【正文】 ，動(dòng)態(tài)性能好，步距角小。在本設(shè)計(jì)中，考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的負(fù)載較大，故選用了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)做為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)源。本設(shè)計(jì)選用的步進(jìn)電機(jī)為85BYGH350A。 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)型號(hào)相數(shù)步進(jìn)角靜力矩()電流（I）重量（kg）85BYGH350A2176。（四）本章小結(jié)本章對(duì)系統(tǒng)中的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，并且對(duì)其中的主要部件進(jìn)行了簡(jiǎn)介和選型。本機(jī)械結(jié)構(gòu)基本符合第二章中對(duì)于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、耗材較少。通過兩個(gè)減速裝置對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換，使該裝置東西向能夠進(jìn)行360176。旋轉(zhuǎn)，南北向也有將近360176。的轉(zhuǎn)角，有足夠的能動(dòng)性。同時(shí)在本章中對(duì)多種減速裝置和多種步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了對(duì)比，確定了較適合本系統(tǒng)的渦輪蝸桿減速器和兩相混合式步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于本系統(tǒng)?？偟膩碚f，通過結(jié)合本設(shè)計(jì)中的要求對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型，所得的設(shè)計(jì)結(jié)果有較高的性價(jià)比和使用性，比較符合本次的設(shè)計(jì)要求。四、控制部分的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需要在東西、南北兩個(gè)方向上對(duì)太陽(yáng)光照射角進(jìn)行跟蹤，跟蹤方式可由第一章中提到的太陽(yáng)照射規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。跟蹤系統(tǒng)需要單片機(jī)通過對(duì)時(shí)間進(jìn)行判斷、比較和提取，再按照不同的時(shí)間控制步進(jìn)電機(jī)使太陽(yáng)能電池板進(jìn)行相應(yīng)的角度改變，其中時(shí)間方面選用一款計(jì)時(shí)芯片進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，同時(shí)需要選用一款步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來把單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)聯(lián)系起來。因此在本章中將在精確、實(shí)用、高性價(jià)比等的要求下，對(duì)單片機(jī)、計(jì)時(shí)芯片以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行選型，然后利用所選擇的部件連接出控制電路圖，即得到了本次設(shè)計(jì)中的控制部分。單片機(jī)計(jì)時(shí)芯片步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片步進(jìn)電機(jī) 控制部分結(jié)構(gòu)（一）控制器太陽(yáng)能電池板與蓄電池之間需要控制器進(jìn)行連接，以控制在不同的情況下蓄電池的充放電情況。如夜間、陰雨天等情況下太陽(yáng)能電池板無法提供電能，此時(shí)即需要控制器阻止蓄電池向電池板放電。因此，在本系統(tǒng)中，控制器是必不可少的器件。這是一個(gè)串聯(lián)二極管的系統(tǒng)。該二極管常用硅PN結(jié)或肖特基二極管，以阻止蓄電池在太陽(yáng)低輻射期間向光伏方陣放電。 完全匹配系統(tǒng)電路圖蓄電池充電電壓在蓄電池接收電荷期間是增加的。隨著電壓的減少，工作點(diǎn)從a點(diǎn)移向b點(diǎn)。必須先選好a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的工作電壓范圍，以確保光伏方陣和蓄電池特性的最佳匹配。這種充電控制系統(tǒng)的問題是，光伏方陣在變化的太陽(yáng)輻射條件下，其工作曲線是不確定的。采用這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)，蓄電池只能在太陽(yáng)高輻照度時(shí)達(dá)到滿充電，而在低輻照度時(shí)將減少方陣的工作效率。1000W/m2750 W/m2500 W/m2250 W/m2電流/A電壓/V 光伏方陣供給蓄電池的電流隨蓄電池電壓的變化這是目前用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最普遍的充電調(diào)節(jié)電路，一般是使用一臺(tái)并聯(lián)調(diào)節(jié)器以使充電電流保持恒定。調(diào)節(jié)器根據(jù)電壓、電流和溫度來調(diào)節(jié)蓄電池的充電。它是通過并聯(lián)電阻把晶體管連到蓄電池的并聯(lián)電路上實(shí)現(xiàn)過充電保護(hù)的。通常調(diào)節(jié)器用固定的電壓門限去控制晶體管開關(guān)的接通和切斷。通過并聯(lián)分流的電能可用于輔助負(fù)載的供電，以充分利用光伏方陣的輸出電能。 并聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在串聯(lián)調(diào)節(jié)器中，蓄電池兩端電壓是恒定的，而其電流隨串聯(lián)晶體管調(diào)節(jié)器變化著，這種晶體管調(diào)節(jié)器通常是一個(gè)兩階段調(diào)節(jié)器。串聯(lián)晶體管代替了所需的串聯(lián)二極管。 串聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）單片機(jī)的選型在本控制中的單片機(jī)部件選擇ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機(jī)。AT89C15是一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)，它采用CMOS工藝和高密度非易失性存貯器（NURAM）技術(shù)，而且引腳和指令系統(tǒng)都與MCS一51兼容。AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可以很好的滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。:。它具有如下的主要特征:（1）4KB可改編程序的Flash 存貯器(可擦寫100次)（2）全靜態(tài)工作頻率：0Hz一24MHz（3）三級(jí)程序存貯器保密（4）128字節(jié)內(nèi)部RMA（5）32條可編程I/O線（6）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（7）6個(gè)中斷源（8）可編程全雙工串行通道（9）片內(nèi)時(shí)鐘震蕩器RSTALEP0驅(qū)動(dòng)器P2驅(qū)動(dòng)器P0寄存器P2寄存器RAM地址寄存器RAMROM程序地址寄存器緩沖器PC增1PCDPTR寄存器0寄存器1寄存器2ACCSPALU運(yùn)算中心PSW中斷、串行口和定時(shí)器～～指令寄存器指令譯碼器定時(shí)控制器OSCP0驅(qū)動(dòng)器P0驅(qū)動(dòng)器P0驅(qū)動(dòng)器P0驅(qū)動(dòng)器～～ AT89C51的結(jié)構(gòu)AT89C15是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到0Hz，并提供兩種可用軟件選擇的省電方式，即空閑方式和掉電方式。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保持內(nèi)部RAM的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。AT89C51引腳采用雙列直插式封裝(DIP)或方形封裝。，共有40個(gè)引腳，下面將對(duì)這些引腳進(jìn)行說明。（1) 主 電 源引腳A. Vcc: 電源端。B. GND :接地端。（2）外接晶體引腳XATL1和XATL2XATL1:接外部晶體的一個(gè)引腳。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。當(dāng)采用外部振蕩信號(hào)源時(shí)，該引腳接收外部振蕩源的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XATL2 :接外部晶體的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩信號(hào)源時(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。（3) 控制或與其它電源復(fù)用引腳RST、AlE/、/VppA. RST: 復(fù)位輸入端。當(dāng)震蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。B. AlE/：當(dāng)訪問外部存貯器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低8位。即使不訪問外部存貯器，ALE端仍以不變的頻率(此頻率為震蕩器頻率的1/6)周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。在對(duì)Flash存貯器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。如果需要的話，通過對(duì)在專用寄存器(FSR)區(qū)的8EH單元的D0位置數(shù)，可禁止ALE操作。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間，ALE才一會(huì)被激活。另外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，該設(shè)定禁止ALE位無效。C . :外部程序存貯器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C51由外部程序貯存器取指令（或常數(shù)）時(shí)每個(gè)機(jī)器周期兩次()有效（即輸出2個(gè)脈沖）。但在此期間時(shí)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。D. /Vpp：內(nèi)部和外部程序貯存器訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存貯器（地址為0000H一FFFFH），則端必須保持低電平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，(接Vcc 端)時(shí)，則CPU執(zhí)行內(nèi)部程序貯存器中的程序。在對(duì)Flash存貯器編程期間，該引腳也用于施加編程語(yǔ)序電源。（4） 輸入/、A. P0端口（）：P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8位TTL輸入，對(duì)端口鎖存器寫“1”時(shí)，又可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在對(duì)Flash編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)。而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。B. Pl端口（）：P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口鎖存器寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。C. P2端口（）:PZ是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/0端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口鎖存器寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P2作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序貯存器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存貯器（如執(zhí)行MOVX@DPRT指令）時(shí)，P2口送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存貯器(如執(zhí)行MOVX@DPTR指令)時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器SFR區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容)，在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。