【正文】 常州信息職業(yè)技術學院 第 32 頁 作者：王文明 參 考 文 獻 1 張順心，宋開峰，范順成等。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)設計，我 學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。 通過此次的設計，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在設計過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。 當然，畢業(yè)設計的順利完成也離不開其他各位老師、同學、朋友的關心幫助。 常州信息職業(yè)技術學院 第 31 頁 作者：王文明 致 謝 經過幾個月的查找整理資料，然后設計和寫論文，今天終于定稿了。 不過總體來說，本系統(tǒng)具有較好的 穩(wěn)定性，并能夠達到 較 好的精確度和靈活性。 （ 2） 系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2 單片機作為智能單元， 通過比較選擇了光敏電阻作為光電傳感器，用 4 個光敏電阻連接成 2 組比較電路，實現(xiàn)判斷太陽所在位置的功能，這樣可以大大簡化電路， 實現(xiàn) 了 成本較低的全自動太陽跟蹤系統(tǒng)。本系統(tǒng)是基于單片機的自動控制 系統(tǒng)，采用光電檢測追蹤模式，配合機械裝置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。 電機水平轉動和電機垂直轉動過程中如果出現(xiàn)電機應該轉動卻沒有轉動的情況而發(fā)生報警現(xiàn)象時，過程都是類似的，同上一段的敘述。這樣就可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，以便及時調整。 常州信息職業(yè)技術學院 第 28 頁 作者：王文明 開 始寫 入 命 令等 待 1 6 0 2 完 成 內 部 操 作顯 示 數(shù) 據(jù)確 定 字 符 坐 標 位 置復 位返 回YN液 晶 模 塊 忙 圖 LCD 液晶顯示部分流程圖 報警系統(tǒng)模塊 該模塊程序實現(xiàn)的功能 本部分電路由蜂鳴器、 PNP 三極管和 LED 二極管組成。 CLR_EN。 //產生使能脈沖信號 _NOP()。 //將命令字寫入數(shù)據(jù)端口 _NOP()。 _NOP()。 // 檢測忙信號 ? 常州信息職業(yè)技術學院 第 27 頁 作者：王文明 CLR_RS。并通過 LCD 顯示出來。當系統(tǒng)再次檢測到 ，系統(tǒng)時間調整狀態(tài)，同時蜂鳴器”滴“一聲。當系統(tǒng)檢測到 ，系統(tǒng)進入分鐘調整狀態(tài)（即用戶按連接 鍵），同時蜂鳴器”滴“一聲。但由于內帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 //返回 } 常州信息職業(yè)技術學院 第 25 頁 作者：王文明 開 始初 始 化使 d s 1 3 0 2 不 具 備 寫 保護復 位 產 生 高 電 平寫 1 3 0 2 地 址延 時寫 數(shù) 據(jù)寫 完 ？復 位 產 生 高 電 平讀 1 3 0 2 地 址延 時讀 數(shù) 據(jù)讀 完 ？顯 示 YN返 回NY 圖 DS1302 時鐘模塊流程圖 LCD1602 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 （ 1）字符的顯示 常州信息職業(yè)技術學院 第 26 頁 作者：王文明 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1” ，其它的為 “0” ，為 “1” 的點亮，為 “0” 的不亮。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 //以下為 DS1302 復位的穩(wěn)定時間 RST=0。 } RST=0。 temp=1。i++) //循環(huán) 8 次 讀取數(shù)據(jù) { if(SDA) temp|=0x80。 for (i=0。 _nop_()。 _nop_()。 常州信息職業(yè)技術學院 第 24 頁 作者：王文明 _nop_()。 部分程序說明及流程圖 unsigned char Read_Ds1302 ( unsigned char address ) { unsigned char i,temp=0x00。 程序設計思想 DS1302 有 12個寄存器，其中七個寄存器存放與日歷，時鐘 相關。當系統(tǒng)運行后， DS1302 開始計時，每十分鐘向單片機發(fā)送一次數(shù)據(jù)，控制單片機對光電檢測數(shù)據(jù)進行掃描。 這里我們使用 DS1302 時鐘芯片來計算時間。但是對于日出日落的判斷需要要用時鐘芯片的幫助。 電機的水平控制部分同電機垂直控制部分類似。 //速度為 sudu } } 該段程序中，參數(shù) sudu 代表電機的正轉速度，該段程序表示電機垂直控制部分電機的正轉。w++) //4 相 常州信息職業(yè)技術學院 第 23 頁 作者：王文明 { P1OUT=~F_Rotation[w]。 for(w=0。 