【正文】 =0,cout2=0。}。_nop_()。 {_nop_()。K8=0 電機(jī)向西轉(zhuǎn)并 顯示 RUNNING 返回并重新檢測各輸入端口 NO =1 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 并顯示 STOP NO YES 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 92 外部中斷 2 定時(shí)器 1 中斷 定時(shí)器 0 中斷 圖 93 外部中斷 2 圖 94 外部中斷 2 中斷處理 關(guān)中斷 =0 =1 =0 加一小時(shí) 同時(shí)響一聲 開中斷并返回 加一分鐘 同時(shí)響一聲 =1 YSE YES YES YSE NO NO NO NO 中斷處理 輸脈沖 退出中斷并返回 中斷處理 顯示時(shí)間 退出中斷并 返回 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 程序清單： include //51 芯片管腳定義頭文件 include //內(nèi)部包含延時(shí)函數(shù) _nop_()。K7=0 電機(jī)向東轉(zhuǎn) 并顯示RUNNING NO =1 或=1 YES K3=1amp。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 91 軟件設(shè)計(jì)流程圖 開 始 LCD 初始化 端口初始化 開中斷 =1 或=1 YSE K4=1amp。 圖 83 顯示屏與單片機(jī)連接原理圖 9系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要是通過 C語言 編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì) 步進(jìn)電機(jī) 控制 以及系統(tǒng)狀態(tài)的顯示 。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，顯示自動(dòng)跟蹤，運(yùn)行狀態(tài)（ Automatic Tracked， RUNNING，當(dāng)前時(shí)間），當(dāng)電機(jī)停止時(shí) ,顯示（ Automatic Tracked， STOP和當(dāng)前時(shí)間）。當(dāng)時(shí)間調(diào) 整完畢，用戶按 K1，蜂鳴器”滴“一聲系統(tǒng)退出時(shí)間調(diào)整狀態(tài) ，如圖 82所示 。系統(tǒng)首先對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)整，用戶每按 K3一次，系統(tǒng)增加一小時(shí)，并且蜂鳴器“滴“一聲，提醒用戶系統(tǒng)時(shí)間已經(jīng)增加 1了。 表 8— 2 按鍵與單片機(jī)輸入端口及相應(yīng)功能對(duì)應(yīng)關(guān)系 開關(guān)按鍵 單片機(jī)端口 對(duì)應(yīng)功能 K1 調(diào)節(jié)時(shí)間按 鈕 K2 確定時(shí)間 K3 時(shí)間的增減 系統(tǒng)默認(rèn)時(shí)間是 00:00，當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)，如果時(shí)間與實(shí)際時(shí)間不對(duì)，用戶可以通過控制按鈕進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。 圖 8— 1 接收系統(tǒng)的電路原理 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 用戶控制 系統(tǒng) 用戶控制系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間，系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定時(shí)間旋轉(zhuǎn)接收板，實(shí)現(xiàn)全天候跟蹤太陽 。, 端 輸出的 數(shù)據(jù)送至 單片機(jī)的 ～ ， 中。單片機(jī)將會(huì)控制接收板向陽光強(qiáng)度地方偏轉(zhuǎn)，直到它們受光強(qiáng)度一樣。合適調(diào)整可調(diào)電阻的值，當(dāng)陽光照到光敏電阻 R1比照到光敏電阻 R2或其他光敏電阻，比較器 LM324或 LM358將輸出一個(gè)信號(hào)給單片機(jī)。如果感應(yīng)的伏特值比我們設(shè)定的值，接收系統(tǒng)將輸出一個(gè)信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)接收到該信號(hào)后進(jìn)行處理，然后控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)接收板沿光線強(qiáng)烈地方轉(zhuǎn)，直到九個(gè)感敏電阻感應(yīng)光線強(qiáng)度一樣。電路原理圖如圖 81所示。為了提高單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性就采用獨(dú)立的 5V 電壓給單片機(jī)供電，而單片機(jī)系統(tǒng)所需的 5V 直流電源則由 4 節(jié)超霸蓄電池串聯(lián) (畢業(yè)演示時(shí)由電腦 USB) 提供，其電壓范圍為 ～ 且電壓波動(dòng)很 小，很適合單片機(jī)系統(tǒng)的供電。 在信號(hào)處理的部分，由于單片機(jī)和 檢測模塊 需要的是 5V的電源，而 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 部分需要的是 15V 的電源，所以我們在系統(tǒng)中采用 LM7805 模塊，實(shí)現(xiàn)了 15V和 5V 的轉(zhuǎn)換， 如圖 71 所示 。 光敏電阻與板的夾角 ? 正中央的光敏電阻 中心線與電池板垂直，最邊上的兩上光敏電阻的連線與板的夾角 ? 可由下公式確定 ： ?—— 某地黃昏時(shí)電池板與地面的夾角，（電池板的極大轉(zhuǎn)角） ?