基于C8051F061的太阳跟踪控制器设计
基于PLC的太阳自动跟踪系统的设计与实现
第32卷第3期2010-3【127】基于PLC 的太阳自动跟踪系统的设计与实现Design of solar tracking system based on PLC张文涛ZHANG Wen-tao（北京电子科技职业学院 自动化工程学院，北京 100176）摘 要：太阳跟踪系统在光伏发电系统中应用广泛，本文作者通过设计基于ＰＬＣ控制技术的驱动系统，自动跟踪太阳光直射方向，提高光伏电池的运行效率。
本设计以北京地区为例，充分利用地理和气象原理，通过自动控制技术设计太阳跟踪系统。
该系统以ＰＬＣ为控制器为核心控制器，通过利用ＰＬＣ技术、变频调速技术、人机界面、工业网络等高新技术实施太阳跟踪，并具体论述了太阳跟踪系统的组成、原理、数学模型、应用经验等。
关键词：太阳追踪系统；ＰＬＣ；太阳能发电；数学模型；应用经验中图分类号：ＴＰ２７３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－０１３４（２０１０）０３－０１２７－０３收稿日期：２００９－１２－０３作者简介：张文涛（１９７６－），男，北京人，主任，硕士，研究方向为机电一体化。
0 引言太阳追踪系统的主要功能是实现最大限度地获得输出功率，通过跟踪太阳光直射方向来提高光伏电池的效率，并采用一定算法来寻找光伏电池的最大功率点。
系统在不同时间、地点能够自动控制光伏电池方向，获得最大输出功率。
实践证明，通过实施自动跟踪太阳，可以提高光伏电池的发电效率达30%以上。
1 系统概述1.1 太阳追踪系统现状太阳追踪系统通常分为单轴太阳能追踪系统和双轴太阳能追踪系统两种。
单轴太阳能自动跟踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角，高度角可手动进行调整，使太阳能电池保持较大的发电功率。
双轴太阳能追踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角和高度角，方位角和高度角均依靠不同原理自动实施调整。
目前太阳追踪系统依据控制原理划分，分为带传感器闭环控制系统和不带传感器开环控制系统。
两种系统各有优缺点，闭环系统理论上精度更高，获得效率最大，但受到天气、温度、环境因素影响大，特殊环境会导致系统运行不正常。
基于C8051F061的电池组安全控制系统设计
３电池 仿 真 系统 ．
电池组安 全控制系统 功能及时序 控制较多 ． 单项测试复杂 ． 法 无 用 整 套 电池 组 完 成 系 统 的 全 面 测 试 ：设 计 仿 真 电 池 环 境 显 得 异 常 重 要 ． 于 电池 组 安 全 控 制 系 统 在 与 锂 电 池 组 联 试 、 装 前 需 经 过 全 面 用 安 的性能指标测试 ． 电池仿真 系统原理框 图如 图 ４所示
◇电 子技术◇
科技 强向导
２１ 年 １ 期 ０１ 第 ８
基于 Ｃ ０ ０ １的 电池 组安全控制 系统设 计 ８５Ｆ ６ １
陈 挺
（ 义市梅岭厂 遵
贵州
遵义
５３ ０ ） Leabharlann ０ ３ 【 摘 要】 本文介绍 以新型 混合信 号 ＩＰ Ｆ ＡＳ 微控 制器 Ｃ８５ Ｆ ６ 作 为锂 电池组安全控制 系统的控制核心 ， Ｓ Ｌ Ｈ ０ １０ １ 实现 电池组激活前绝缘 电 阻测 量、 电地纽激 活控制 以及 电池组激 活后 的过 流、 温、 过 过放 等安全控 制。 【 关键词 】 微控制 器 Ｃ８ ５ ： ０ １绝缘电阻测量； 放电数据测量
Ｋ ０ 导通 ． 电数据测量通道选通 ， １８ 放 此时系统 电源 ５ Ａ（ Ｖ 系统 电源 ２ ）
据测量通 道和绝缘 电阻测量 通道相互 独立 ， 被测 信号不受 ｆ扰 ． 保证
２４绝缘 电阻测量 ． 被测 电阻测量 信号经 光继 电器 Ｋ ０ 绝 缘 电阻测量通 道送 至模 １７ 拟开关 Ｎ１２ 经模拟开关后送至单片机系统 ＡＤ Ｏ 单片机 系统对被 ０． Ｃ 测信 号 经过数 据计 算得 出被 测 电阻 的 电阻值 Ｒ ７ １７为 限流 电 阻 ． Ｒ１６ Ｒ】５为 分 压 电 阻 ， 电 阻 Ｒ１ ６电 压 为 Ｖ ， ９ ７、 ９ ７ Ｒ１５与 Ｒ１ ６的 阻 ７ 值 比为 Ｋ． Ｒ１５和 Ｒ１６的总压为＝ Ｖ ， ７ 则 ９ ７ Ｋ Ｒ１５为被测 电阻电流取 样 电阻 ， 端 的 电 压 为 ｖ ， 测 绝 缘 电 阻 Ｒ 两 被 ｘ的计 算 公 式 为 ：
太阳能跟踪系统追日装置的设计与实现
“太阳能跟踪系统追日装置”旳设计与实现摘要：本追日装置是由STC51单片机、光敏三极管和云台等构成闭环控制系统，重要构成模块有主控模块、光能检测模块和云台控制模块。
在日照环境下，通过光能检测模块比较各方位日照强度，控制云台转动，使光能检测模块正对光源，实现追日功能。
本装置具有高效、简易旳特点，能应用于太阳能领域，以提高太阳能旳转换效率。
关键词：单片机，感光模块，云台控制The design and implementation of“Solar Tracking System”Zhang zhe Wen yi Yu hai(Science and Technology Innovation Center of Electrician and Electron, HuaZhong University of Science and Technology, WuHan 430074) Abstract：The Silversun device was made from STC51 MCU, PTZ composed of photosensitive transistor, and closed-loop control system.The main component modules are main control module, light detection module and PTZ control module.Meanwhile ,through light detection module to compare sunshine intensity and control PTZ rotation, it can devote to the device being in line to the light ,whichreaches the eternal function. This device has high efficiency, simple features, which can be applied to solar energy, to enhance solar energy conversion efficiency.Key Words：Microcontroller Unit, hotosensitive module, PTZ一、总体方案设计与论证1.方案旳设计与选择方案一：设计一种二维电机转动装置，通过单片机来控制两个电机旳转动，以实现对任意方向旳跟踪。
