【文章內(nèi)容簡介】 激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般 光敏電阻器結(jié)構(gòu)如下圖所示。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。基于本次設(shè)計(jì)的要求，我選用CDS光敏電阻GL3537，其暗阻是10K。 惠斯通電橋簡介電橋法測(cè)量是一種很重要的測(cè)量技術(shù)。由于電橋法線路原理簡明，儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測(cè)量的靈敏度和精確度較高等優(yōu)點(diǎn)，使它廣泛應(yīng)用于電磁測(cè)量，也廣泛應(yīng)用于非電量測(cè)量?！?】電橋可以測(cè)量電阻、電容、電感、頻率、壓力、溫度等許多物理量。同時(shí)，在現(xiàn)代自動(dòng)控制及儀器儀表中，常利用電橋的這些特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試和控制。 電橋分為直流電橋和交流電橋兩大類。直流電橋又分為單臂電橋和雙臂電橋，單臂電橋又稱為惠斯通電橋，主要用于精確測(cè)量中值電阻。雙臂電橋又稱為開爾文電橋，主要用于精確測(cè)量低值電阻。本次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用惠斯通電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)化成電壓變化。： 惠斯通電橋由于所選光敏電阻的暗阻是10K,當(dāng)R1=R3,R2=R4時(shí)電橋的輸出電壓靈敏度最高，稱為等臂電橋，這時(shí)電橋輸出是VOUT=R1/R1*U，所以R1，R3，R4也選用10k電阻。運(yùn)放LM358簡介通過光敏電阻采集到的信號(hào)需要通過運(yùn)算放大電路轉(zhuǎn)化成適合單片機(jī)處理的信號(hào)，因此用到集成運(yùn)算放大器。本次設(shè)計(jì)選擇LM358運(yùn)算放大器。LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組、音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。特性： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償。直流電壓增益高(約100dB) 。單位增益頻帶寬(約1MHz) 。電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(177。177。15V) 。低功耗電流，適合于電池供電。 低輸入偏流。低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。共模輸入電壓范圍寬，包括接地。差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。輸出電壓擺幅大（) 。 參數(shù)：輸入偏置電流45nA。輸入失調(diào)電流50nA。輸入共模電壓最大值VCC~ V。共模抑制比80dB。電源抑制比100dB。： LM358管腳圖 單片機(jī)控制系統(tǒng)方案單片機(jī)在控制過程應(yīng)用的特點(diǎn)是以控制理論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)自動(dòng)化控制，所以一般有較明確的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)算法和較復(fù)雜的響應(yīng)過程，這主要是因?yàn)樵谶^程控制中對(duì)速度，時(shí)間，精度有嚴(yán)格的要求，特別是對(duì)過渡過程要求是十分嚴(yán)格的。單片機(jī)在過程控制中，通常是對(duì)一個(gè)過程的直接數(shù)字控制，也即是DDC控制，很少涉及管理，其原因在于單片機(jī)的內(nèi)存容量，速度，字長都不適應(yīng)于管理目的?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中最基本的控制是DDC控制，然后才是監(jiān)視控制，管理等層次。各種層次往往采用不同結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。在DDC 控制中適宜采用單片機(jī)。 單片機(jī)在DDC控制中有著顯著的特點(diǎn)。它體積小，可以做成體積極小的控制器用于一些體積不大的設(shè)備和空間有效的生產(chǎn)過程，控制過程，在現(xiàn)代化的汽車中就有不少單片機(jī)的控制器，包括點(diǎn)火控制，節(jié)油控制等。單片機(jī)還有溫度范圍寬，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，故在強(qiáng)電場(chǎng)，強(qiáng)磁場(chǎng)的工業(yè)環(huán)境中有良好的工作性能，在溫度變化范圍大的惡劣條件下仍能正常工作；在鋼鐵工業(yè)的冶煉，軋鋼過程中普遍應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行過程控制。航天航空，軍事裝置，航海，交通設(shè)備中，單片機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛。本設(shè)計(jì)跟蹤控制裝置屬于典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，需要控制的對(duì)象是兩片感光電路板。