【正文】 第 15 頁 作者：王文明 motor_deal_vertical()。 //電機(jī)水平轉(zhuǎn)動(dòng) } Else if((flag_horizontal_stop == 1) amp。amp。 圖中，啟動(dòng)后首先進(jìn)行的初始化包括：對(duì)單片機(jī)本身的中斷和 LCD 液晶顯示器等的初始 化。系統(tǒng)默認(rèn)時(shí)間是 00:00，用戶可以根據(jù)當(dāng)?shù)貢r(shí)間調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間。 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。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，將這些模塊的入口都安排在主程序中，主程序循環(huán)檢測(cè)通過串口接收的命令，通過對(duì)命令解釋，然后根據(jù)命令轉(zhuǎn)入相應(yīng)的模塊。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 13 頁 作者：王文明 主程序設(shè)計(jì)模塊 主程序模塊實(shí)現(xiàn)的功 能 （ 1）單片機(jī)系統(tǒng)初始化； （ 2）檢測(cè)硅光片的上下和左右硅光二極管的電壓值是否相等，如果不相等的話，檢測(cè)應(yīng)該進(jìn)行電機(jī)水平控制還是電機(jī)垂直控制，執(zhí)行完畢后，再進(jìn)行檢測(cè)，并依次循環(huán)比較執(zhí)行。 整個(gè)太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)軟件部分共包含 5 個(gè)模塊：主程序、 AD 轉(zhuǎn)換部分及其轉(zhuǎn)換結(jié)果處理和分析、電機(jī)調(diào)整部分部分、光強(qiáng)檢測(cè)模塊， LCD 顯示部分及報(bào)警系統(tǒng)部分。而且它具有超低功耗，這種芯片有超強(qiáng)抗干擾性，無法解密。片上集成 1280 字節(jié) RAM，共有 4 個(gè)16 位的定時(shí)器，兩個(gè)與傳統(tǒng)的 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 16位定時(shí)器 T0 和 T1，沒有定時(shí)器 2 ，但是有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器。 STC12C5A60S2 是傳統(tǒng)的 8051 單片機(jī)劃時(shí)代升級(jí)換代產(chǎn)品，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，直接取代傳統(tǒng)的 89C51/89S51 單片機(jī)，它高速，速度比普通 8051 快 8～ 12倍。開發(fā)環(huán)境選用目前流行的 Keil uVision3。與匯編語言相比， C51 語言可讀性好、維護(hù)方便、可移植性強(qiáng)，開發(fā)時(shí)間短；匯編語言最突出的優(yōu)點(diǎn)是編程效率高，執(zhí)行速度快。根據(jù)老師和我們對(duì)論文課題的分析，我們采用單片機(jī)進(jìn)行控制。所需完成的功能主要由子模塊實(shí)現(xiàn)。 第三章 太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng) —— 軟件部分 的設(shè)計(jì) 本文介紹的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)化、模塊化的程序設(shè)計(jì)方法。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 11 頁 作者：王文明 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS iz eBD a t e : 30 M a y 20 11 S h e e t of F il e : C : \ D oc u m e nt s a nd S e tt i ng s \ A dm i ni s t r a t or \桌面 \ l i u hu i 05 27 .D dbD r a w n B y:R612J 1 2C O N 2V C C321411U 1AL M 3 24R110 KR54. 7KV C CR7R4R3R210 K567U 1BL M 3 24+ C122 0u FI N 1 圖 光電轉(zhuǎn)換電路 本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容 本文所介紹的太陽跟蹤裝置采用了光敏電阻光強(qiáng)比較法，可實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí) , 接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減少 , 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) , 直至兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同 , 稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法。利用光敏電阻在光照時(shí)阻值發(fā)生變化的原理 , 將兩個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。 光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光 , 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) , 接著此模擬電信號(hào)經(jīng)過放大器的放大再進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) ,單片機(jī)根據(jù)采集來的信號(hào)進(jìn)行分析比較 , 得出結(jié)果最終控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)向來達(dá)到太陽能電池面板始終垂直于入射光線 , 從而達(dá)到最高效率的利用太陽能。 