)間為 1ms1ums。 三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述： 首先分析光伏發(fā)電光源跟蹤控制的發(fā)展前景，探索出它在光伏發(fā)電中的優(yōu)勢(shì)； 找到其已被應(yīng)用的實(shí)例，論證其實(shí)施的可行性； 通過復(fù)習(xí)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用、傳感器的應(yīng)用技術(shù)、模擬（數(shù)字）電路及施工安裝方面的相關(guān)知識(shí)，從而進(jìn)一步掌握硬件及軟件設(shè)計(jì)的理論知識(shí)； 分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，從而確定硬件的選用； 與成功的案例對(duì)比，最終確定系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、方案的比較、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。我們知道光照越充足，電池板產(chǎn)生的能量就越大而太陽每天都是東升西落沒有固定的點(diǎn)，太陽能組件被固定在一個(gè)方向的話，就不能更有效的利用太陽能。 為了提高綜合 跟蹤的利用效率，我們采用了分級(jí)跟蹤。快速靈活的變成方式：可通過 JTAG 和 BSL 兩種方式向 CPU 內(nèi)裝在程序。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整困難，使用步進(jìn)電機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡單和緊湊。 2) 靜態(tài)距角特性 在空載狀態(tài)下，給步進(jìn)電機(jī)通電，則轉(zhuǎn)子齒的中心線和 定子齒的中心線重合，轉(zhuǎn)子上沒有轉(zhuǎn)矩輸出，轉(zhuǎn)子處在靜止?fàn)顟B(tài)。它反映了電動(dòng)機(jī)跟蹤的快速性。從光照特性來看，隨著光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降，可以反映光照的變化，但該特性大多數(shù)情況為非線性，部分光照區(qū)間內(nèi)，特 性變化不靈敏。 方案二：七段數(shù)碼管顯示，顯示的范圍比較小，一般只能顯示數(shù)值和字母。 AT89C5l是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。如下圖： 圖 晶振電路 單片機(jī)的復(fù)位電路 RST：復(fù)位輸入端。單片機(jī)啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變內(nèi) RAM的內(nèi)容。 （ 3）步進(jìn)電機(jī)：提供轉(zhuǎn)矩動(dòng)力輸出來帶動(dòng)負(fù)載。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 （ 2）改變 P2口的輸出信號(hào)也能改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，由此實(shí)現(xiàn) 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的變化。它是常用的 A/D轉(zhuǎn)換器 ,主要用于要求不是很精確的場合。 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 18 圖 信號(hào)放大采集電路圖 程序運(yùn)行中會(huì)發(fā)生多種異常情況，有些可以通過檢查輸入數(shù)據(jù)判斷，而有一些情況系統(tǒng)可以自行校正。 旋轉(zhuǎn)直 到光線傳感器 2為亮 SJMP START_TRACKING SD2: LCALL MOTORL JNB LIM1,MMAINS JB LDR2,SD2 JB LDR1,SD1 SJMP START_TRACKING SD3: SETB LIM1 SETB LIM2 JNB LDR1,MMAIN JNB LDR2,MMAIN SJMP SD3 MMAINS:LCALL MOTORR JB LIM2,MMAINS SNM: LCALL DELAY JNB LDR1,SNM LCALL DELAY JB LDR2,SNM SJMP MMAIN MOTORL:MOV A,MOTT CJNE A,01H,XC1 MOV MOTT,04H 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 21 LCALL MOTOR_ROTATE LCALL DELAY RET XC1: DEC MOTT LCALL MOTOR_ROTATE LCALL DELAY RET MOTORR:MOV A,MOTT CJNE A,04H,XC2 MOV MOTT,01H LCALL MOTOR_ROTATE LCALL DELAY RET XC2: INC MOTT LCALL MOTOR_ROTATE LCALL DELAY RET 2) A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 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 24 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 仿真 本系統(tǒng)中通過 proteus 7 的單片機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)其功能，并且能夠在仿真中看見十分近似于真實(shí)的結(jié)果。通過正反轉(zhuǎn)按鍵可以使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)并在了 LCD 上顯示當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向（正轉(zhuǎn)： CW。使用 L298N 控制步進(jìn)電機(jī)具有價(jià)格低、控制簡單、工作可靠的特點(diǎn)，所以具有很高的推 廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。 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 26 在每次定時(shí)器 T1 中斷時(shí)，系統(tǒng)都檢查控制字。 加速為剛開始啟動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，等速度穩(wěn)定之后再減速。 X 軸和 Y 軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) SETB ENB SETB MX1 CLR