【正文】 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展及資源的匱乏， 目前人們對太陽能、風(fēng)能等綠色潔凈能源的渴求日趨強(qiáng)烈。在計(jì)算機(jī)、光電子、電力電子等制造及應(yīng)用技術(shù)日趨成熟的今天，此亦成為廣大科學(xué)工作者關(guān)注及研究的熱點(diǎn)。 (論文 )的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 自主設(shè)計(jì)一個典型單片機(jī)系統(tǒng)，含以下部分及功能： I. 典型 51 內(nèi)核的單片機(jī)系統(tǒng)（ 推薦采用 Silabs 公司的 C8051F 系列）。 III. 1012 位的光電池陣列朝向（電壓）信號檢測（推薦內(nèi)置結(jié)構(gòu)）。 。 II. 掌握光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)、工作原理等專業(yè)技術(shù)。（ 3 月上旬前） IV. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。 （ 3 月下旬前） VI. 搭出系統(tǒng)硬件電路，在完成系統(tǒng)通電調(diào)試的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試。 （ 5 月上旬前） （論文）的工作量要求 ： I. 論文（字?jǐn)?shù)）： 23 萬字 II. 外文翻譯（字?jǐn)?shù)）： 5000 字以上 ① 實(shí)驗(yàn)（時數(shù)） *或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 20 天 ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： SCH、 PCB 圖（ A4 圖幅 4 份以上） ③ 其他要求： 參考文獻(xiàn)（篇數(shù)） ： 15 篇以上（含 3 篇以上外文 ） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系（教 研室）主任審批 ： 年 月 日 說明： 1 本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入附件冊，一份教師自留 。 畢 I2 III 太陽能光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng) —— 硬件部分 摘要 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展及資源的匱乏，目前人們對太陽能、風(fēng)能等綠色潔凈能源的渴求日趨強(qiáng)烈。 在太陽能利用方面， 理論分析表明 :跟蹤式 太陽能發(fā)電裝置 與定點(diǎn)式太陽能發(fā)電裝置相比， 其能量的接收率可提高 35%，而目前太陽能利用轉(zhuǎn)化率約為 10％～ 20％。 通過 采用 MCU 計(jì)算發(fā)出脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度，實(shí)現(xiàn)對太陽光的自動跟蹤，使跟蹤裝置始終處于與發(fā)光源垂直的最佳位置。 本課題 設(shè)計(jì)的太陽 能自動 跟蹤與控制系統(tǒng)主要由 四 大部分構(gòu)成：傳感器、控制器、 機(jī)械跟蹤平臺 、通信模塊 。 關(guān)鍵詞： 太陽能 ； 自動 跟蹤； 傳感 器；單片機(jī)； RS485； 步進(jìn)電機(jī) IV Solar photovoltaic energy sources tracking control system —— The hardware part Abstract With the development of modern society and the lack of resources. People on solar, wind and other green clean energy demand are being intense. In today, puter, opticalelectronic, power electronics and other manufacturing and application technology is being mature, this also attract the attention of scientific workers and has bee a hot topic. In the solar energy utilization, analysis indicated shows that receiving rate of pointing device is lower as 35% than the tracking device, and in all current device conversion rate roughly is 10%~20%. Therefore, by analyzing the principle of the solar tracking devices in nation and oversea, a solar tracking system which its elevation and azimuth is adjusted separately was designed in this dissertation. The MCU was used to control the rotation angle and control the step motor by sending off the pulse. So, the system can control the tracking device to be the optimal place which is lighted by sun in the day. The system has simple structure, low cost and high tracking precision. It can be widely used in the west and the remote areas’s energy supply systemssolar power system, and it has certain practical value. In the paper, the designed solar tracking and drive control system are mainly posed of four major ponents: sensors, controllers, and mechanical tracking platform and munication module. The sensor is mainly posed of four photocells which could achieve largescale tracking the sun. RS485 is used in the munication module. C8051F330 is used as the core in the controller. Hardware circuit design and production are acplished. The system hardware circuits are posed of analog input circuit, the motor drive circuit, power circuit and so on. Keywords: Solar。 sensor。 RS485。從古至今人類獲得能源的途徑，可分為地上能源、地下能源與天上能源等三個層面或者說成是三個階段。到了現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)社會階段，主要是煤石能源(煤炭、石油、還有天然氣、地?zé)崮艿?)，可稱為煤石能時代，或地下能時代。