【正文】 ower Down Mode)。 ：磁帶機、打印機、溫氏硬盤驅(qū)動器。 ：調(diào)制解調(diào)器、智能線路運 行控制、程控交換技術(shù)。 ：智能儀器、醫(yī)療器械、色譜儀、示波器。 由于單片機具有體積小、低功耗、可靠性高、控制功能強等優(yōu)點，因此廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，對各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代起到了重要的推動作用。 ，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠 地工作，這是其它機種無法比擬的。 單片機在控制領(lǐng)域中，有如下幾個特點： 、成本低、易于產(chǎn)品化，能方便地組裝成各種智能式控制設(shè)備及各種智能儀器儀表。它是在一塊塊半導(dǎo) xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 體芯片上，集成了 CPU， ROM， RAM， I/O 接口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件，構(gòu)成了一臺完整的數(shù)字電子計算機。 60+時差時差（弧度） 通過上面太陽高度角及太陽方位角概念和有關(guān)公式的介紹，我們了解到，只要經(jīng)度、緯度、時間確定了，那么就能通過以上的公式計算出相應(yīng)的太陽高度角和方位角的值，而這個值是唯一的。 時差：太陽在黃道上的運動不是均勻的，時快時慢，因此，真太陽日的長短也就各不相同，但人們的實 際生活需要一種均勻不變的時間單位，這就需要尋找一個假想的太陽，它以均勻的速度在運行，這個假想的太陽就稱為平太陽，其周日的持續(xù)時間稱平太陽日，由此而來的小時稱為平太陽時 [6]。 要計算太陽高度角和方位角必須了解一些重要的參數(shù)的含義和表達式，下面介紹下各個參數(shù) :左大康利用 Flourier 分析給出赤緯與日期的經(jīng)驗關(guān)系，設(shè)一年 365 天對應(yīng)區(qū)間為 [0，π ]，取日角 3651 d2 nn ）（?? ? ， dn 為年度日序， 1月 1 日取為 1， 12月 31 日就為 365，則可用如下級數(shù)式計算弧度表示的緯度： n n n n n n 3s i n0 0 1 5 1 o s0 0 2 6 8 i n0 0 0 8 9 2c o s0 0 6 7 9 . 0 7 2 0 7 5 s ic o s3 9 9 5 1 0 6 8 9 ??? ???? ?? ????? 赤緯δ的角度表示為： 3 6 5 ) d2 8 4(3 6 0s n???? 太陽時角ω可用下述方法進行計算： ω =真太陽時（小時） 15180 式中ω單位為度， 15 表示每小時相當于 15176。方位角以正南方向為零，由南向東為負，由南向西為正，如太陽在正東方，方位角為 90176。之間變化，日出日落時為零太陽在正天頂時為 90176。太陽高度角：太陽高度角指從太陽中心直射到當?shù)氐墓饩€與當?shù)厮矫娴膴A角，其值在 0176。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 第 2章 控制芯片及其傳感器介紹 太陽角度追蹤模式的數(shù)學(xué)模型 太陽角度追蹤模式是基于太陽高度角和太陽方位角的計算而進行追蹤的，下面介紹一下太陽高度角和太陽方位角的計算公式以及公式中所用到的參數(shù)。 ：復(fù)位電路及振蕩電路 (固定接法 )、按鍵電路。 ：由于系統(tǒng)中要進行時間的控制，因此需要使用時鐘電路，電路中選擇串行時鐘芯片 DS1302。 ：本系統(tǒng)需要控制兩個電動機的正反轉(zhuǎn)，當單片機接收到由光電檢測電路發(fā)出的信號之后進行判斷，然后控制電動機的轉(zhuǎn)動。 論文的研究內(nèi)容 本文所研究的太陽自動追蹤器是以單片機為控制核心 的自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)是通過硬件、軟件、機械裝置三部分共同作用的結(jié)果，因此本論文的研究內(nèi)容如下。 基于當今世界能源問題和環(huán)境保護問題已成為全球的一個“人類面臨的最大威脅”的嚴重問題，本課題的目的是為了更充分的利用太陽能、提高太陽能的利用率，而進行太陽追蹤系統(tǒng)的開發(fā)研究，這對我們面臨的能源問題有重大的意義。本課題在前人研究的基礎(chǔ)上設(shè)計出一套以單片機為控制核心的太陽自動追蹤控制系統(tǒng)，能夠隨著太陽光照射方 向的變化而使太陽能板始終與太陽光線垂直。而單片機在一塊芯片上集成了 CPU、 ROM、 RAM、I/O 接口、定時器、計數(shù)器等，使其具備了一臺微型計算機的特征。 課題研究的目的及意義 太陽追蹤系統(tǒng)是利用太陽能不可缺少的重要組成部分，而完善太陽追蹤裝置是充分利用太陽能和環(huán)境保護必不可少的重要組成部分。這種追蹤系統(tǒng)的特點是追蹤精度高，而且集熱器裝置的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較容易。集熱器的方位軸垂直于地平面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。這種追蹤方式并不復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)上反射鏡的重量不通過極軸軸線，極軸支承裝置的設(shè)計比較困難 [5]。 極軸式全追蹤原理：聚光鏡的一軸指向天球北極，即與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，故稱為極軸；另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。 