毕业设计--基于CMOS图像传感器的太阳跟踪控制器的设计
毕业设计(论文)题目基于CMOS图像传感器的太阳跟踪控制器的设计系别动力工程系专业班级测控技术与仪器专业08K1班学生姓名Xxx指导教师xx2012年6月基于CMOS图像传感器的太阳跟踪控制器的设计摘要为了解决能源危机问题、实现可持续发展、构建绿色环保社会，世界各国都在积极开发利用太阳能资源。
太阳能的利用已经渗透到社会各方面，但太阳能利用效率低这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及和发展。
为提高太阳能利用效率而进行太阳自动跟踪控制器的研究，有着重大而深远的意义。
在分析比较了国内外常用的几种跟踪方式后，设计了一种基于COMS图像传感器的太阳自动跟踪控制器,上位机实现VC++与Matlab联合编程,实时控制图像传感器获取太阳光斑图像，经Matlab计算,得到太阳光斑质心坐标与图像中心坐标的偏差,转化为水平和俯仰的步进电机需调整的步数,进而实时调整平面镜跟踪装置,使太阳光斑始终在图像中心位置。
实验结果表明,该装置实现了太阳自动跟踪的目的,具有较高的跟踪精度。
本课题完成了跟踪控制器的硬件设计和软件设计。
硬件设计主要包括：跟踪器控制电路、步进电机驱动电路、图像采集电路、限位信号采集电路和串口通讯电路等。
软件设计主要包括：采用Visual C++编写人机交互控制平台、设计MATLAB算法进行图像处理并获取跟踪偏差、基于MCC实现VC++与MATLAB联合编程。
通过对实测数据的分析表明:在该系统中,高度角跟踪绝对误差和方位角跟踪绝对误差均在要求范围内,采用图像传感器对太阳进行跟踪后,得到了很高的精度,且可靠性提高。
实验结果表明，跟踪控制器在可靠性、跟踪精度、抗干扰性等方面均得到了有效的提高。
最后，给出了本课题的工作总结和进一步研究的方向。
关键词: 太阳自动跟踪;CMOS图像传感器;步进电机; VC++THE DESIGNING OF AUTO-TRACKING CONTROLLER BASED ON CMOSIMAGINE SENSORAbstractDesign and Realization of Solar Auto-tracking Controller Based on CMOS Image Sensor In order to solve the energy crisis, achieve sustainable development and building a green community, countries in the world are actively developing the use of solar energy resources. The use of solar energy has penetrated into all aspects of society, but the solar energy utilization efficiency is low impact and this issue has been hindering the popularization of solar energy technology. To improve the efficiency of solar energy utilization, the research of automatic sun-tracking controller has important and far-reaching significance.In the analysis and comparison of several commonly used at home and abroad tracking mode, A solar automatic tracking controller based on CMOS image sensor is designed. Its host computer achieves a joint programming of VC++ and Matlab, and obtains the sun spot image by real-timely controlling the image sensor. The deviation between sun′s mass center coordinates and image center coordinates is calculated by Matlab. The calculation is converted into the steps of the level and pitch stepper motor to be adjusted. Real-time adjustment of plane mirror tracking device is achieved, so that sun spot has always being the center of the image. The experimental results show that the device automatically tracks the sun, and has high tracking