【文章內(nèi)容簡介】 晝和黑夜等長。太陽在正午的高度等于90176。Φ (Φ為觀察者當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?。春分過后，太陽的生落點逐日移向北方，白晝時間增長，黑夜時間縮短，正午時太陽的高度逐日增加。夏至日(6月2日)，太陽正午高度達(dá)到最大值90176。Φ+23176。27180。，白晝最長，這時候地球北半球天文夏季開始。夏至過后，太陽正午高度逐日降低，同時白晝縮短，太陽的升落又趨向正東和正西。秋分日(9月23日)，太陽又從赤道以北到達(dá)赤道(太陽的赤緯δ=0176。)，地球北半球的天文秋季開始。在周日視運動中，太陽多出于正東而沒于正西，白晝和黑夜等長。秋分過后，太陽的生落點逐日移向南方，白晝時間縮短，黑夜時間增長，正午時候太陽的高度逐日降低。冬至日(12月2日)，太陽正午高度達(dá)最小值90176。Φ23176。27180。，黑夜最長，這時地球北半球天文冬季開始。冬至過后，太陽正午高度逐日升高，同時白晝增長，太陽的升落又趨向正東和正西，直到春分日(3月21日)太陽從赤道以南到達(dá)赤道。雖然太陽在地球上的位置每日、每時都有變化，但是其運行具有嚴(yán)格的規(guī)律性。根據(jù)其相互運動規(guī)律，可以通過天文公式計算出太陽在赤道坐標(biāo)系中的太陽赤緯角和太陽時角。在實際使用中，由于太陽赤緯角和太陽時角是建立在赤道坐標(biāo)系中，不便于直接應(yīng)用，所以一般將其轉(zhuǎn)換到人們所熟悉的地平坐標(biāo)系中，即由太陽赤緯角和太陽時角計算出太陽高度角和方位角。當(dāng)太陽高度角和方位角確定之后，太陽的位置也就唯一確定了。 主動跟蹤是指提前預(yù)設(shè)太陽能電池板的位置，按照時間而不是按照檢測到的光強(qiáng)信號來調(diào)整太陽能電池板。其中，高度角、方位角式雙軸太陽跟蹤是主動式跟蹤的一種。高度角、方位角式雙軸太陽跟蹤方法又稱為地平坐標(biāo)系雙軸跟蹤。跟蹤的方位軸垂直于地面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。工作時，太陽能跟蹤器根據(jù)太陽的視日運動繞方位軸轉(zhuǎn)動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運動改變跟蹤器的傾斜角，從而使反射鏡面的主軸始終與太陽光線平行。 主動跟蹤雖然在任何天氣條件下都可以正常運行，但是在跟蹤過程中產(chǎn)生的累積誤差自身并不能消除。被動式跟蹤一般是將兩個光敏元件對稱安裝在太陽能電池板上接受太陽光。當(dāng)太陽光直射太陽能電池板時，兩個光敏元件接收到相同的陽光輻射，輸出相同的控制信號。當(dāng)太陽光線偏射到太陽能電池板的時候，兩個光敏元件接收到不同的陽光輻射，輸出兩個強(qiáng)弱不同的控制信號，利用這兩個信號的差值對電池板的位置進(jìn)行調(diào)整，直至太陽光再次直射到太陽能電池板。 被動式跟蹤控制思路簡單，控制器設(shè)計容易且追蹤精度高，可以大大的提高太陽能的利用效率。本設(shè)計采用的是被動式跟蹤方法，基于TMS320F2812設(shè)計太陽能跟蹤系統(tǒng)，每隔10分鐘計算一次，根據(jù)兩次的差值，由微處理器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動到相應(yīng)位置。機(jī)械裝置由電機(jī)驅(qū)動，可以使電池板在水平方向的360176。和垂直方向的0~90176。之間自由旋轉(zhuǎn)。兩個轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動部分都安裝裝軸承，是摩擦力減小，以降低方位角和高度角兩電機(jī)的調(diào)整功率。第三章 控制部分的設(shè)計DSP(di gital Signal processor)是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件I舶。其工作原理是接收模擬信號， 轉(zhuǎn)換為0或l的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化， 并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。 它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù) 雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。 