【文章內(nèi)容簡介】 ers型號 參數(shù) 光譜響 應(yīng)范圍 μm峰值 波長 μm允許 功耗 mW最高工 作電壓 V響應(yīng)時間 光電特性 電阻溫度系數(shù)/%/℃ （20~60℃）Tτ/mStf/mS暗電阻值 MΩ亮電阻值 KΩ（100IX）UR74A ~ 5010040301 ~ UR74B ~ 3050201510 ~ 4 UR74C ~ 5010064100 ~ 2 硬件結(jié)構(gòu)框圖與原理圖 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖水平與垂直方向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn) 動AT89C52單片機(jī)四個光敏電阻感光電壓比較器轉(zhuǎn)換驅(qū)動電壓跟隨 硬件結(jié)構(gòu)框圖Figure hardware block diagram 整體硬件原理圖 整體硬件原理圖Figure the overall hardware schematic3 方案研究 基于擋板的傳感部分方案 基于擋板的傳感部分方案安裝簡單，對擋板的要求不高，所以選擇此方案。感光部分把光敏電阻分布在不同象限，通過擋光板將象限隔離，根據(jù)每個象限光敏電阻所傳回數(shù)據(jù)的大小來判定感光狀態(tài)，通過調(diào)整擋光板的高度將系統(tǒng)追光誤差降低到5％以內(nèi)。當(dāng)太陽光移動時，擋板會把光敏電阻的一個或者幾個擋住。這樣，通過單片機(jī)對光敏電阻電平的采樣，對電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)電平的變化，使單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動云臺，使太陽能電池板重新垂直對準(zhǔn)太陽[5]。：俯視圖 立體圖 基于擋板的傳感方案效果圖Figure renderings bafflebased sensing scheme底板具體尺寸參數(shù)：56nm32nm 接收系統(tǒng)方案接收系統(tǒng)主要功能是對不同強(qiáng)度光線進(jìn)行感應(yīng)，把陽光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電壓伏特值，將感應(yīng)的伏特值與我們設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果感應(yīng)的伏特值比我們設(shè)定的值大，接收系統(tǒng)將輸出一個信號給單片機(jī)，單片機(jī)接收到該信號后進(jìn)行處理，然后控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)接收板沿光線強(qiáng)烈地方轉(zhuǎn)，直到四個光敏電阻感應(yīng)光線強(qiáng)度一樣。該電路中的核心元件是光敏電阻，它可以把不同強(qiáng)度光線轉(zhuǎn)化成不同幅值的電壓。四個光敏電阻RRRR4是兩兩之間互相比較的，當(dāng)陽光照到光敏電阻R1比照到光敏電阻R2光強(qiáng)度弱時，LM339內(nèi)部第四個比較器導(dǎo)通輸出信號（高電平），通過單片機(jī)內(nèi)部燒好的程序控制垂直方向步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。也即照到這四個光敏電阻光線強(qiáng)度不一樣時，單片機(jī)將會控制接收板向陽光強(qiáng)度強(qiáng)的地方偏轉(zhuǎn)，做到實(shí)時追光，直到它們受光強(qiáng)度一樣。光敏電阻 RRRR4感應(yīng)環(huán)境光度，耦合給比較器 LM339進(jìn)行比較，從比較器 端輸出比較數(shù)據(jù)。單片機(jī)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過 ，控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)[6]。： 接收系統(tǒng)原理圖Figure The receiving system schematic 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要是通過C語言編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)控制,系統(tǒng)剛上電，首先對IO端口初始化,然后開中斷，此時系統(tǒng)開始工作，檢測當(dāng)前太陽位置，直到接收板對準(zhǔn)太陽，實(shí)現(xiàn)對太陽能全方位跟蹤。系統(tǒng)自動控制接收板與大地平行，這樣不管太陽在哪個位置，接收板都能檢測到太陽[7]。：開始垂直電機(jī)反轉(zhuǎn)水平電機(jī)反轉(zhuǎn)水平電機(jī)正轉(zhuǎn)保持電機(jī)不動第四組傳感器未受光照第二組傳感器未受光照第一組傳感器未受光照 Y N Y N 第三組傳感器未受光照 N垂直電機(jī)正轉(zhuǎn)YN YN返回 主程序流程圖Figure The main program flow chart執(zhí)行程序時先執(zhí)行識別方向子程序，然后執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)動子程序（源程序見附錄A）。一直循環(huán)直到四個光敏電阻受到的光照強(qiáng)度基本相同時，程序控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。識別方向子程序源于硬件設(shè)計，電壓比較器LM339實(shí)時的將光敏傳感器獲得的光照結(jié)果送給單片機(jī)，四個電壓比較器輸出的信號分別在程序中定義，當(dāng)其有效時控制步進(jìn)電機(jī)按照需要的方向轉(zhuǎn)動。電機(jī)控制子程序需要檢測方向識別子程序給出的控制字。首先識別是否需要水平方向轉(zhuǎn)動，若是則識別正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，然后移動到水平方向轉(zhuǎn)動位置碼開始執(zhí)行程序，如果不需要水平方向轉(zhuǎn)動則固定水平方向轉(zhuǎn)動碼。水平方向識別完后再識別垂直方向轉(zhuǎn)動控制字，如果需要垂直方向轉(zhuǎn)動再識別需要正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，識別完后移動到垂直方向轉(zhuǎn)動位置碼執(zhí)行，如果不需要垂直方向轉(zhuǎn)動則固定垂直方向轉(zhuǎn)動碼。當(dāng)轉(zhuǎn)動碼全部確定之后分別從單片機(jī)P0口和P2口發(fā)送轉(zhuǎn)動碼給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片ULN2003，由驅(qū)動芯片驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。每轉(zhuǎn)動一步之后令轉(zhuǎn)動控制字失效，以免電機(jī)一直轉(zhuǎn)動。只有當(dāng)光敏電阻傳送有效信號時電機(jī)才轉(zhuǎn)動。5 智能追光算法 要確定一天中太陽的方向需要知道太陽高度和太陽方位角兩個量，對于地球上的某個地點(diǎn)，太陽高度是指太陽光的入射方向和地平線之間的夾角。太陽高度是決定地球表面獲得太陽熱能數(shù)量的最重要的因素，用h來表示這個角度，它在數(shù)值上等于太陽在天體地平坐標(biāo)系中的地平高度。太陽高度角隨著地方時和太陽的赤緯的變化而變化[8]。太陽赤緯以δ表示，觀測地地理緯度用φ表示，地方時（時角）以t表示，有太陽高度角的計算公式： sinh＝sinφ sinδ＋cosφ cosδ cos t (1) 日升日落，同一地點(diǎn)一天內(nèi)太陽高度角是不斷變化的。日出日落時角度都為零度，正午時太陽高度角最大。正午時時角為0，以上公式可以簡化為： sinH＝sinφ sinδ＋cosφ cosδ (2) 其中，H表示正午太陽高度角。由兩角和與差的三角函數(shù)公式，可得： sinH＝cos(φ－δ) (3) 由于太陽赤緯角在周年運(yùn)動中任何時刻的具體值都是嚴(yán)格已知的，所以它（δ）也可以用與式（1）相類似的表達(dá)式表述，即： δ=＋＋－－＋＋ (4) 式中θ稱日角，即 θ=2πt／ (5) 這里t又由兩部分組成，即 t=N－N0 (6) 式中N為積日，所謂積日，就是日期在年內(nèi)的順序號，例如：1月1日其積日為1，平年12月31日的積日為365，閏年則為366