—— 當(dāng)?shù)卦绯抗饩€與地面的夾角（太陽高度角） R—— 半圓柱體的半徑 L—— 電池板的長度 圖 64 ? 角的計(jì)算圖 7 全天候太陽能跟蹤 系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 電源供給系統(tǒng)是為 太陽跟蹤系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī) 提供能源的裝置，而在本系統(tǒng)中既涉及到信號(hào)電信號(hào)，又涉及到功率電信號(hào)，為了保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定正常的工作，電源的設(shè)計(jì)部分也是一個(gè)關(guān)鍵要解決的問題。 ? 兩者結(jié)合 如圖 63 所示。 方案： ? 最大能量積分 ，如圖 61所示。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 —空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。 在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶 中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 —空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。 光敏電阻 光敏 （ photovaristor）又叫光 感 電阻，是利用 半導(dǎo)體 的 光電效應(yīng) 制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。電壓比較器輸入是 線性量，而輸出是開關(guān)（高低電平）量。運(yùn)放，是通過反饋回路和輸入回路的確定 “運(yùn)算參數(shù) ”，比如放大倍數(shù)，反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此人們就要對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)。電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大小 (用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系 )： 當(dāng) ”＋ ”輸入端電壓高于 ”－ ”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平； 當(dāng) ”＋ ”輸入端電壓低于 ”－ ”輸入端時(shí)，電 壓比較器輸出為低電平； 電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。 本系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)型號(hào) :2S42Q03848,具體參數(shù)如表 41 所示。 圖 5 是兩相步進(jìn) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 41 同步電機(jī)電路及外形 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)控制時(shí)序 ? 8 拍的方式 八個(gè)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(fù)電壓， B 與 B給正電壓； A 與 A給負(fù)電壓， B 與 B不給懸 空； A北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 與 A給負(fù)電壓， B 與 B給負(fù)電壓； A 與 A不 給電懸空， B 與 B給負(fù)電壓； A 與給正電壓， B 與 B給負(fù)電壓；按以上八個(gè)狀態(tài)輪流供電，控制一下脈寬應(yīng)該就可以了。I 為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)） R 為磁阻。 ? 力矩： 電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量 Ф）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力 F 與（ dФ/dθ）成正比 S 其磁通量 Ф=Br*S Br為磁密， S 為導(dǎo)磁面積 F 與 L*D*Br 成正比 L 為鐵芯有效長度， D 為轉(zhuǎn)子直徑 Br=N并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制 ——這是旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。甚至于通過二相電流不同的組合，使其 1/3 て變?yōu)?1/12 て， 1/24 て，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。 不過，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 如 A 相通電， B， C 相不通電，齒 4 與 A 對(duì)齊，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 轉(zhuǎn)子又向右移過 1/3 て 這樣經(jīng)過 A、 B、 C、 A 分別通電狀態(tài)，齒 4（即齒 1 前一齒）移到 A 相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按 A，B， C， A…… 通電，電機(jī)就每步（每脈沖） 1/3 て ,向右旋轉(zhuǎn)。 如 B 相通電， A， C 相不通電時(shí)，齒 2 應(yīng)與 B 對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過 1/3 て，此時(shí)齒 3 與 C 偏移為 1/3 て，齒 4 與 A 偏移（て 1/3 て） =2/3 て。