被控量是跟蹤器的轉(zhuǎn)角位置，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)，反饋元件是光電傳感器，而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)及傳感器的反饋信號(hào)都是在單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制下完成的。：單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)光敏電阻輸入量控制量輸出量偏差—— 單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖3 太陽能跟蹤控制器硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成原理本系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)，ULN2003A,光敏電阻，TLC1543,LM358等組成。：跟蹤器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器單片機(jī)傳感器信號(hào)處理A/D轉(zhuǎn)換器 硬件框圖 單片機(jī)供電電源通過7805穩(wěn)壓芯片和電容的濾波作用組成5V穩(wěn)壓電路主要給單片機(jī)供電，： 5V穩(wěn)壓電路原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 跟蹤器設(shè)計(jì)： 跟蹤器原理圖 A/D采集電路設(shè)計(jì)TLC1543三個(gè)控制輸入端CS,I/O,CLOCK,ADDRESS和一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端DATAOUT遵循串行外設(shè)接口SPI協(xié)議，要求微處理器具有SPI接口。但本次設(shè)計(jì)中采用51系列單片機(jī)中未置SPI接口，需要通過軟件模擬SPI協(xié)議以便和TLC2543接口。，。本次設(shè)計(jì)只使用兩個(gè)通道 ，即A1和A2，因此通道地址為0000B和0001B。REF+接5V電源，REF接地。： A/D采集電路原理圖單片機(jī)軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對(duì)控制精度的影響；用軟件代替環(huán)形分配器，通過對(duì)單片機(jī)的設(shè)定，用同一種電路實(shí)現(xiàn)了多相步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；單片機(jī)的強(qiáng)大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機(jī)的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。 IN1IN4 輸入端，經(jīng)ULN2003A 放大和倒相后的輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)作相應(yīng)的作。ULN2003A的 COM 端和步進(jìn)電機(jī)的 COMCOM2 連接到 VCC。： 調(diào)整單片機(jī)輸出的步進(jìn)脈沖頻率的方法： A、軟件延時(shí)方法 改變延時(shí)的時(shí)間長度就可以改變輸出脈沖的頻率，但這種方法使 CPU 長時(shí)間等待，無法進(jìn)行其它工作，因此沒有實(shí)用價(jià)值。在單獨(dú)進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的演示時(shí)可以采用。 B、定時(shí)器中斷方法 在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行脈沖輸出操作，調(diào)整定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法占用 CPU 時(shí)間較少，是一種比較實(shí)用的調(diào)速方法。 用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行速度控制，實(shí)際上就是控制每次換相的時(shí)間間隔。升速時(shí)，使脈沖頻率逐漸升高，降速時(shí)則相反。本設(shè)計(jì)采用方案B。 ULN2003A驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)模塊原理圖4 太陽能跟蹤控制器軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖：Y開始定時(shí)器初始化鍵盤掃描NUM=1?步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)起動(dòng)步進(jìn)電機(jī)停止兩路A/D采集adc1adc2步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)停止步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)adc1adc2NYNN是N 流程圖 太陽能跟蹤控制器程序設(shè)計(jì) 主函數(shù) 定義鍵值num，adc1和adc2作為A/D兩通道輸出結(jié)果，程序一開始進(jìn)行定時(shí)器1的初始化，即設(shè)置定時(shí)時(shí)間，打開總中斷和定時(shí)中斷。