【正文】 } 30 致 謝 感謝他們一直以來對我的關(guān)心和支持。//將轉(zhuǎn)換好的 BCD時(shí)間值寫入相應(yīng)的地址 }*/ Write_Ds1302(0X80,0)。 }*/ Write_Ds1302(0x8E,0X00)。i7。 l_tmpdate[1]=Read_Ds1302(0X83)。 /*for(i=0。 Delayus(5)。 if(SDA_IN) temp|=0x80。i8。 Write_Ds1302_Byte(address)。 SCL_L。 //發(fā)送數(shù)據(jù) RST_L。 RST_H。 //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 } } } /****************************************************************************/ void Write_Ds1302( unsigned char address,unsigned char dat ) { RST_L。 j++) //轉(zhuǎn) 1 n 圈 { for (i=0。 //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 } } } /********************************************************/ /* /*步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn) /* /********************************************************/ void motor_rev2() { uchar i。 j++) //轉(zhuǎn) 1*n 圈 { for (i=0。 //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 } 26 } } /********************************************************/ /* /*步進(jìn)電機(jī) 2 正轉(zhuǎn) PB0~PB3 /* /********************************************************/ void motor_ffw2() { uchar i。 j++) //轉(zhuǎn) 1 n 圈 { for (i=0。 //調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 } } } /********************************************************/ /* /*步進(jìn)電機(jī) 1 反轉(zhuǎn) /* /********************************************************/ void motor_rev1() { uchar i。 j++) //轉(zhuǎn) 1*n 圈 { for (i=0。 //返回 10 位數(shù)據(jù) } /********************************************************/ /* /*步進(jìn)電機(jī) 1 正轉(zhuǎn) PB4~PB7 /* /********************************************************/ 25 void motor_ffw1() { uchar i。(BIT(ADIF))))。 //采用外部參考電壓，輸出數(shù)據(jù)右對齊 ADMUX|=chl。=~(BIT(PA0)|BIT(PA1)|BIT(PA2)|BIT(PA3)|BIT(PA4))。 最后，本太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)基本能滿足設(shè)計(jì) 的要求，各個(gè)模塊電路也都運(yùn)行正常，但是由于知識(shí)和水平的有限，在機(jī)械設(shè)計(jì)部分知識(shí)的欠缺，使得本系統(tǒng)在這方面有很大的不足。 這次設(shè)計(jì)的太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)上較為巧妙，每隔 20 分鐘跟蹤調(diào)整一次，這樣就可以大大降低系統(tǒng)的能耗。 實(shí)驗(yàn) 1：在晴天的條件下，不進(jìn)行太陽跟蹤，對一節(jié)鋰電池進(jìn)行太陽能充電，記錄充電的時(shí)間。最后，我發(fā)現(xiàn)原來我沒對端口進(jìn)行初始化，當(dāng)加上端口初始化語句之后，正確的結(jié)果就出來了。由于語句的邏輯錯(cuò)誤導(dǎo)致了這個(gè)問題，我會(huì)好好記住這個(gè)錯(cuò)誤。線焊接好再測試，步進(jìn)電機(jī)可以運(yùn)行。 由于沒有使用 ATmega16 單片機(jī)中的 A/D轉(zhuǎn)換功能的經(jīng)驗(yàn)，所以，我找了一個(gè)參考程序，然后進(jìn)行自己的改編。再對 DS1302 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序進(jìn)行編寫，根據(jù)芯片的資料和時(shí)序要求，編寫程序，在開發(fā)板的數(shù)碼管上顯示當(dāng)前時(shí)鐘。 軟件調(diào)試是通過對用戶程序的編譯、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除的過程。 確定整個(gè)電路沒有短路情況之后，對硬件電路進(jìn)行供電。把 CE（ PD5）設(shè)置為低電平，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸。 首先，對相關(guān)引腳進(jìn)行初始化，把單片機(jī)的 PD PD5 和 PD6 引腳設(shè)置為輸出。等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀取 ADC 數(shù)據(jù)寄存器 ADCH 和 ADCL 中存放的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)的 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖 19 所示。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)的端口 A 的前 5 路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。如果絕對值大于設(shè)定值，接著判斷 U1是否大于 U2，若是，則讓步進(jìn)電機(jī) 1 正轉(zhuǎn)一個(gè)角度；若否，則讓步進(jìn)電機(jī) 1 反轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 16 圖 17 系統(tǒng)軟件程序流程圖 太陽跟蹤算法程序設(shè)計(jì) 太陽跟蹤算法程序是本系統(tǒng)跟蹤太陽的主要程序，主要是對 A/ D 轉(zhuǎn)換后的光敏電阻輸出的信號進(jìn)行處理，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，達(dá)到使太陽能板正對太陽的目的。然后，對U0進(jìn)行判斷，如果 U0 小于設(shè)定值，則認(rèn)為目前的光強(qiáng)太弱不適合跟蹤充電，繼續(xù)獲取光敏電阻的電壓值。 Vin1GND2Vout3U2 7805220uFC2100uFC3C4C1GNDVCC+1212J1 圖 16 電源電路圖 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)及工作原理 本系統(tǒng)的軟件程序部分使用了 ATmega16單片機(jī)的 PA0PA4端口對光敏電阻的電壓值進(jìn)行采集，用 PB0PB7 端口對兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，用 PD4PD6 口獲取實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)。 