accuracy.The subject completed a tracking controller hardware and software design. Hardware design including: tracking control circuit, stepping motor drive circuit, image acquisition circuit, limit the signal acquisition circuit and the serial communication circuit. Software design including the design of Visual C++control platform for the preparation of human-computer interaction, design MATLAB algorithms for image processing and acquisition track bias, VC and MATLAB based MCC joint programming. Measured by the experimental analysis of the data shows that: In this system, the average error of height degree tracking and the average error of azimuth degree tracking can meet the requirements of the system. The results and analysis of theexperiment show that, sun-tracking controller achieved the desired results in reliability, tracking accuracy and interference immunity.Finally, this thesis summing up the work and gives the direction of further study.Key Words:solar automatic tracking; CMOS image sensor; stepper motor; VC++目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外太阳跟踪的研究现状及发展现状 (2)1.3 本课题的主要内容及章节安排 (3)2 太阳跟踪控制器整体方案设计及图像采集 (5)2.1系统总体设计 (5)2.2 CMOS图像采集 (5)2.2.1 图像传感器选型 (5)2.2.2图像采集方案选择 (5)2.2.3 图像预处理 (6)2.2.4光斑质心定位 (8)2.2.5获取步进电机校正步数 (10)2.2.6图像处理结果分析 (11)3 太阳跟踪控制器的硬件设计 (14)3.1硬件总体设计方案 (14)3.2控制器电路 (14)3.3步进电机驱动器 (15)3.4 限位装置 (16)3.5串口通讯电路 (17)4 太阳跟踪控制器软件部分设计 (18)4.1主函数模块 (18)4.2参数设置模块 (19)4.3太阳角度计算及数据处理模块 (20)4.3.1太阳角度计算模块 (20)4.3.2数据处理模块 (21)4.4图像处理模块 (22)4.5 PC机与单片机通信模块 (23)4.5.1利用Windows API函数实现串口操作 (23)4.5.2 PC机与单片机通信协议 (23)4.6控制平台手动调整模块 (24)4.7控制平台太阳图像动态显示模块 (26)4.8 VC与MATLAB联合编程模块 (29)4.9 单片机通信及控制部分 (29)结论 (31)参考文献 (33)致谢 (35)1 绪论1.1 课题研究的背景及意义能源是人类赖以生存和发展的物质基础。
基于c语言的阳光跟踪系统的主控软件设计
652020.04.DQGY转动到限位；系统没被关闭，判断风速是否超过设定值，若风速超过设定值，调用子程序驱动云台向北转动到限位，避免风对云台的影响；风速在设定值内，判断是否是晚上，是晚上，调用子程序驱动电机向东运行，等待迎接第二天的太阳；不是晚上，判断是否有遥控，若有遥控，调用子程序执行相应的操作；没有遥控， 则进入手动模式与自动模式检测，为手动模式，则进入等待按键过程，为自动模式，则进入键盘扫描，此时如果有键按下，则进入按键处理程序，没有键按下，则再一次的进行AD 转化显示，进入外部调节过程，外部传感器组调节过程结束后，进入内部传感器组的调节过程，最终驱动云台系统对准太阳，进行实时跟踪。
3 阳光检测程序设计阳光信号的采集和转化是阳光自动跟踪系统中十分重要的一个环节。
阳光检测采用的是本论文自行设计的阳光传感器，由阳光传感器及其电路向单片机AD 转换口送入0~5V 的电压，转换之后可以得到0~255的一个十进制数，用来表示阳光的强弱，并将其通过LCD 显示，STC12C5A60S2系列单片机的AD 转换口在P1口，即p1.0~p1.7，有8路高速AD 转换器，速度可达到250kHZ，即25万次/秒，8路电压输入型ADC，可做温度检测，电池电压检测，按键扫描，频谱检测等，上电复位后P1口为弱上拉型I/O 口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为AD 转换，不需作为ADC 使用的口可继续作为I/O 口使用。
在本论文中，8路均作为了ADC 口使用。
如果要允许AD 转换中断则需要将EADC 置1，允许ADC 中断，这是ADC 中断的中断控制位，将EA 置1，打开单片机总中断控制位，此位不打开，也是无法产生ADC 中断的。
软件流程如图3所示。