DSP芯片根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點：(1) 在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； (2) 程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)； (3) 片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問； (4) 具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； (5) 快速的中斷處理和硬件I／0支持； (6) 具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器； (7) 可以并行執(zhí)行多個操作； 本文DSP選擇的是TI公司于2003年正式推出的面向控制領(lǐng)域的TMS320F2812 DSP作為主控單元。該DSP是目前控制領(lǐng)域中高檔的DSP之一，與TI公司較早的TMS320LF2407ADSP相比，各項性能指標(biāo)都有了顯著提高； 該芯片資源豐富，可大大簡化外圍電路設(shè)計。其主要資源和性能指標(biāo)如下： TMS320F2812內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖1．高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達(dá)l50MHz(時鐘周期 )，低功耗， I／0電壓供電。 2．支持JTAG邊界掃描。 3．32位高性能CPU，可實現(xiàn)3232位或雙1616乘法累加，哈佛總線結(jié)構(gòu)，與TMS320F24x／LF240x DSP源代碼兼容。 4．片上內(nèi)存豐富，含有128KX 16bits可加密FLASH，18Kx16 bitsSARAM。 5．外部接口可達(dá)IMX16bits的存儲器，可編程等待周期，三個獨立的片選信號。6．片上集成了16個通道的l 2位A／D接口，最小轉(zhuǎn)換時間80nS，可靈活設(shè)置采樣方式，雖然在本系統(tǒng)中沒有用到此功能模塊，可用 于本系統(tǒng)的升級設(shè)計。7．看門狗定時器模塊，支持鎖相環(huán)模塊PLL比率動態(tài)改變。8．中斷資源豐富，可支持96個外設(shè)級中斷和3個外部中斷，提取中斷向量和保存現(xiàn)場只需9個時鐘周期，響應(yīng)迅速。 9．通用輸入／輸出多路復(fù)用器(GPl0)擁有多達(dá)56個I／O口。 10．片內(nèi)功能豐富：兩個事件管理模塊(EV)，包括4路16位事件定時器，12路PWM輸出通道及6路光電碼盤接口；2路串行通 信接口(SCI)以及1路多通道緩沖串行接口(McBSP)和1路eCAN 總線模塊。 本系統(tǒng)設(shè)計中正是使用片內(nèi)外設(shè)事件管理器(EV)的定時器比較輸出I／0口發(fā)送控制步進(jìn)電機(jī)所需要的控制脈沖和方向信號。步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號直接轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的一種增量運動電磁執(zhí)行元件。給它一個電脈沖，它就會在空間按照指令給定的步距相應(yīng)地走一步，并準(zhǔn)確地鎖走在希望的位置上，它能將數(shù)字脈沖輸入轉(zhuǎn)換成模擬輸出的微步運動。它是數(shù)控系統(tǒng)和 計算機(jī)控制系統(tǒng)中理想的運動驅(qū)動元件。： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可動部分重量輕、慣性小、無漂移、 無累計定位誤差，可靠性高的特點，在開環(huán)控制的條件下，就能夠 做到高速、高精度定位，是一種理想的高科技運動驅(qū)動器。近年來， 隨著集成電路、計算機(jī)的發(fā)展，步進(jìn)電動機(jī)在需要高速、高精度、 高可靠性的數(shù)字直線隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。從DSP出來的驅(qū)動信號，驅(qū)動電流為4mA，而電機(jī)驅(qū)動器所需要的驅(qū)動信號電壓為5V一24V，電流為8—15mA。因此，必須對信號進(jìn)行放大處理。放大模塊主要運用三極管開關(guān)特性來增大信號驅(qū)動能力的。本課題所采用的電機(jī)驅(qū)動器需要5—24V，8—15mA的控制信號，對于不同的電機(jī)驅(qū)動器來說，輸入信號的要求不同。但是由于接口電路輸出端采取了集電極開路門的接線方式，只需要改變供電電壓和上拉電阻的數(shù)值就能適應(yīng)各種驅(qū)動器的輸入要求。這使本系統(tǒng)控制不同的電機(jī)成為可能。把上述各個部分連接起來就構(gòu)成了整個的運動控制系統(tǒng)。： 系統(tǒng)連接圖光敏傳感器是應(yīng)用半導(dǎo)體材料的內(nèi)光電效應(yīng)，分為兩類，其一是光電導(dǎo)效應(yīng)：在光作用下，電子吸收光子能量，使半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率顯著改