【正文】 解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。如果采用此方案，可以很好的解決數(shù)據(jù)處理和控制功能，但是ARM價(jià)格昂貴且本科階段很少接觸，在短時(shí)間內(nèi)完成困難比較大。該系統(tǒng)具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，且具有較好的抗干擾能力，提高了對(duì)太陽(yáng)光能的利用率。2 太陽(yáng)能跟蹤控制器設(shè)計(jì)方案 功能描述本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)作為核心控制元件，跟蹤器由兩個(gè)光敏電阻組成的電路板搭成45度結(jié)構(gòu)，并由步進(jìn)電機(jī)控制底座轉(zhuǎn)動(dòng)。第三步：根據(jù)所提出的控制策略設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，選擇合適的控制執(zhí)行部件及電機(jī)。 太陽(yáng)能跟蹤控制器的研究?jī)?nèi)容與過(guò)程第一步：分析太陽(yáng)跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)分析及可能的工作狀態(tài)，提出合理的控制策略。 極軸式跟蹤 太陽(yáng)能跟蹤控制器概念及原理本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)作為核心控制元件，通過(guò)將兩個(gè)光電傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)比較電路和A/D，將比較結(jié)果輸出至單片機(jī)，由單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)并輸出至ALN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤。通常根據(jù)季節(jié)的變化定期調(diào)整。，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。(2)雙軸跟蹤如果能能夠在太陽(yáng)高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽(yáng)就可以獲得最大的太陽(yáng)能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求設(shè)計(jì)的。采用這種跟蹤方式，一天之中只有正午時(shí)刻太陽(yáng)光與光采集面垂直，此時(shí)熱量最大；而在早上或下午太陽(yáng)光線都是斜射。(1)單軸跟蹤單軸跟蹤一般采用：1傾斜布置東西跟蹤；2焦線南北水平布置，東西跟蹤；3焦線東西水平態(tài)置，南北跟蹤。此類跟蹤控制的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，不受天氣影響，可靠性強(qiáng)。2. 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤根據(jù)跟蹤系數(shù)的軸數(shù)，視日運(yùn)動(dòng)軌跡系統(tǒng)可分為單軸和雙軸兩種。光電跟蹤靈敏度高，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便。在這些裝置中，光電管的安裝靠近遮光板，調(diào)整遮光板的位置使遮光板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，硅電池處于陰影區(qū)，當(dāng)太陽(yáng)西移時(shí)遮光板的陰影偏移，光電管受到陽(yáng)關(guān)直射輸出一定值的微電流。 太陽(yáng)能跟蹤控制器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)內(nèi)外跟蹤太陽(yáng)能的方法有很多，但不外乎采用這兩種方式：光電跟蹤和根據(jù)日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤：前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，后者是開(kāi)環(huán)的程控系統(tǒng)。這些方法存在的缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換效率較低、跟蹤適應(yīng)能力弱、跟蹤精度低。利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵是提高太陽(yáng)能電池板采集太陽(yáng)能的效率，太陽(yáng)能電池板接受太陽(yáng)光的直射，由此得到太陽(yáng)最大光照強(qiáng)度，從而最大限度的采集太陽(yáng)能。 stepper motor目 錄1 緒論 1 太陽(yáng)能跟蹤的背景及意義 1 太陽(yáng)能跟蹤控制器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 太陽(yáng)能跟蹤控制器概念及原理 2 太陽(yáng)能跟蹤控制器的研究?jī)?nèi)容與過(guò)程 32 太陽(yáng)能跟蹤控制器設(shè)計(jì)方案 4 功能描述 4 方案論證 4 主控系統(tǒng)選擇 4 電機(jī)選擇 7 步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁方案選擇 9 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇 11 A/D轉(zhuǎn)換方案選擇 12 跟蹤器方案設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)控制系統(tǒng)方案 173 太陽(yáng)能跟蹤控制器硬件電路設(shè)計(jì) 18 系統(tǒng)組成原理 18 單片機(jī)供電電源 18 單片機(jī)最小系統(tǒng) 18 跟蹤器設(shè)計(jì) 19 A/D采集電路設(shè)計(jì) 20 204 太陽(yáng)能跟蹤控制器軟件設(shè)計(jì) 22 程序流程圖 22 太陽(yáng)能跟蹤控制器程序設(shè)計(jì) 23 主函數(shù) 23 定時(shí)器1中斷初始化函數(shù) 24 延時(shí)函數(shù) 24 按鍵掃描函數(shù) 25 定時(shí)器1中斷子程序控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn) 26 TLC1543采集函數(shù) 275 太陽(yáng)能跟蹤控制器調(diào)試 306 結(jié)論與展望 318 致 謝 32參考文獻(xiàn) 33附錄A 英文原文 34附錄B 中文翻譯 36太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng) 36附錄C proteus仿真圖 38附錄D 程序 39501 緒論 太陽(yáng)能跟蹤的背景及意義能源短缺問(wèn)題是目前許多國(guó)家面臨的重要問(wèn)題，太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源，有著巨大的開(kāi)發(fā)前景。 C language。關(guān)鍵詞：光電傳感器；單片機(jī)；C語(yǔ)言；跟蹤；步進(jìn)電機(jī)ABSTRACTEnergy shortage is an important issue facing many countries, solar energy as a clean and nonpolluting energy, has great development prospects. Ours is a country rich in solar energy resources are more full use of solar energy resources, energy strategy has farreaching significance. Use of solar energy is the key to increase solar collection efficiency of solar energy panels, solar panels receiving direct sunlight, thereby obtaining the maximum solar illumination intensity, so as to maximize solar collection. For the problem of improving the utilization of solar energy research, design a microcontrollerbased photovoltaic solar automatic tracking controller parison. The AT89S52 microcontroller as the core control elements, by two photoelectric sensor to the signal through the parison circuit and A / D, will pare the results to the MCU, the MCU analytical processing data and output to the ULN2003A to control the fiveline fourphase stepper motor to achieve the position of the sun tracking. The system has the advantages of low cost, and has good antijamming capability, improved the utilization of solar energy. Finished first in the design simulation of the program, and then mainly through the editor, using C language programming, and plete the program design, by downloading device will be programmed into the microcontroller. Finally, to achieve the prebuilt hardware experiments designed to track the target. Keywords: photoelectric sensor。