程序代码：void ADconvert() //采用查询法{uchar i,j;ADC_CONTR=0xe0; //选择最快转换，电源打开_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();for(j=0;j<8;j++) //八个通道{tempAD=0;for(i=0;i<10;i++) //采集十次 {ADC_CONTR=0xe8+j; //启动转换_nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();图2 软件整体流程图图3 信号采集转化流程图单片机采用查询法依次对八个通道检测转换，并将结果保存处理，得到最终反映阳光强度的数字。
基于单片机的太阳能跟踪控制系统设计
基于单片机的太阳能跟踪控制系统设计摘要本文介绍了一种基于单片机的太阳能跟踪控制系统设计。
该系统采用光敏电阻和电机控制技术实现对太阳光源的精确跟踪，从而提高太阳能电池板的光电转换效率。
本文首先介绍了太阳能跟踪技术的背景和研究现状，然后分析了系统的硬件和软件实现细节，并测试了系统的稳定性和性能。
测试结果表明，该系统能够实现有效的太阳光源跟踪，并优化了太阳能电池板的输出功率，具有良好的应用前景。
关键词：单片机；太阳能；跟踪控制；光敏电阻；电机控制AbstractThis paper presents a design of a solar tracking control system based on a single chip microcontroller. The system utilizes photoresistors and motor control techniques to accurately track the solar light source, thereby improving the photovoltaic conversion efficiency of the solar panel. This paper first introduces the background and researchstatus of solar tracking technology, analyzes the hardware and software implementation details of the system, and tests the stability and performance of the system. The test results show that the system can effectively track the solar light source, optimize the output power of the solar panel, and has good application prospects.Keywords: Single chip microcontroller; Solar energy; Tracking control; Photoresistor; Motor control1. 引言随着能源危机的日益加深，太阳能作为一种无污染、永久存在的清洁能源，受到了广泛的关注。
太阳跟踪自动化控制系统设计
太阳跟踪自动化控制系统设计作者：王东江刘亚军来源：《数字技术与应用》2010年第07期[摘要]随着太阳能不断被人类发现利用,如何应用自动控制系统有效捕捉太阳能更是当前自动化业界所面临的最新课题,本次设计就是利用自动控制技术实现了对太阳能的最大化合理应用。
本系统阐述了自动化控制系统的设计过程以及软硬件部分的设计,系统采用AT89S52单片机作为整个系统的控制核心,系统采用了两种追踪模式:光电检测追踪模式和太阳角度追踪模式。
晴天时系统采用光电检测追踪模式,而阴天时系统进入太阳角度追踪模式。
在光电检测追踪模式下,光电检测部分采用光电二极管作为光电传感器,利用硬件装置通过光电二极管的比较电路来判断太阳的方位,从而达到了追踪太阳的目的。
在太阳角度追踪模式下,要是通过软件计算当时当地太阳高度角和太阳方位角,再配合硬件来实现对太阳的追踪。
系统的软件和硬件采用模块化设计思想,完成了系统的制作。
[关键词]太阳能自动化控制追踪系统光电检测太阳角度单片机[中图分类号]TN304 [文献标识码]A [文章编号]1007-9416(2010)07-0019-08Design of Autocontrol System on Solar Power Energy[Key word]Solar Energy;Automatic Control;Tracking System;Photoelectric Detection;Angle of The Solar;Micro Controller Unit1 本设计的背景1.1 低碳环保节能我国幅员辽阔,且多处于中低纬度,太阳能资源十分丰富,研究和重视太阳能开发利用,对于我国低碳、环保、节能及环境持续发展乃至全球环境保护有着深远的意义。
1.2 太阳能在能源发展中的优势随着20世纪70年代的能源危机,全球环境污染日趋严重,加上各个领域新型技术对低碳、环保、节能的迫切需要,形成了一轮太阳能利用的新高潮。
基于一维机械跟踪定位系统的太阳自动跟踪器的设计与实现
基于一维机械跟踪定位系统的太阳自动跟踪器的设计与实现【摘要】本系统以单片机为核心，构建了由光电二极管的检测和比较，方位角单轴一维机械跟踪定位系统组成的自动控制装置[1]，设计出一套自动使传感器保持与太阳光垂直的自动跟踪装置。
在晴天检测时能自动跟踪太阳，消除因季节变化而产生的积累误差。
实现了追踪太阳的效果，达到提高效率的目的。
【关键词】太阳跟踪；光电检测；自动定位1.前言太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。
然而它也存在着间歇性、光照时间和强度随时间不断变化的问题，这就对太阳能的收集和利用提高了更高的要求[2]。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电率低下。
据试验，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，因此在太阳能利用中，进行跟踪是十分必要的[3-4]。
按照不同的分类方法，太阳跟踪方式通常有传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪（程序控制），还有单轴跟踪和双轴跟踪。