能源短缺已成為人類社會面臨的一個非常重大的挑戰(zhàn)，作為世界主要能源的石油，其價格居高不下 ，前期每桶原油最高單價已突破 100 美元。資料表明，按照現(xiàn)在已經(jīng)探明的儲量及開采速度，到 21世紀(jì) 80 年代，石油、天然氣資源將枯竭。即使是以鈾為燃料的核電拋開價格、政治、發(fā)生危險泄露的因素不談，也存在資源短缺的間題，已探明儲量的鈾礦資源也將在 2030 年前開采完 [1]。資料表明，作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國目前能源生產(chǎn)量僅次于美國和俄羅斯，居世界第 3位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的 %，僅次于美國，居世界第 2 位，可見我國已經(jīng)成為一個能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國。然而 20xx 年，世界人均一次能源消費(fèi)量為 噸油當(dāng)量，日本、美國分別為 噸和 噸油當(dāng)量，而中國僅為 噸油當(dāng)量，約為世界平均水平的 3/日本的 1/美國的 1/7。而且，隨著中國的工業(yè)化和城市化進(jìn)程，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和民用建筑階段，能源需求 量特別大，西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 目前能源消費(fèi)總量已經(jīng)接近歐盟 15 國的總量。與此同時，能源資源相對短缺又制約了我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能源技術(shù)相對落后影響了能源供給能力的提高。有專家預(yù)測，到 2020 年前后，中國有可能成為世界第一大油品進(jìn)口國 [13]。我國大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米 4千瓦時以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米 7 千瓦時。與同緯度的其它國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。 20xx、 20xx 年中國太陽電池組件的生產(chǎn)量有了大幅度增長， 20xx年達(dá) ，約占世界份額的 %，20xx 年達(dá) 萬千瓦，約占 3%。 國務(wù)院參事、中國可再生能源協(xié)會理事長石定寰在上海召開的 “ 第二屆中歐國際太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇 ” 上預(yù)計(jì)，20xx年中國太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá) 1GW， 20xx年預(yù)計(jì)達(dá) 5GW， 2O2O年達(dá) 20GW。根據(jù)電力科學(xué)院的預(yù)測，到 2050 年中國可再生能源發(fā)電將占到全國總電力裝機(jī)的 25%，其中光伏發(fā)電占到 5%。 由此可見，面對日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，根本出路在于盡快從采用煤石能轉(zhuǎn)而采用太陽能，即從地下能時代轉(zhuǎn)向天上能時代，或稱太陽能時代。太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá) 80 萬千瓦，假如把地球表面 %的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率 5%，每年發(fā)電量可達(dá) 1012 千瓦小時，相當(dāng)于目前世界上能耗的 40 倍。根據(jù)歐洲、日本等能源機(jī)構(gòu)預(yù)測， 2020年，光伏發(fā)電將占到全球發(fā)電量的 1％， 2040 年將占到全球發(fā)電量的 21％， 2050年左右，太陽能將成為全球主力替代能源 [78]。自 20 世紀(jì) 80 年代以來，光伏產(chǎn)業(yè)可以說是世界上增長最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。美國頒布一系列優(yōu)惠政策， 20xx 年能源政策法規(guī)定，光伏系統(tǒng)投入費(fèi)用可免稅 30%。美國新的太陽能啟動計(jì)劃對太陽能項(xiàng)目研究的資助 20xx 年達(dá)到 6500 萬美元， 20xx 年將達(dá)到 億美元，而對美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（ NREL）的太陽能研發(fā)資助達(dá) 4500 萬美元，其研究目標(biāo)是到 20xx年使光伏能量可與其它電源相競爭。日本政府決定將在 20xx 年成立由國內(nèi)外專家組成的國際研究機(jī)構(gòu)，專門從事低成本新型太陽能板的研制開發(fā)，并在年度預(yù)算中列入相關(guān)經(jīng)費(fèi)20 億日元。目前日本住宅用太陽能發(fā)電設(shè)備的價格在 200 萬日元左右，包括發(fā)電成本在內(nèi)，太陽能發(fā)電的低價格化是普及太陽能發(fā)電的一大課題。日本政府的目標(biāo)是，在 2030 年之前要將住宅用太陽能電力容量 (現(xiàn)在為 130 萬千瓦 )擴(kuò)大到 30 倍。為擺脫對進(jìn)口和傳統(tǒng)能源的依賴，德國近年把能源政策重點(diǎn)放在節(jié)約傳統(tǒng)能源和發(fā)展新型能源兩個方面，以期實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)的可持續(xù)發(fā)展。德國 20xx年太陽能投資為 37 億歐元，與風(fēng)電和生物能一樣同屬發(fā)展最快的新能源之一。全球最大的太陽能發(fā)電廠于 20xx 年 9 月在德國南部巴伐利亞州投入使用，其發(fā)電總?cè)萘窟_(dá) 12 兆瓦，能夠?yàn)?3500 多個家庭供電。這項(xiàng)技術(shù)使這家發(fā)電廠的發(fā)電能力比普通太陽能發(fā)電廠高出35％。此外，在節(jié)能建筑應(yīng)用太陽能方面，歐美一些先進(jìn)國家，目前正在廣泛開展應(yīng)用“光電玻璃幕墻制品”，這是一種將太陽能轉(zhuǎn)換硅片密封在雙層鋼化玻璃中，安全地實(shí)現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種新型生態(tài)建材。近幾年來發(fā)達(dá)國家的“零能房屋”已有相當(dāng)發(fā)展水平，許多國家的政府（如美國、德國）還制定了太陽能在國家總能源消耗中的所占比例應(yīng)超過 20％的計(jì)劃，如德國實(shí)施的 綠電計(jì)劃 — 10 萬家屋頂光伏發(fā) 電計(jì)劃自 1999 年開始實(shí)施， 20xx 年該計(jì)劃順利完成。日本自1992 年啟動了“新陽光計(jì)劃”，同時頒布了新的凈電計(jì)量法，要求電力部門以商品價格購買多余的光伏電量，并實(shí)行補(bǔ)貼政策。 我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展從 20 世紀(jì) 50年代開始研究，到 70 年代開展空間應(yīng)用和地面應(yīng)用，光伏產(chǎn)業(yè)初步形成實(shí)際上是從 20 世紀(jì) 50 年代中后期開始，并在 90年代以后才得到迅速發(fā)展。再加上西部的大開發(fā)，原油價格的上漲，中國能源戰(zhàn)略的調(diào)整，以及政府加大對可再生能源發(fā)展的支持的力度，所有的這些都為中國太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來極大的機(jī)會。隨著無錫尚德太陽能電力有限公司成功登陸納斯達(dá)克，國內(nèi)