【正文】 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了致謝。本人保證畢業(yè)離校后，使用學(xué)位論文工作成果或用學(xué)位論文工作成果發(fā)表論文時(shí)署名單位仍然為西安工業(yè)大學(xué)。從小到一個(gè)模塊的功能介紹，到大至在電路調(diào)試過(guò)程中，無(wú)一不細(xì)致入微。自動(dòng)跟蹤控制芯片選擇單片機(jī)C8051F020，通過(guò)程序控制使單片機(jī)的輸出引腳發(fā)生電平變化，此信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)光伏電池板轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使其能夠保持朝著與太陽(yáng)光線(xiàn)垂直的方向。高度角電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高度角蝸桿、蝸輪把力矩傳給絲杠，絲杠將推動(dòng)支撐板做俯仰運(yùn)動(dòng)調(diào)整光電池板的傾角，使光電池板在南北方向跟蹤太陽(yáng)?？梢员ＷC在無(wú)驅(qū)動(dòng)的情況下太陽(yáng)跟蹤裝置的角位置得到穩(wěn)定。在動(dòng)力傳動(dòng)中，單級(jí)傳動(dòng)比一般為8～80，在分度機(jī)構(gòu)中或傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)比可達(dá)1000，因傳動(dòng)比大，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。其中R72W的大功率電阻。單片機(jī)控制兩個(gè)電機(jī)的所有信號(hào)均通過(guò)光耦輸出。REFIN為低電平時(shí)， V，REFIN為高電平時(shí)。但是當(dāng)其中一個(gè)引腳輸入脈沖時(shí)，另一個(gè)引腳必須保持高電平。TA8435H是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片，外接電路簡(jiǎn)單，工作可靠。單片機(jī)采用定時(shí)中斷方式來(lái)控制電機(jī)變速時(shí)，實(shí)際上就是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。從電動(dòng)機(jī)本身的特性來(lái)看，在轉(zhuǎn)速不是很高的范圍內(nèi)，輸出的轉(zhuǎn)矩基本上可以認(rèn)為恒定。因此，在步進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)位控制過(guò)程中，運(yùn)行速度一般都要經(jīng)過(guò)一個(gè)加速—恒速—減速的過(guò)程。如果啟動(dòng)時(shí)一次將速度升到給定速度，由于啟動(dòng)頻率超過(guò)極限啟動(dòng)頻率，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)要發(fā)生失步現(xiàn)象，因此會(huì)造成不能正常啟動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子按照這樣的規(guī)律轉(zhuǎn)過(guò)N個(gè)小步時(shí)，實(shí)際上相當(dāng)于轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。繞組通電的過(guò)程非常簡(jiǎn)單，即通電斷電反復(fù)進(jìn)行。單 片 機(jī)CP脈沖方向信號(hào)環(huán) 形 分 配 器功 率 放 大 器步 進(jìn) 電 機(jī)控制線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)方向的控制，如為低電平：“0”時(shí)，環(huán)形分配器按正方向進(jìn)行脈沖分配，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)；而為高電平“1”時(shí)，環(huán)形分配器按反方向進(jìn)行脈沖分配，電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于單片機(jī)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器之間只有兩條控制線(xiàn)，使系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單。因此，步進(jìn)電機(jī)大部分還是采用開(kāi)環(huán)控制的。市場(chǎng)上也有很多將硬件脈沖分配與驅(qū)動(dòng)電路集成在一起的芯片，這為系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的方便。經(jīng)脈沖分配器輸出的脈沖能保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組按規(guī)定順序通電，但輸出的脈沖電流太小，其驅(qū)動(dòng)功率很小，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組通常需要相當(dāng)大的功率，包含一定的電流和電壓才能驅(qū)動(dòng)。這種分配既可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)也可以用軟件來(lái)完成。不僅在開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，而且在閉環(huán)以及半閉環(huán)的伺服控制系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，尤其是在強(qiáng)調(diào)速度控制、位置控制的伺服系統(tǒng)，例如數(shù)控設(shè)備中的刀具快速定位以及輪廓的定位跟蹤系統(tǒng)。