传感器跟踪是利用光电传感器检测太阳光是否偏离，当太阳光偏离时，传感器发出偏差信号，经放大运算后，控制执行机构重新对准太阳光。
这种跟踪方式的优点是灵敏度高，缺点是受天气影响大，阴雨天无法对准太阳，甚至引起执行机构的误动作。
视日运动轨迹的跟踪（程序控制），是根据太阳的实际运行轨迹按预定的程序调整跟踪太阳，这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，但其精度比较低。
单轴跟踪只是在方位角跟踪太阳，高度角做季节性调整，双轴跟踪是在方位角和高度角两个方向跟踪太阳。
本文提出一种新型的基于单片机的太阳光自动跟踪系统设计方案，该系统采用传感器跟踪方式，实现方位角单轴一维机械跟踪。
不仅能自动跟踪太阳光方向来调整太阳能电池板朝向，结构简单、成本低，而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置，不必人工干预，特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况，有效地提高了太阳能的利用率，有较好的推广应用价值。
51单片机太阳能热发电中太阳跟踪器的设计
51单片机太阳能热发电中太阳跟踪器的设计摘要：随着市场经济的不断发展，我国能源资源短缺的现状也日益凸显。
为了保护生态环境，促进市场经济的长远可持续发展，各国都加强研究，积极寻找其他替代性能源。
作为一种可再生的、分布范围广且无污染的能源，太阳能受到了广泛的关注。
当前，太阳能电池、热水器等都得到了应用，但是从总体上说，太阳能资源的利用率并不高，成为阻碍太阳能技术普及的重要影响因素。
提高太阳能的转换及接收效率也成为当前太阳能应用过程中面临的重要任务之一。
关键词：51单片机；太阳能；跟踪器；设计一、太阳跟踪器的设计目的过去，人们往往是利用太阳能收集装置将太阳能收集起来，并转化为其他能源。
但是，在收集过程中，太阳光是不断移动的，而接收装置往往是固定在某个地方的。
因此，接收装置只能够接收某一个时间段内的阳光，太阳能利用效率不高，大量资源浪费。
太阳能跟踪器设计的根本目的就是要自动跟踪太阳光，提高太阳能的利用率。
51单片机太阳能热发电中太阳跟踪器的设计要求如下：第一，太阳能跟踪器能够识别天气状况，并根据天气情况做出适当地行为。
在晴天时，跟踪器能够自动跟踪太阳的运行轨迹；而阴天或者没有阳光的时候，太阳能跟踪器能够停止工作，也能够节约能源；第二，太阳能跟踪器要做好软件和硬件的设计，从而保证系统高效、准确运行；第三，在晴天，太阳能跟踪器能够保证太阳能的电池板与太阳光保持垂直，从而扩大吸收面，充分吸收光能；第四，太阳能跟踪器的跟踪频率应该控制在十分钟一次，并尽量避免误差。
二、51单片机太阳能热发电中太阳跟踪器设计分析下文将从硬件部分和软件部分对51单片机太阳能热发电中太阳跟踪器设计展开简要地分析。
（一）硬件设计太阳能跟踪器系统主要由以下几个模块构成：单片机控制电路、驱动电路、光电转换电路、AD转换电路等。
第一，光电转换器的设计。
光电转换器主要是有几个基本电路构成的，而且每一个电路都是有电容、光敏二极管和电阻等构成的。
从分布设计方面来说，光敏二极管的分布位置会影响二极管作用的发挥。
太阳跟踪器课程设计
太阳跟踪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解太阳的运动规律及其对地球的影响。
2. 学生能掌握太阳跟踪器的原理和制作方法。
3. 学生能了解太阳能在日常生活中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学的物理知识，设计并制作简单的太阳跟踪器。
2. 学生能通过实验和观察，分析太阳跟踪器的效果，提出改进方案。
3. 学生能运用科学探究的方法，解决太阳跟踪器制作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自然科学的好奇心和探索精神，增强对物理学科的兴趣。
2. 学生在团队合作中，学会互相尊重、沟通和协作，培养团队精神。
3. 学生通过了解太阳能的利用，增强环保意识，认识到可再生能源在可持续发展中的重要性。
课程性质：本课程为动手实践课程，结合物理知识和实际操作，让学生在制作太阳跟踪器的过程中，学习物理知识，提高实践能力。
学生特点：六年级学生具备一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需要引导他们运用所学知识解决实际问题。
教学要求：教师需引导学生运用物理知识，设计并制作太阳跟踪器，关注学生在实践过程中的表现，及时给予指导和鼓励，提高学生的实践能力和科学素养。
通过课程目标的实现，为学生提供展示自我、锻炼能力的平台。
二、教学内容1. 太阳运动规律：地球自转、公转，太阳高度角和方位角的变化。
教材章节：第二章第一节《地球和太阳》2. 太阳跟踪器的原理：介绍太阳跟踪器的工作原理，如光电转换、电机驱动等。
教材章节：第三章第三节《太阳能的利用》3. 太阳跟踪器制作：设计并制作简易太阳跟踪器，包括材料准备、电路连接、程序编写等。
教材章节：第四章第二节《动手制作太阳能装置》4. 实验与观察：通过实验和观察，分析太阳跟踪器的效果，提出改进方案。
教材章节：第五章第一节《实验与观察》5. 太阳能应用：了解太阳能电池、太阳能热水器等在生活中的应用。
教材章节：第三章第四节《太阳能产品的应用》教学安排与进度：第一课时：讲解太阳运动规律，引导学生思考太阳跟踪器的原理。
基于C8051F单片机的太阳电池测试系统