本設(shè)計(jì)的跟蹤方案 光敏電 阻光強(qiáng)比較法。這種跟蹤方案跟蹤精度高，工作過程穩(wěn)定，應(yīng)用于目前許多大型太陽能發(fā)電裝置。當(dāng)跟蹤裝置開始運(yùn)行時(shí)，用兩片高精度角度傳感器初始定位，在運(yùn)行當(dāng)中，以程序控制為主，角度傳感器瞬時(shí)測(cè)量作反饋，對(duì)程序進(jìn)行累積誤差修正。 如果兩者結(jié)合，各取其長處，可以獲得較滿意的跟蹤結(jié)果。而傳感器跟蹤也存在響應(yīng)慢、精度差、穩(wěn)定性差、某些情況下出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤等缺點(diǎn)。 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合 由上述討論可知，開環(huán)的程序跟蹤存在許多局限性，主要是在開始運(yùn)行前需要精確定位，出現(xiàn)誤差后不能自動(dòng)調(diào)整等。位置檢測(cè)器主要由性能經(jīng)過挑選的光敏 傳感器組成，如四象限光電池、光敏電阻等。而在赤道坐標(biāo)系中赤緯角和時(shí)角在日地相對(duì)運(yùn)動(dòng)中任何時(shí)刻的具體值卻嚴(yán)格已知，同時(shí)赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系都與地球運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，于是通過天文三角形之間的關(guān)系式可以得到太陽和觀測(cè)者位置之間的關(guān)系。 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤 不論是采用極軸坐標(biāo)系統(tǒng)還是地平坐標(biāo)系統(tǒng)，太陽運(yùn)行的位置變化 都是可以預(yù)測(cè)的，通過數(shù)學(xué)上對(duì)太陽軌跡的預(yù)測(cè)可完成對(duì)日跟蹤。 太陽能跟蹤控制方法的比較 目前國內(nèi)外采用的跟蹤太陽的方法有很多，但不外乎三種方式： (1) 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤； (2) 光電跟蹤； (3) 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。地球極軸和黃道天球極軸存在的一個(gè) 27 度的夾角，引起了太陽赤緯角在一年中的 變化。 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 太陽運(yùn)行的規(guī)律 由于地球的自轉(zhuǎn)和地球繞太陽的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽位置相對(duì)于地面靜止物體的運(yùn)動(dòng)。但是太陽每時(shí)每刻都是在運(yùn) 動(dòng)著，集熱裝置若想收集更多方向上的太陽光，那就必須要跟蹤太陽。太陽跟蹤系統(tǒng)為解決這一問題提供了可能。就目前的太陽能裝置而言，如何最大限度的提高太陽能的利用率，仍為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。 提高太陽能的利用率 太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源，這就對(duì)太陽能的收集和利用提出了更高的要求。在國內(nèi)近年來有不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究，1992 年推出了太陽灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器，完成了單向跟蹤。 1998 年美國加州成功的研究了 ATM 兩軸跟蹤器，并在太陽能面板上裝有集中陽光的透鏡，這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量，使效率進(jìn)一步提高。 本課題的研究成功，對(duì)創(chuàng)建能源節(jié)約型，環(huán) 境友好型社會(huì)具有較大的意義，也有較好的市場(chǎng)發(fā)展前景。設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)太陽實(shí)現(xiàn)全天候跟蹤系統(tǒng)，是提高太陽能利用率根本方法。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污染。同時(shí)太陽能又是一種無污染的清潔能源 ，加強(qiáng)太陽能的開發(fā)，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境也有重大的意義。日本經(jīng)濟(jì)企劃廳和三澤公司合作研究認(rèn)為，到 2030 年，世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽能。因此越來越多的國家都在致力于對(duì)可再生能源的深度開發(fā)和廣泛利用。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署資料，目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的 95%，且其使用在世界范圍內(nèi)以每 10 年 20%的速度增長。這種全球性的能源危機(jī)，迫使各國政府投入大量的人力和財(cái)力，研究和開發(fā)新能源，如太陽能等。 主要單軸跟蹤的分類 ： 水平軸跟蹤 改變傾角 垂直軸跟蹤 改變方向角 極軸跟蹤 同時(shí)改變傾角和方向角 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 7 頁 作者：王文明 太陽能跟蹤 系統(tǒng)的研究意義 長期以來，世界能源主要依靠石油和煤炭等礦物燃料，而這些礦物作為一次性不可再生資源，儲(chǔ)量有限，而且燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳，造成地球氣溫升高，生態(tài)環(huán)境惡化。對(duì)于使用透鏡或盤式反射鏡，并且聚光率超過 60 倍的系統(tǒng)，需要使用雙軸跟蹤。單軸跟蹤主要用在槽式反射鏡面系統(tǒng)中，也可用在低倍聚光時(shí)的透鏡系統(tǒng)。 