與齒 5 相對(duì)齊，（ A39。 ? 結(jié)構(gòu)： 電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。 步進(jìn) 電機(jī) 控制原理 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng) 器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。 由于 全天候控制系統(tǒng)是隨的太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的，因?yàn)樘栯x地球太遠(yuǎn)了，在很短時(shí)間內(nèi)，檢測系統(tǒng)是感覺不到太陽在移動(dòng)，需過一段時(shí)間才能感覺到太陽已經(jīng)偏移原來位置 ， 所以要求電機(jī)隔一段時(shí)間轉(zhuǎn)一個(gè)角度后馬上停下來。換句話說，要使它轉(zhuǎn)動(dòng)必須借助控制電路，在這個(gè)控制電路中，往往需要微控制器 或?qū)Ｓ眯酒?。步進(jìn)電機(jī)（也稱脈沖電機(jī)）是一種跟蹤給定脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。單獨(dú)使用直流電機(jī)尚不能達(dá)到精確的定位控制，只有將它與旋轉(zhuǎn)編碼器組合起來，才能實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和速度控制。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 ? 圖 31 液晶屏顯示 ? 圖 32 1602LCD 內(nèi)部顯示地址 表 31 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 4 驅(qū)動(dòng)元件 直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的比較 電機(jī)是我們的生活中不可或缺的動(dòng)力源，常用的有交流電機(jī) ，步進(jìn)電機(jī) 和直流電機(jī)。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的 模塊。這樣一來就組成某個(gè)字符。 ? 功耗低 相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 ? 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單， 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶 顯示器作為 顯示 器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： ? 顯示質(zhì)量 高 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。 液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。 89C2051 單片機(jī)的內(nèi)部 I/O 控制 89C52有 32 個(gè) I/O 線，在內(nèi)部 I/O 控制上繼承了 MCS31 的特征： 5路三 級(jí)中斷源結(jié)構(gòu)， 1 個(gè)全雙工串行口， 2 路 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。由于 52內(nèi)部設(shè)計(jì)全靜態(tài)工作，所以允許工作的時(shí)鐘為 0～ 20MHZ，也就是說，允許在低速工作時(shí)，不破壞 RAM 內(nèi)容。這樣小的功耗很適合電池供電的小型控制系統(tǒng)。 89C52 單片機(jī)的電源系統(tǒng) 89C52 有很寬的工作電源電壓，當(dāng)工作在 3V 時(shí)，電流相當(dāng)于 6V 工作時(shí)的1/4。 89C52 驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng)，使得它可以直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管。 圖 22 AT89C52 引腳圖 在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上， 89C52 具有很強(qiáng)的下拉能力。 AT89C52 89C52 的特點(diǎn) 89C52是一種小型單片機(jī)。在電路中，二進(jìn)制數(shù)“ 1”表示高電壓狀態(tài)， “ 0”表示低電壓。在上述過程中，微控制器與電氣電路之間的橋梁被稱為接口，其任務(wù)是通過輸入輸出端口實(shí)現(xiàn)信號(hào)的進(jìn)出。然后，根據(jù)存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的程序進(jìn)行運(yùn)算、控制，再將結(jié)果作為信號(hào)從輸出端輸出。在存儲(chǔ)器以外可以追加外部存儲(chǔ)器。 控制器的介紹 目前有許多種類的微控制器，微控制器的組成與一般的計(jì)算機(jī)相同，其動(dòng)作也由程序來完成。 89C5X 型單片機(jī)既節(jié)省了數(shù)據(jù)線和存儲(chǔ)器等外圍器件，縮小了嵌如式系統(tǒng)的體積，又提高了工作的可靠性、開發(fā)的方便性和程序的保密性，其價(jià)格也便宜 。這種芯片一般都提供了片上和在線修改的功能。在 51系列的單片機(jī)中，目前很流行一種內(nèi)含 flash 程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 ? 總體分析方案的設(shè)計(jì)： 太陽控制系統(tǒng) 總體方案的設(shè)計(jì)主要涉及到核心控制器和外圍器件的選擇和應(yīng)用，外圍零部件的選用，電源供電方案的確定等，這些因素的確定有益于系統(tǒng)開發(fā)初期具體方案的實(shí)施。 ? 經(jīng)過陰雨天氣后，太陽一出來立即跟蹤 的實(shí)現(xiàn) 。