開始時(shí)步進(jìn)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。void main(void) { uchar num。 uint adc1=0。 uint adc2=0。Init_Timer1()。 Coil_OFF。在循環(huán)中調(diào)用按鍵掃描函數(shù)，并進(jìn)行判斷。若值為1，則停止標(biāo)志置0，表示步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)；若值為2，則停止標(biāo)志置1，表示步進(jìn)電機(jī)停止。 while(1) { num=KeyScan()。 //循環(huán)調(diào)用按鍵掃描 if(num==1) { StopFlag=0。 } else if (num == 2) { Coil_OFF。 StopFlag=1。 }分別采集通道1和通道2 ，并比較采集結(jié)果，來決定正反轉(zhuǎn)標(biāo)志。若兩通道采集結(jié)果相等，表示跟蹤上太陽光的位置，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 adc1 = AD_1543(0x00)。 adc2= AD_1543(0X02)。 if (adc1 adc2) flag = 0。 else if(adc1 adc2) flag = 1。 else Coil_OFF。 }} 定時(shí)器1中斷初始化函數(shù)void Init_Timer1(void){使用模式1，16位定時(shí)器，使用|符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響 TMOD |= 0x10。 給定初值，定時(shí)時(shí)間是65536usTH1=0。 TL1=0。 總中斷打開，定時(shí)器1中斷打開，定時(shí)器1開關(guān)打開，定時(shí)器1優(yōu)先級(jí)設(shè)為最高EA=1。ET1=1。TR1=1。PT1=1。} 延時(shí)函數(shù)大約延遲1s。void DelayUs2x(unsigned char t){ while(t)。}void DelayMs(unsigned char t){ while(t) { DelayUs2x(245)。 DelayUs2x(245)。 }} 按鍵掃描函數(shù) 由于鍵盤按下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，所以要先消抖，這里采用軟件消抖的方法，通過延時(shí)10ms后，再次判斷按鍵是否按下，若確實(shí)按下，再執(zhí)行相應(yīng)賦鍵值操作；若沒被按下，則為抖動(dòng)，賦鍵值為0。unsigned char KeyScan(void){ Unsigned char keyvalue。 if(KeyPort!=0xff) { DelayMs(10)。 if(KeyPort!=0xff) { keyvalue=KeyPort。 while(KeyPort!=0xff)。 switch(keyvalue) { case 0xfe:return 1。break。 case 0xfd:return 2。break。 default:return 0。break。 } } } return 0。} 定時(shí)器1中斷子程序控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)void Timer1_isr(void) interrupt 3 using 1{ static unsigned char i,j。 TH1=0。 TL1=0。先判斷啟停標(biāo)志，若是起動(dòng)狀態(tài)，再判斷正反轉(zhuǎn)標(biāo)志。若為正轉(zhuǎn)，則按ABCD循環(huán)的相序依次導(dǎo)通；若為反轉(zhuǎn)，則按DCBA循環(huán)的相序依次導(dǎo)通。時(shí)間間隔為定時(shí)器1的都定時(shí)時(shí)間。 if(!StopFlag) { if(flag) //正轉(zhuǎn) { switch(i) { case 0:Coil_A1。i++。break。 case 1:Coil_AB1。i++。break。 case 2:Coil_B1。i++。break。 case 3:Coil_BC1。i++。break。 case 4:Coil_C1。i++。break。 case 5:Coil_CD1。i++。break。 case 6:Coil_D1。i++。break。 case 7:Coil_DA1。i++。break。 case 8:i=0。break。 default:break。 } } else //反轉(zhuǎn) { switch(j) { case 0:Coil_DA1。j++。break。 case 1:Coil_D1。j++。break。 case 2:Coil_CD1。j++。break。 case 3:Coil_C1。j++。break。 case 4:Coil_BC1。j++。break。 case 5:Coil_B1。j++。break。 case 6:Coil_AB1。j++。break。 case 7:Coil_A1。j++。break。 case 8:j=0。break。 default:break。 }}}} TLC1543采集函數(shù) n為命令字，控制通道，輸出數(shù)據(jù)長度，輸出格式，極性選擇。int AD_1543(uchar n){ data uchar i,j。 idata union { uchar ch[2]。 uint m。 }u。 clk43 = 0。 ad43_cs = 0。ab的后四位是通道選擇。8次循環(huán)后，命令字輸入到1543中，同時(shí)采集數(shù)據(jù)