太陽能跟蹤系統(tǒng)分類 光伏系統(tǒng)跟蹤方式的分類： 光伏系統(tǒng)跟蹤方式分為固定式、單軸跟蹤和雙軸跟蹤。 4. 惡劣天氣狀態(tài)的保護(hù)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)速或降水等因素不適宜系統(tǒng)工作時(shí)，跟蹤儀會(huì)自動(dòng)停止工作，并使整個(gè)大系統(tǒng)的受光面與地平面成平行狀態(tài)或垂直狀態(tài)，以避免系統(tǒng)遭到破壞。日落后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入 休眠狀態(tài)，并自動(dòng)回歸到太陽升起的方位。待光線和跟蹤條件適宜時(shí)，系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)快常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 6 頁 作者：王文明 速跟蹤指令，使跟蹤儀大致對(duì)準(zhǔn)太陽。把加裝了太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應(yīng)急車、特種軍用汽車 、軍艦或輪船上，不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調(diào)頭、拐彎，該太陽能跟蹤系統(tǒng)都能保證設(shè)備的要求跟蹤部位正對(duì)太陽！ 太陽能跟蹤系統(tǒng)的工作狀態(tài) 該太陽能跟蹤系統(tǒng)的工作狀態(tài)有四種： 1. 常態(tài)（好天氣情況）下的對(duì)日跟蹤狀態(tài)； 2. 間歇式跟蹤。最大限度的提高太陽跟蹤精度，完美實(shí)現(xiàn)適時(shí)跟蹤，最大限度提高太陽光能利用率。 增加了 GPS 定位系統(tǒng)，該太陽能跟蹤系統(tǒng)是國內(nèi)首家完全不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀，具有國際領(lǐng)先水平，能夠不受地域、天氣狀況和外部條件的限制，可以在 50℃至 70℃ 環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用；跟蹤精度可以達(dá)到 177。該太陽能跟蹤系統(tǒng)在該公司第一代跟蹤儀的技術(shù)基礎(chǔ)上，綜合各地各種環(huán)境下的使用情況，對(duì)太陽能跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了全面的升級(jí)和改進(jìn)，使該太陽能跟蹤系統(tǒng)成為全天候、全功能、超節(jié)能、智能型太陽能跟蹤系統(tǒng)。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動(dòng)或裝拆，每次移動(dòng)完就必須重新計(jì)算參數(shù)、設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個(gè)參數(shù)；原理、電路、技術(shù)、設(shè)備都很復(fù)雜，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。 由于地球的自轉(zhuǎn)，相對(duì)于某一個(gè)固定地點(diǎn)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年春夏秋冬四常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 5 頁 作者：王文明 季、每天日升日落，太陽的光照角度時(shí)時(shí)刻刻都在變化，有效的保證太陽能電池板能夠時(shí)刻正對(duì)太陽，發(fā) 電效率才會(huì)達(dá)到最佳狀態(tài)。 ..........................................................................20 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)的功能 .............................................................21 程序設(shè)計(jì)思想及說明 ....................................................................21 垂直電機(jī)控制部分關(guān)鍵代碼 ............................................................22 時(shí)鐘模塊 ..................................................................................................23 DS1302 時(shí)鐘模塊的功能 ..............................................................23 程序設(shè)計(jì)思想 .................................................................................23 部分程序說明及流程圖 .................................................................23 unsigned char Read_Ds1302 ( unsigned char address ) ................................23 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 4 頁 作者：王文明 ...........................................................................................25 LCD1602 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 ..................................25 該模塊程序設(shè)計(jì)思想或說明 ....................................