電機垂直控制中的正轉部分流程圖如下： 常州信息職業(yè)技術學院 第 22 頁 作者：王文明 W 為 真正 轉速 度 為 s u t u ,并 延 時 時 序W 自 減W 為 0返 回開 始 Y YNN 圖 垂直電機控制中的電機 正轉部分 當移動程序開始后，若 W 部位 0，電機開始正轉，速度為 sutu,且通過延時程序將速度保持在 sutu 一段時間，在延時過程中， W 自減，直至 W為 0，垂直電機的正轉停止。w++)設定當 w = 4 的時候程序執(zhí)行結束。 程序設計思想及說明 在程序中，電機的正轉速度為 sutu，無符號整型 w 從 0 開始增加，每執(zhí)行一次程序 w增加 1，根據(jù)語句 P1OUT=~F_Rotation[w]實現(xiàn)電機的正轉時序，并由 P1 口輸出，延時語句Delay(sudu)將其速度穩(wěn)定為 sutu，由語句 for(w=0。 電機驅動部分實現(xiàn)的功能 電機的驅動部分需要實現(xiàn)電機的垂直轉動控制和電機的水平轉動控制，其中電機的轉動分為電機的正轉和反轉。 P1OUT=~B_Rotation[w]。 部分驅動程序說明 P1OUT=~F_Rotation[w]。 步進電機的正反轉動控制時序 8拍的方式： 八個狀態(tài)： 在 A與 A正電壓， B與 B不給電懸空； 在 A與 A正電壓， B與 B也給正電壓； A 與 A不給電壓懸空， B 與 B正電壓； A 與 A給負電壓， B與 B給正電壓； A 與 A給負電壓， B 與 B不給懸空； A 與 A給負電壓， B 與 B給負電壓； A與 A不給電懸空， B與 B給負電壓； A 與給正電壓， B與 B給負電壓；按以上八個狀態(tài)輪流供電，控制一下脈寬應該就可以了。 步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構，它的用途是將電脈沖轉化為角位移，通俗地說：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（即步進角）。 由于全天候控制系統(tǒng)是隨的太陽轉動的，因為太陽離地球太遠了，在很短 時間內，檢測系統(tǒng)是感覺不到太陽在移動，需過一段時間才能感覺到太陽已經偏移原來位置，所以要求電機隔一段時間轉一個角度后馬上停下來。換句話說，要使它轉動必須借助控制電路，在這個控制電路中，往往需要微控制器或專用芯片。步進電機（也稱脈沖電機）是一種跟蹤給定脈沖信號轉動的電機。單獨使用直流電機尚不能達到精確的定位控制，只有將它 與旋轉編碼器組合起來，常州信息職業(yè)技術學院 第 20 頁 作者：王文明 才能實現(xiàn)精確的位置控制和速度控制。 開 始左 面 電 壓 大 于 右 面 電 壓 ?電 機 正 轉A D 轉 換左 面 電 壓 小 于 右 面 電 壓 ? Y返 回延 時 延 時電 機 反 轉延 時 YNN 圖 電機水平轉動控制流程圖 電機驅動模塊 電機類型選擇 電機是我們的生活中不可或缺的動力源，常用的有交流電機，步進電機和直流電機。 AD_Start()。amp。以電機的水平調整為例，若左面電壓值大于右面電壓值，則表示左面接收的太陽光必右面的多，則電機通過步進電機向右轉，在轉動的同時，左右兩面的電壓也一直還在比較，直到左右兩邊電壓相等或兩面電壓的絕對值在一定的范圍內，電機水平轉動停止。 在這個模塊中，超過一定是絕對值是為了避免因為很小 的誤差或者一些沒有必要轉動的情況下電機發(fā)生轉動，提高了電機的利用效率。 太陽能板二維角度調整模塊 電機水平轉動控制部分 當通過 AD 轉換后，單片機得到左右兩邊的輸出電壓，若左右兩邊的輸出電壓不相等時，水平電機控制部分別開始工作，若左邊電壓值比右邊電壓值高且左邊電壓與右邊電壓差的絕對值超過一定的范圍時，電機開始向右轉，反之，若右面電壓比左面電壓大，且左右兩面電壓差的絕對值超過一定范圍后，電機向左轉，否則，電機不轉動。 AD_Start()。amp。 AD_Start()。amp。當光敏電阻對準陽光時，采用微凋即可使得 A、 B兩點的電位相等，以提高系統(tǒng)的準確度。若陽光偏轉時使 D2被陽光射中則電機反轉。若陽光發(fā)生傾斜，使 Dl被陽光射中呈低電阻，則 A 點電位比 B 點高，信號經過放大和轉換，則單片機使得電機得電轉動并拖動太陽能板轉動，使太陽能板重新對準太陽。光電管是直接與控制電路連接的，當太陽能板正對太陽時， D D2 都是高電阻， A、 B兩點電壓相等。當太陽的水平或垂直位置發(fā)生偏移時， D D2 或 D D4(另一組控制電路 )四個光電管中必有一個受陽光照射，這樣就可確認太陽運動的方向了。 程序設計思想及說明 系統(tǒng)采用光敏電阻光強比較法，設計出一種全新的光電轉換裝置，很好的實現(xiàn)了光電轉換。 （ 3）控制單元 根據(jù)前一級送出的觸發(fā)信號，控制電動機的工作狀態(tài)。因調零后包含一定量的負脈沖信號，用反相單元為下一級電路提供正電壓信號。 （ 2）數(shù)據(jù)處理部分 采用非倒向放大接法，由運算放大器及其外圍電阻組成線性放大單元。其優(yōu)點在于控制較精確，且電路也比較容易實現(xiàn)。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光照強度相同，所以它們的阻值完全相等，此時電動機不轉動。一直檢查，依次循環(huán)，直至系統(tǒng)運行停止。} } 其中程序中參數(shù) flag_vertical_stop 是電機垂直轉動停止標志，當參數(shù)flag_vertical_stop = 1 的時候，電機垂直轉動停止，同樣， flag_horizontal_stop 是電機水平轉動停止標志，當參數(shù) flag_horizontal_stop = 1 的時候，電機水平轉動停止。 (flag_vertical_stop == 0)) //電機是否垂直轉動 { 常州信息職業(yè)技術學院