基于C8051F单片机的太阳电池测试系统黎步银;张云龙【摘要】使用C8051F系列单片机作为控制MCU,采用自然光设计了一种便携式太阳电池测试系统,系统主要包括采集单元、串口通信单元、主控单元以及显示单元4部分.采集模块包括电压采集、电流采集、辐照度采集、温度采集,串口通信单元负责将采集模块采集的信息发送给主控单元,主控单元对接收的信息进行处理并绘出Ⅰ-Ⅴ曲线,从而得到太阳电池的特性参数,显示单元将Ⅰ-Ⅴ曲线和特性参数显示出来.试验结果表明:该设计能够满足测试要求,设备便携并且测试简单易操作.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】4页(P53-56)【关键词】C8051F060;便携;电子负载;补偿电源;Ⅰ-Ⅴ曲线【作者】黎步银;张云龙【作者单位】华中科技大学光学与电子信息学院,湖北武汉430074;华中科技大学光学与电子信息学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TP2710 引言目前，多数太阳电池检测设备使用PC进行数据采集和处理，使得检测设备体积庞大无法实现室外作业，且价格、运营和维护成本都很高[1]。
针对这些问题，开发一款易于便携、价格低廉且性能强大的检测设备已迫不及待。
文中摒弃PC作为核心的思路，选用嵌入式处理器作为数据采集和处理核心，开发了可以满足多数厂商和高校实验室测试要求的智能便携的太阳电池测试系统。
1 原理太阳电池测试系统使用C8051F060单片机作为控制核心，图1为系统原理框图，系统主要由采集单元、串口通信单元、显示单元和主控单元4部分组成。
系统启动后，MCU开始工作，首先DAC从0开始，等差递增地输出电压，驱动工作在线性区的电子负载的阻值进行线性变化，太阳电池回路中取样电阻的电压和电流就会发生相应的变化，ADC0和ADC1分别采集回路中取样电阻的电压和电流信号。
通过采集的辐照度和温度信号，运用补偿算法将ADC采集的数据进行补偿和修正，然后运用拟合算法将修正的数据拟合成曲线，即I-V曲线。
毕业论文太阳光自动跟踪控制器设计[1](精)
](https://img.taocdn.com/s3/m/9bf8d07a9b6648d7c1c74643.png)
太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班摘要太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班近年，能源是人类面临经济发展和环境维护平衡需要解决的最根本最重要的问题。
太阳能是一种极为丰富的清洁能源，同时通常最普遍且最方便使用的是电能。
随着现代的能源越来越少，有些能源趋于匮乏状态。
所以我们就根据实际情况设计了一个“太阳光自动跟踪控制器”。
现在，我们居住的家园以太阳光最为普遍，它给我们带来了光和热，我们就要合理的利用光和热，来为我们服务。
我们就通过设计的“太阳光自动跟踪控制器”来实现太阳光跟踪。
我们设计的是根据光转换电来实现功能，首先，我们选光敏传感器来实现光电转换，其次，通过OPA2132PA 来实现差分运算放大，再由继电器实现电机的正、反转，去控制翻转板的运动。
从而实现太阳光自动跟踪。
光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成，每一组的两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻：一只检测太阳光照，另一只检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。
所以，本控制器能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳光，调试简单，成本不高，运行可靠。
目录摘要 ········································································································ I 目录 (I)I 引言 (5)1 毕业设计的基本任务 ····························································································· 5 2 已有的实验基础和预期结果 ................................................................................. 5 3 毕业设计所完成的主要内容 (5)第一章自动跟踪控制器概论 (6)1.1 概述 ······················································································································ 6 1.2 设计原则 (6)1.2.1 通用性 ········································································································· 6 1.2.2 实用性 ········································································································· 6 1.3 系统组成及功能 (6)1.3.1 太阳光自动跟踪控制器的组成 ································································· 6 1.3.2 功能及工作原理介绍 (7)太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班第二章设计方案与原理概述 (10)2.1 设计的要求 (10)2.1.1 光敏传感器 (10)2.1.2 OPA2132PA 运算放大器 ········································································· 10 2.1.3 继电器 ·······································································································10 2.2 方案论证 ············································································································ 11 2.2.1 运算放大器的选择 ···················································································· 11 2.3 工作原理分析 (11)2.4 设计中注意的问题 ··························································································· 13 2.4.1 集成电路的选择和使用 (13)第三章设计实现 (14)3.1 PROTEL99SE概述 ······························································································ 14 3.2 电路原理图设计 (14)3.2.1 Protel99SE 电路原理图常用工具栏 ························································ 14 3.2.2 电路原理图的设计步骤 ........................................................................... 14 3.3 印制电路板设计 .. (15)3.3.1 Protel 印制电路板设计工具的应用 ························································ 15 3.3.2 PCB 布局布线规则 ·················································································· 15 3.3.3 印制电路板设计注意事项 ······································································· 16 3.4 PROTEL99SE的一些小窍门 .............................................................................. 17 3.5 PCB板的安装焊接 .. (17)3.5.1 元器件的安装 ··························································································· 18 3.5.2 PCB 板的焊接 (18)第四章调试 (21)4.1 电路板元件的安装和焊接 ................................................................................ 21 4.1.1 元器件的安装 . (21)4.1.2 电路板元件的焊接 ··················································································· 21 4.2 电路板的调试 (22)4.2.1 装配工艺检查 ··························································································· 22 4.2.2通电测试 (22)总结 ········································································································· 24 参考文献 (25)致谢 ········································································································· 26 附录 (I)太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班附录1：太阳光自动跟踪控制器原理图 ··································································· I 附录2：太阳光自动跟踪控制器PCB 板 ·································································· I I 附录3：采用LM358作运放的原理图 ···································································· III 附录4：元器件清单 ································································································ IV 附录5：太阳光自动跟踪控制器实物图 (V)太阳光自动跟踪控制设计引言 2006级电信6班汤盛明引言1 毕业设计的基本任务本毕业设计的基本任务是学习掌握自动跟踪控制器的基本原理和技术的实现，并在此基础上对该控制器进行扩展。
基于单片机的太阳自动跟踪装置的设计与制作
基于单片机的太阳自动跟踪装置的设计与制作
王海鹏;郑成聪;徐丹;聂士忠
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2010(010)019
【摘要】为了充分、高效地利用太阳能, 人们普遍采用跟踪太阳的方式来实现.设计并制作了一种以单片机为核心的新型太阳自动跟踪装置.装置根据地理纬度、太阳赤纬和太阳时角,计算太阳的高度角和方位角,从而控制步进电机,通过传动机构实现太阳能电池板自动跟踪太阳的目的.从装置的原理、结构和应用效果等方面,对系统各部分进行了介绍.