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。用戶(hù)可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。每當(dāng)單片機(jī)/INT0口撲捉到下降沿，系統(tǒng)便立刻響應(yīng)最高級(jí)外部中斷，調(diào)用中斷處理程序，使跟蹤平臺(tái)向東方，回歸初始位置。光電隔離藕合器的輸入回路與輸出回路之間沒(méi)有電氣聯(lián)系，也沒(méi)有共地，之間的分布電容極小，而絕緣電阻卻很大，因此回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過(guò)光電隔離耦合器饋送到另一邊去，從而被有效的抑制了。本系統(tǒng)采用光電隔離藕合器實(shí)現(xiàn)行程開(kāi)關(guān)和單片機(jī)電路的電氣互連。本跟蹤系統(tǒng)方位角轉(zhuǎn)動(dòng)范圍是177。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）為了是跟蹤平臺(tái)在方位角方向上夜間歸位，安裝一個(gè)行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)），用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。轉(zhuǎn)換觸發(fā)源有：①向ADC0CN的AD0BUSY位寫(xiě)1；②定時(shí)器3溢出（即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換）；③外部ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)的上升沿，CNVSTR；④定時(shí)器2溢出（即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換）；AD0BUSY位在轉(zhuǎn)換期間被置‘1’，轉(zhuǎn)換結(jié)束后復(fù)‘0’?？梢詫MUX輸入對(duì)編程為工作在差分或單端方式。、15ppm/176。從外部復(fù)位狀態(tài)退出后，PINRSF標(biāo)志（）被置位。外部/RST引腳提供了使用外部電路強(qiáng)制MCU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)的手段。GND：電源地。時(shí)鐘的運(yùn)行可采用24小時(shí)或帶上午和下午的12小時(shí)格式。用于時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)具有單字節(jié)或多字節(jié)(也稱(chēng)脈沖方式)數(shù)據(jù)傳送方式。故在系統(tǒng)中加入一個(gè)外部時(shí)鐘電路，使系統(tǒng)能夠識(shí)別時(shí)間。三者之間符合如下關(guān)系：VOUT=VFB(1+R7/R8),。電源模塊需要向C8051F020供3V,為L(zhǎng)M324和TA8435H的邏輯電壓供5V,還要為T(mén)A8435H的功率電壓提供24V，以及為A/。⑦4352（4096+256）字節(jié)的片內(nèi)RAM。③真正12位、100 ksps的8通道ADC，帶PGA和模擬多路開(kāi)關(guān)。短路電流≥23mA；輸出電流≥；轉(zhuǎn)換效率1012%。硅光電池應(yīng)用的范圍400nm~1100nm，峰值波長(zhǎng)在850nm附近，因此硅光電池可以在很寬的范圍內(nèi)應(yīng)用。開(kāi)路電壓與光照度之間呈非線(xiàn)性關(guān)系。根據(jù)半導(dǎo)體的材料不同，光電池可分為硒光電池、砷化鎵光電池、硅光電池等。光電池是利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）光電池的主要功能是在不加偏置的情況下能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 信號(hào)采集電路為了精確測(cè)量數(shù)十mA范圍的光電池電流，運(yùn)算放大器的偏置電流應(yīng)該不大于數(shù)毫安?？梢圆捎孟尬婚_(kāi)關(guān)來(lái)復(fù)位，當(dāng)機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送個(gè)脈沖，單片機(jī)響應(yīng)此操作，進(jìn)行中斷處理，跟蹤裝置歸位。本系統(tǒng)主要由傳感器，單片機(jī)控制器，步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)裝置等組成。在運(yùn)行當(dāng)中，以程序控制為主，傳感器瞬時(shí)測(cè)量作反饋，對(duì)程序進(jìn)行累積誤差修正。入射太陽(yáng)光與地面的夾角改變時(shí),如果甲電池板得到太陽(yáng)光的能流密度大于乙得到的能流密度,則甲電池板產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度就大于乙電池板的光電流強(qiáng)度,利用這一信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使得電池板與太陽(yáng)光的夾角同光垂直于地面時(shí)完全相同。初始化安裝時(shí)，儀器的中心南北線(xiàn)與觀測(cè)點(diǎn)的地理南北線(xiàn)要求重合。 無(wú)論是采用時(shí)角坐標(biāo)系統(tǒng)還是地平坐標(biāo)系統(tǒng)，太陽(yáng)運(yùn)行的位置變化都是可以預(yù)測(cè)的，通過(guò)在數(shù)學(xué)上對(duì)太陽(yáng)軌跡的預(yù)測(cè)可完成對(duì)日跟蹤。從式（21），（22），（23）可看出，當(dāng)δ，ω，φ確定后，采光組件傾角β和方位角γ的值決定了直接日射入角θ，因此只要控制采光組件使其傾角和方位角有合適的值，就可以保證太陽(yáng)光線(xiàn)入射角θ為0，從而最大限度地收集太陽(yáng)能。