如果能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠追蹤太陽就可以獲得最多的太陽能，全追蹤即雙軸就是根據(jù)這樣的要求而設(shè)計的。采用這種追蹤方式，一天之中只有正午時刻太陽光與柱形拋物面的母線相垂直，此時熱流最大；而在早上或下午太陽光線都是斜射。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動的南北向或東西向追蹤，工作原理基本相似。 視日運動軌跡系統(tǒng)根據(jù)追蹤系統(tǒng)的軸數(shù)，可分為單軸和雙軸兩種。通過調(diào)整遮光板的位置使遮光板對準太陽、硅光電池處于陰影區(qū)；當太陽西移時遮光板的陰影偏移，光電管受到陽光直射輸出一定值的微電流，作為偏差信號，經(jīng)放大電路放大，由伺服機構(gòu)調(diào)整角度使追蹤裝置對準太陽完成追蹤。這些光電追蹤裝置利用光敏傳感器，如硅光電管進行太陽光的檢測。 目前，太陽追蹤系統(tǒng)中實現(xiàn)追蹤太陽的方法很多，但是不外乎采用如下兩種方式：一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視日運動軌跡追蹤；前者是閉環(huán)的隨機系統(tǒng)，后者是開環(huán)的程控系統(tǒng)。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，無法保證太陽光的垂直照射，不能充分利用太陽能資源，使其發(fā)電效率低下。 太陽追蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 太陽能作為一種清潔無污染的能源，發(fā)展前景非常廣闊，太陽能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快的技術(shù)。這也是世界海拔最高、中國裝機容量最大的太陽能電站。在聯(lián)網(wǎng)陽光電站建設(shè)方面，計劃2020 年前建成 5 座 MW 級陽光電站。全國從事太陽能熱水器研制、生產(chǎn)、銷售和安裝的企業(yè)達 1000 余家，年產(chǎn)值 20 億元。 我國由建設(shè)部制定的《建筑節(jié)能“九五”計劃和 2020 年規(guī)則》中已將太陽 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項目。特別是我國有 108萬平方米的荒漠，大部分分布在西部，太陽能資源極為豐富。法國已經(jīng)批準了代號為“太陽神 2020”的太陽能利用計劃 ，按照該計劃，每年將投入 3000 萬法郎資金，到 2020 年，法國每年安裝太陽能熱水器的用戶達 2 萬家。意大利 1998 年開始實行“全國太陽能屋頂計劃”，將于 2020 年完成，總投入 5500 億里拉，總?cè)萘窟_ 5 萬千瓦。預(yù)計到 2020 年，美國光伏發(fā)電成本將從現(xiàn)在的 21～ 40 美分 /千瓦時降到 6 美分 /千瓦時 ，屆時，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的競爭力將會大大增強。為了降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國政府最近制定了陽光計劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財政投入，加快多晶硅和薄膜半導(dǎo)體材料的研發(fā)，提高太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。 目前，美國太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)形成了從多晶硅材料提純、光伏電池生產(chǎn)到發(fā)電系統(tǒng)比較完備的生產(chǎn)體系。截至2020 年年底，德國共有 670 萬平方米的屋頂鋪設(shè)了太陽能集熱器，每年可生產(chǎn)4700 兆瓦的熱量。另據(jù)德新社報道，全球最大的太陽能發(fā)電廠已在德國南部巴伐利亞州正式投入運營。 1990 年德國政府推出了“一千屋頂計劃”， 至 1997 年已完成近萬套屋頂系統(tǒng)，每套容量 1～ 5 千瓦，累計安裝量已達 萬千瓦。從 2020 年起，日本太陽能發(fā)電量一直居世界首位， 2020 年太陽能發(fā)電裝機容量約為 86 萬千瓦，占世界太陽能發(fā)電裝機容量的 %，并計劃到 2020 年達到 482 萬千瓦，增加約 6 倍。日本將太陽能的利用分為太陽光能和 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 熱能兩種。日本太陽熱能的利用，從 1979 年第二次石油危機后開始， 1990 年進入普及高峰。在過去的 25 年間，太陽能發(fā)電成本下降了 95%。太陽能熱利用包括太陽能熱水器、太陽灶、太陽能溫室、太陽房、太陽能干燥、太陽能海水淡化、太陽能廚房、太陽能制冷、太陽能空調(diào)等；太陽能熱發(fā)電是用吸收到的太陽能量加熱水，產(chǎn)生具有一定溫度和壓力的蒸汽，推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電；太陽能光發(fā)電是應(yīng)用太陽能電池，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。 太陽能利用的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前人類對能源資源的開發(fā)和利用進入一個新的時期，即以太陽能、核能為主體的多樣化新能源時期。