LM7805 特點(diǎn)如下： （ 1） 最大輸出電流為 ； （ 2） 輸出電壓為 5V； （ 3） 熱過載保護(hù)； （ 4） 短路保護(hù)； （ 5） 輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于 的輸出電流。 J5是排陣，與鋰電 池進(jìn)行相連， BAT 連接鋰電池的正極， J5 中的 GND2 連接鋰電池的負(fù)極，即太陽能板的地和鋰電池的地連接在一起。 CN3063 采用散熱增強(qiáng)型的 8 管腳小外形封裝 (SOP8)， CN3063 的 引腳分布如圖 13所示。內(nèi)部固定的恒壓充電電壓為，也可以通過一個(gè)外部的電阻調(diào)節(jié)。該器件內(nèi)部包括 功率晶體管，應(yīng)用時(shí)不需要外部的 電流 檢測 電阻 和阻流 二極管 。 圖 11 ULN2020內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路圖如圖 12 所示 。 ULN2020 是耐高壓、大電流達(dá)林頓系列，由七個(gè)硅 NPN達(dá)林頓管組成。當(dāng)通電狀態(tài)的改 變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般 度，而五相步進(jìn)角一般為 度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的； 同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本設(shè)計(jì)中， CE 引腳與單片機(jī) PD5 腳相連， SCLK 引腳與單片機(jī) PD4腳相連， I/O引腳與單片機(jī) PD5腳相連。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電 10 流充電的能力?；鶞?zhǔn)電壓可以通過在 AREF引腳上加一個(gè)電容進(jìn)行解耦，以更好地抑制噪聲。 ADC 由 AVCC 引腳單獨(dú)提供電源。七路差分模擬輸入通道共享一個(gè)通用負(fù)端 (ADC1), 而其他任何 ADC 輸入可作為 正輸入端。 ADC 與一個(gè) 8通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對來自端口 A 的 8 路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。R8和 R9 用于對垂直方向的太陽光進(jìn)行追蹤， R10 和 R11 用于對水平方向的太陽光進(jìn)行追蹤。其中光敏電阻 R7用于檢測當(dāng)前的太陽光強(qiáng)是否足夠，若光強(qiáng)小于某個(gè)值，系統(tǒng)就不進(jìn)行跟蹤。后者性能穩(wěn)定，特性較好，故目前大都采用它。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用硫狀圖案。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。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。由于沒有外圍零件，故 PB5（ MOSI）、 PB6（ MISO）、 PB7（ SCK）、復(fù)位腳仍可以正常使用 ，不受 ISP 的干擾。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果想簡化線路，可以將 AVCC 直接接到 VCC， AREF懸空，即這部分不需要任何的外圍零件。 AD轉(zhuǎn)換濾波電路由圖中的 L C和 C7組成。 晶振電路由圖中的 Y C和 C9組成，接入單片機(jī)的 XTAL1和 XTAL2的引腳。為了可靠，再加上一只 的電容 (C5)以消除干擾、雜波。其中第一功能是作 為數(shù)字通用 I/O 接口使用，而復(fù)用的功能可分別與片內(nèi)的各種不同功能的外圍接口電路組合成一些可以完成特殊功能的 I/O 口，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串行接口、模擬比較器、捕捉器、 USART、 SPI 等。 圖 3 ATmega16引腳分布圖 ATmega16 單片機(jī)引腳分布如圖 3 所示。所有的寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元 (ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。光敏電阻 3 和光敏電阻 4 對太陽垂直角度的 光電檢測模塊 電源模塊 A/D 轉(zhuǎn)換 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電模塊 太陽能充電模塊 時(shí)鐘模塊 ATmega16 單片機(jī)模塊 4 變化進(jìn)行檢測，并將檢測到的光線變化信號傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理后驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電池板垂直角度的調(diào)整。設(shè)計(jì)中為了使太陽能電池板能夠始終正對著太陽則需要四個(gè)光敏電阻對陽光強(qiáng)弱進(jìn)行檢測，這四個(gè)光敏電阻為光敏電阻 光敏電阻 光敏電阻 3和光敏電阻 4，光敏電阻間由垂直的遮光板隔開。每 20 分鐘對太陽進(jìn)行一次跟蹤，黑夜不進(jìn)行充電。光電檢測模塊的傳感器部分采用光敏電阻，通過 ATmega16內(nèi)置的 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的數(shù)字信號。 （ 2） 選擇合適的主控芯片，對硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。它能夠?qū)μ柕母叨冉呛头轿唤沁M(jìn)行全面跟蹤，實(shí)現(xiàn)更高的采集效率。單軸 跟蹤，電池陣列只能沿一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，能夠調(diào)節(jié)電池陣列方位角，使之與太陽方位角相同。視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤法，是通過計(jì)算地球上某一點(diǎn)某個(gè)時(shí)刻太陽的相對位置，從而對太陽進(jìn)行跟蹤。理論分析表明：太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差 %，因此進(jìn)行高精度的太陽跟蹤是很有必要的（ 楊金煥等， 2020） 。 2 太陽能跟蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對已經(jīng)把太陽能應(yīng)用到許多領(lǐng)域，太陽能的使用逐漸進(jìn)入人類的生活。太陽能是完全環(huán)保的能源，對環(huán)境沒有污染。 傳統(tǒng)能源的緊缺和使用傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境問題，迫使各國開始想對策來應(yīng)對這些問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2020 年中國成為世界能源第一消耗大國，能源消耗總量為 百萬噸油當(dāng)量，同比增長 %，占 世界總能源消耗的 % 。 關(guān)鍵詞 ：單片機(jī) 雙軸跟蹤 太陽能 充電 Design of Twoaxe Solar Tracking and Charging System Based on