相應(yīng)的時(shí)間為24h，每1h地球自轉(zhuǎn)的角度定義為太陽(yáng)時(shí)角ω，則ω＝360／24＝15176。②角度之間的關(guān)系和有關(guān)公式采光組件所獲得的太陽(yáng)輻射量主要取決于太陽(yáng)入射角θ，而θ是太陽(yáng)赤緯角δ、太陽(yáng)時(shí)角ω、地理緯度φ、采光組件傾斜角β、采光組件方位角γ和的函數(shù)，它們的具體關(guān)系是:()其中太陽(yáng)赤緯角δ可由Cooper方程式()近似計(jì)算：n：一年中的天數(shù)，如：在春分，n=81，則δ=0。太陽(yáng)光線(xiàn)在地面上的投影線(xiàn)與正南方的夾角γs，為太陽(yáng)的方位角。由此可見(jiàn)，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)該是入射角θ越小越好，這也就是所說(shuō)的跟蹤。所以有必要分析傾斜面在特定時(shí)間 及地點(diǎn)下的太陽(yáng)入射計(jì)算。通過(guò)北天極和太陽(yáng)X作一個(gè)大圓，叫做時(shí)圈；時(shí)圈交天赤道于T點(diǎn)；從原點(diǎn)Q沿天赤道順時(shí)針?lè)较蛴?jì)量，弧QT為時(shí)角ω，ω以度、分，秒單位來(lái)表示，也可以用時(shí)，分，秒西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）為單位來(lái)表示；弧XT為赤緯角δ，δ以度、分，秒單位來(lái)表示；從天赤道算起，向上為正，向下為負(fù)?；X稱(chēng)為天頂距，自Z起計(jì)量，用Z表示。夏至的白天最長(zhǎng)而冬至的黑夜最長(zhǎng)；春分和秋分的晝夜各12個(gè)小時(shí)。即365．241天，因此每四年須閏一日。本文同過(guò)幾部分進(jìn)行敘述：緒論，介紹了本課題的研究?jī)?nèi)容、意義及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；系統(tǒng)工作原理和總體設(shè)計(jì)；太陽(yáng)追蹤和跟蹤控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；總結(jié)本課題。主要研究?jī)?nèi)容為：①了解太陽(yáng)能利用的相關(guān)背景知識(shí)。2002年，國(guó)家計(jì)委啟動(dòng)“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”，通過(guò)光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)700多個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。這些太陽(yáng)跟蹤托盤(pán)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為全年每天根據(jù)太陽(yáng)不同的位置跟蹤陽(yáng)光,與通常固定的平面系統(tǒng)相比，這種托盤(pán)設(shè)計(jì)可以增加35%的能源產(chǎn)出量。1998年美國(guó)加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器，并在太陽(yáng)能面板上裝有集中陽(yáng)光的涅耳透鏡，這樣可以使小塊的太陽(yáng)能面板硅收集更多的能量,使熱收率進(jìn)一步提高；，該裝置通過(guò)大直徑回轉(zhuǎn)臺(tái)使太陽(yáng)能接收器可從東到西跟蹤太陽(yáng)，這個(gè)方位跟蹤器具有大直徑的軌跡，通風(fēng)窗體是白晝光照鼓膜結(jié)構(gòu)窗體，窗體上面是圓頂結(jié)構(gòu)，成排的太陽(yáng)能收集器可以從東到西跟蹤太陽(yáng)，以提高夏季能量的獲取率。跟蹤指是太陽(yáng)能利用裝置始終垂直于太陽(yáng)輻射光線(xiàn)，即入射角度為零。盡管相繼研究出一系列的太陽(yáng)能設(shè)備，如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能電池等等，但對(duì)太陽(yáng)能的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，究其原因，主要是利用率不高。h／m2太陽(yáng)能年輻射總量超過(guò)1630kw中國(guó)擁有豐富的太陽(yáng)輻射能資源，在大約600萬(wàn)km2的國(guó)土上，102kwh／m2通過(guò)光合作用收集與儲(chǔ)存太陽(yáng)能。二三十年前有不少人對(duì)此做了許多研究。由于電能的位品相當(dāng)高，所以它的應(yīng)用領(lǐng)域最寬、范圍最廣、工業(yè)化程度最高、發(fā)展最快且前景十分樂(lè)觀。顯然，它的能源應(yīng)用難度較低，適合于直接利用。它是靠吸收太陽(yáng)輻射的光能直接轉(zhuǎn)換為熱能的。為克服夜間沒(méi)有太陽(yáng)直接輻射、散射輻射也很微弱所造成的困難，就需要研究和配備儲(chǔ)能設(shè)備，以便在晴天時(shí)把太陽(yáng)能收集并存儲(chǔ)起來(lái)，供夜晚或陰雨天便用。顯然，當(dāng)太陽(yáng)高度角越大，或者說(shuō)太陽(yáng)輻射入射角越小，也就是說(shuō)越接近于正射時(shí)．地面上同一水平面內(nèi)所接收到的太陽(yáng)能就越多。同一個(gè)地點(diǎn)在同一天內(nèi)，日出和日落時(shí)的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如正午前后。也就是說(shuō)，在單位時(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的太陽(yáng)能是相當(dāng)少的。太陽(yáng)能雖然具有上面所說(shuō)的許多優(yōu)點(diǎn)，并且其中有些優(yōu)點(diǎn)還是它