D. P3端口（）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口鎖存器寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在AT89C51中，P3還用于一些特殊的功能（替代功能），這些特殊功能定義如下:端口引腳 特殊功能 RXD（串行口輸入） TXD（串行口輸出） （外部中斷0） （外部中斷1） T0（定時(shí)器0的外部輸入） T1（定時(shí)器1的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存貯器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存貯器讀選通） AT89C51引腳（三）計(jì)時(shí)芯片的選型本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求能夠?qū)r(shí)間進(jìn)行記錄，并且單片機(jī)能讀取到程序設(shè)定的即時(shí)時(shí)刻，因此要選用一款計(jì)時(shí)芯片為系統(tǒng)提供時(shí)間的提取和記錄。在本跟蹤系統(tǒng)中，選用的是8563計(jì)時(shí)芯片。8563是Philips公司推出的內(nèi)含I2C總線接口功能并具有極低功耗得多功能日歷時(shí)鐘芯片。8563得多種報(bào)警功能、定時(shí)器功能、時(shí)鐘輸出功能及中斷輸出功能，能滿足各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)需求，甚至可為單片機(jī)提供“看門狗”功能。內(nèi)部始終電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測(cè)電路（）及兩線制I2C總線通信方式，不但使外圍電路極其簡(jiǎn)潔，而且也增加了芯片的可靠性。每次讀寫數(shù)據(jù)后，8563內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量，為芯片的讀寫操作提供方便。因而，8563是一款性價(jià)比極高的時(shí)鐘日歷芯片。8563的內(nèi)部組成包括：一個(gè)可自動(dòng)產(chǎn)生增量的地址寄存器，（帶有一個(gè)內(nèi)部集成的電容），一個(gè)分頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘），一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測(cè)器和一個(gè)400kHz的I2C總線接口。8563有16個(gè)寄存器。16個(gè)寄存器被設(shè)計(jì)成可尋址得8位并行寄存器：兩個(gè)控制、狀態(tài)寄存器得地址是00H和01H；秒年寄存器的地址事02H08H；報(bào)警寄存器的地址是09H0CH，用于定義報(bào)警條件；地址是0DH的寄存器用于控制CLKOUT引腳的輸出頻率；定時(shí)器控制寄存器的地址是0EH；定時(shí)寄存器的地址是0FH。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器的編碼格式為BCD，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD格式編碼。 控制/狀態(tài)寄存器1各位的定義和功能Bit定義功能7TEST1TEST1=0，普通模式；TEST1=1，EXT_CLK測(cè)試模式5STOPSTOP=0，芯片時(shí)鐘運(yùn)行；STOP=1，所有芯片分頻器異步邏輯0，芯片時(shí)鐘停止運(yùn)行（CLOCK在32768Hz時(shí)可用）3TESTCTESTC=0，電源復(fù)位功能失效；TESTC=1，電源復(fù)位功能有效（普通模式邏輯0）6,4,2,1,00默認(rèn)值為邏輯0 控制/狀態(tài)寄存器2各位的定義和功能Bit定義功能7,6,50默認(rèn)值為邏輯04TI/IPTI/IP=0，當(dāng)TF有效時(shí)INT有效（取決于TIE的狀態(tài)）；TI/IP=1，INT脈沖有效（取決于TIE的狀態(tài)）。AF和AIE都有效時(shí)，則INT一直有效3AF當(dāng)警報(bào)發(fā)生時(shí)，AF被置邏輯1，當(dāng)定時(shí)器倒計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，TF被置邏輯1，在被軟件重寫前一直保持原值；若有定時(shí)器和報(bào)警中斷請(qǐng)求時(shí)，中斷源由AF和TF決定；若要清除一個(gè)標(biāo)志位而防止另一個(gè)標(biāo)志位被重寫，應(yīng)使用邏輯指令A(yù)ND2TF1AIE標(biāo)志位AIE和TIE決定一個(gè)中斷請(qǐng)求的有效或無效；當(dāng)AF或TF有一個(gè)為1時(shí)，中斷是AIE和TIE都必須置1時(shí)的邏輯或。AIE=0，報(bào)警中斷無效，AIE=1，報(bào)警中斷有效；TIE=0，定時(shí)器中斷無效，TIE=1，定時(shí)器中斷有效0TIE 秒寄存器各位的定義和功能HR定義功能7VLVL=0，保證準(zhǔn)確的時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)，VL=1，不保證準(zhǔn)確的時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)60秒代表BCD格式的當(dāng)前秒數(shù)值 分鐘寄存器各位的定義和功能HR定義功能7無效60分代表BCD格式的當(dāng)前分鐘數(shù)值 小時(shí)寄存器各位的定義和功能HR定義功能76無效50時(shí)代表BCD格式的當(dāng)前小時(shí)數(shù)值8563采用SO8或DIP8封裝形式。（1）OSCI和OSCO：振蕩器輸入輸出引腳（2）：中斷信號(hào)輸出引腳（3）VDD 和VSS：正電源與地（4）SDA：串行數(shù)據(jù)線（5）SCL：串行時(shí)鐘信號(hào)線（6）CLKOUT：時(shí)鐘信號(hào)輸出引腳 8563引腳圖（四）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選型步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的性能，除了與電動(dòng)機(jī)本體的性能有關(guān)外，也在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。，一般由環(huán)形分配器、信號(hào)處理器、推動(dòng)級(jí)、功率放大器等各部分組成，用于功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器還要有多種保護(hù)電路。環(huán)形分配器信號(hào)放大與處理推動(dòng)級(jí)驅(qū)動(dòng)級(jí)保護(hù) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成本次設(shè)計(jì)選用的驅(qū)動(dòng)芯片為A3759步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路。