在設(shè)計(jì)中首先完成對(duì)該方案的仿真驗(yàn)證，而后主要通過(guò)編輯器，利用C語(yǔ)言編制程序，并完成程序設(shè)計(jì)，通過(guò)下載器將程序燒寫到單片機(jī)中。以AT89S52單片機(jī)作為核心控制元件，通過(guò)將兩個(gè)光電傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)比較電路和A/D，將比較結(jié)果輸出至單片機(jī)，由單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)并輸出至ULN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤。利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵是提高太陽(yáng)能電池板采集太陽(yáng)能的效率，太陽(yáng)能電池板接受太陽(yáng)光的直射，由此得到太陽(yáng)最大光照強(qiáng)度，從而最大限度的采集太陽(yáng)能。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 摘 要能源短缺問(wèn)題是目前許多國(guó)家面臨的重要問(wèn)題，太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源，有著巨大的開(kāi)發(fā)前景。我國(guó)是一個(gè)太陽(yáng)能資源較為豐富的國(guó)家，充分利用太陽(yáng)能資源，有著深遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略意義。針對(duì)提高太陽(yáng)能的利用率問(wèn)題的研究，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的光電比較式太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤控制器。該系統(tǒng)具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，且具有較好的抗干擾能力，提高了對(duì)太陽(yáng)光能的利用率。最后通過(guò)搭建硬件實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)跟蹤目標(biāo)。 MCU。 tracking。我國(guó)是一個(gè)太陽(yáng)能資源較為豐富的國(guó)家，充分利用太陽(yáng)能資源，有著深遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略意義。目前太陽(yáng)能電池板普遍采用半自動(dòng)單軸跟蹤方式和電池板固定朝南安裝的方式。因此太陽(yáng)能電池板如能配合基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤控制器的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠跟蹤太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，有望在光伏發(fā)電中使用。1．光電跟蹤目前，國(guó)內(nèi)常用的光電跟蹤有重力式，電磁式和電動(dòng)式，這些光電跟蹤裝置都使用光敏傳感器如硅光電管。作為偏差信號(hào)，經(jīng)放大電路放大，由伺服電機(jī)調(diào)整角度使跟蹤裝置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)完成跟蹤。但受天氣的影響較大，如果在稍長(zhǎng)時(shí)間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽(yáng)的情況，太陽(yáng)光線往往不能照到光電管上，導(dǎo)致跟蹤裝置無(wú)法對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，甚至引起執(zhí)行結(jié)構(gòu)的誤動(dòng)作。視日運(yùn)動(dòng)跟蹤原理：計(jì)算機(jī)現(xiàn)根據(jù)天文學(xué)中太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律的公式計(jì)算出一天內(nèi)某時(shí)刻太陽(yáng)高度角和方位角的理論值，然后運(yùn)行控制程序調(diào)整定日鏡裝置的高度和方位角，完成對(duì)太陽(yáng)能的實(shí)時(shí)跟蹤。缺點(diǎn)是在計(jì)算太陽(yáng)角度的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生累積誤差，而且其自身無(wú)法消除，需要定期校正。這三種都是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東西向跟蹤，工作原理相似。單軸跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于入射光線不能始終與主光軸平行，收集太陽(yáng)能的效果并不理想。極軸式全跟蹤是一種雙軸跟蹤方式。工作時(shí)反射鏡面繞極軸運(yùn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向方向相反用以跟蹤太陽(yáng)的視日運(yùn)動(dòng)；反射鏡圍繞赤緯軸作仰俯運(yùn)動(dòng)是為了適應(yīng)赤緯角的變化。這種跟蹤方式并不復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)上反射鏡的重量不通過(guò)極軸線，極軸支撐裝置的設(shè)計(jì)比較困難。該系統(tǒng)具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，且具有較好的抗干擾能力，提高了對(duì)太陽(yáng)光能的利用率。第二步：根據(jù)所需要完成的任務(wù)選取控制芯片，并分析系統(tǒng)的軟硬件需求。第四步：根據(jù)軟硬件需求和芯片資源進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，編制控制程序，?shí)現(xiàn)精確跟蹤。通過(guò)將兩個(gè)光敏電阻采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)比較電路和A/D，將比較結(jié)果輸出至單片機(jī)，由單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)并輸出至ALN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤。 方案論證 主控系統(tǒng)選擇 方案一：采用高性能嵌入式系統(tǒng)，比如ARM。 方案二：采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷鏔PGA，CPLD但本題屬于控制類，F(xiàn)PGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。 FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分?？紤]到方案的可實(shí)行性和性價(jià)比，我們采用STC89C52 51單片機(jī)作為控制芯片，十分適用于太陽(yáng)能跟蹤。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，以及上訴兩種方案的參照對(duì)比，我決定采用方案2。： TC89C52 引腳圖STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,STC89C52是一種高效微控制器。 STC89C52主要功能模塊： 與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 STC89C52管角說(shuō)明： VCC：供電電壓。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，如下所示： 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1