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的 , 沒有充分利用太陽能資源 , 發(fā)電效率低下。 1952 年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為 1MW 的太陽爐 ，發(fā)展到今天的追求太能用的利用效率 。 1901 年，美國工程師研制成功 7350W 的太陽能蒸汽機，采用 70 平方米的太陽聚光集熱器，該裝置安裝在美國加州做實驗運行。另一類是將太陽熱能通過熱機帶動發(fā)電機發(fā)電，其基本組成與常規(guī)發(fā)電 設(shè)備 類似，只不過其熱能是從太陽能轉(zhuǎn)換來。 太陽能熱發(fā)電技術(shù)，即把太陽輻射熱轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)。 Photo electricity examination。太陽角度追蹤模式下：主要是通過軟件計算當時當?shù)靥柛叨冉呛吞柗轿唤?，來實現(xiàn)對太陽的追蹤 關(guān)鍵詞 太陽光追蹤器；光電檢測；單片機控制 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II The design of the MCUbased solar tracker Abstract With development of human being, the advancement of society, all the countries in the world everywhere the need amounts to the sources of energy are more and more big, energy crisis also, more and more ferocious, resulted in the energy crisis in the scope of world. Therefore, more and more countries concentrate on the depth e xploitation and extensive using of renewable energy. After analyzing and paring a few kinds of the ways of tracking the sun, the system regards onechip puter as the core, thinking about the advantage and disadvantage of the ways of tracking the sun. The system choose two kinds of tracking way, photo electricity examination and the sun angle track， to bine together, make system not only canned track the sun under a clear sky, but also canned track normally under the cloudy day circum stance. Raised the system to track the accuracy thus, avoid the system. because of can39。晴天時系統(tǒng)采用光電 檢測追蹤模式，而陰天時系統(tǒng)進入太陽角度追蹤模式。本文 在分析和比較目前的幾種太陽追蹤方式之后，考慮到各種太陽追蹤方式的優(yōu)缺點，選擇以單片機為核心的控制系統(tǒng)，采取了光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤模式相結(jié)合的方式，兩種追蹤方式互相補充，使追蹤系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，無法保證太陽光的垂直照射，不能充分利用太陽能資源，使其發(fā)電效率低下。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 基于單片機的陽光追蹤控制器 摘要 太陽能作為一種清潔無污染的能源，發(fā)展前景非常廣闊， 利用太陽能進行發(fā)電在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而如何提高太陽光照的利用效率是一個很重要課題。 然而它也存在缺點，如能量密度低，不易收集，不穩(wěn)定，隨季節(jié)氣候和天氣晝夜變化而變化等，使太陽能的利用有著間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化的問題，由此對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。據(jù)實驗得知，在太陽能光發(fā)電中，相同條件 下，采用自動追蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高 35%，因此在太陽能利用中，有必要進行太陽追蹤 。 本文闡述了單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計過程以及機械部分的設(shè)計，系統(tǒng)采用AT89C51 單片機作為整個系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)采用了兩種追蹤模式：光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤模式。在光電檢測追蹤模式下，光電檢測部分采用光電二極管作為光電傳感器，利用特殊的裝置通過光電二極管的比較電路來判斷太陽的方位，配合電動機的轉(zhuǎn)動和機械部分的裝置，從而達到了追蹤太陽的目