【总页数】5页(P4651-4655)
【作者】王海鹏;郑成聪;徐丹;聂士忠
【作者单位】中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061;中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061;中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061;中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.6
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太阳追踪器控制系统设计
南京信息职业技术学院毕业设计论文系部专业题目太阳追踪器控制系统设计指导教师评阅教师完成时间： 20**年 4月19日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录一绪论 (1)二太阳能自动追踪器的现状 (2)2.1 压差式太阳能跟踪器 (2)2.2 控放式太阳追踪器 (2)2.3 时钟跟踪器 (2)2.4 比较控制式太阳跟踪器 (2)三太阳能自动跟踪器存在的问题 (4)四结构设计 (5)五传感器 (6)5.1高精度传感器 (6)5.2大角度传感器 (7)六控制策略及程序设计 (8)七触摸屏控制界面设计 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附件1：PLC控制程序 (15)一绪论太阳能光伏发电是改善生态环境、提高人类生存质量的绿色能源之一，研究太阳能发电技术意义重大。
如何提高太阳能电池光电转换率则是光伏发电能否推广应用的根本所在。
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有本质上的区别。
这就对太阳能的收集与利用提出了更高的要求。
提高太阳能电池光伏电池最大功率，可以从太阳能电池的材质上入手，或从逆变电源设计上入手[1]；另一途径是让太阳能电池跟着阳光旋转，使太阳能电池与阳光入射角保持垂直，以达到光能最大获取率[2]。
这要依靠太阳跟踪器来实现。
太阳跟踪器[3~5]，故名思意，基本功能就是使光伏阵列随着太阳而转动。
太阳能跟踪器根据结构和控制原理不同有单轴控制和双轴控制。
一般双轴系统可提高发电量35%左右，单轴系统可提高2O%左右，聚光型跟踪系统会更高[6]。
本文主要阐述一种双轴太阳跟踪器控制系统的设计方案。
二太阳能自动追踪器的现状2.1 压差式太阳能跟踪器压差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏射时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使装跟踪器重新对准太阳。
根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式，和液压式。
该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需要电子控制部分及外接电源。
基于单片机的太阳自动跟踪装置的设计与制作
基于单片机的太阳自动跟踪装置的设计与制作王海鹏;郑成聪;徐丹;聂士忠【摘要】为了充分、高效地利用太阳能, 人们普遍采用跟踪太阳的方式来实现.设计并制作了一种以单片机为核心的新型太阳自动跟踪装置.装置根据地理纬度、太阳赤纬和太阳时角,计算太阳的高度角和方位角,从而控制步进电机,通过传动机构实现太阳能电池板自动跟踪太阳的目的.从装置的原理、结构和应用效果等方面,对系统各部分进行了介绍.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2010(010)019【总页数】5页(P4651-4655)【关键词】太阳跟踪;高度角;方位角;单片机控制【作者】王海鹏;郑成聪;徐丹;聂士忠【作者单位】中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061;中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061;中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061;中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,东营,257061【正文语种】中文【中图分类】TP273.6目前,对太阳能的开发利用备受人们的关注,如何提高太阳能利用率成为人们研究的焦点。
除了提高太阳能电池板对光能的转换效率外,跟踪太阳是提高太阳能利用率的有效手段。
据实验,采用太阳自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%。
因此,使太阳能电池板跟踪太阳在太阳能开发利用上十分必要[1]。
对于太阳自动跟踪技术,人们已经做了许多研究。
很多专利和文章[2—5]介绍了利用各种类型传感器,设计各种机械结构,来实现跟踪太阳的目的。
在前人的基础上,本文提出了一种新方案,实现了对太阳的自动跟踪。
该方案具有电路简单,工作稳定,受外界条件影响较小等优点。
1 太阳自动跟踪装置原理单片机实时计算太阳的高度角和方位角,控制步进电机,使太阳能电池板自动跟踪太阳。
工作原理是,首先设置当地经纬度参数及时间信息,计算出太阳赤纬和时角;然后根据中国气象局《地面气象观测规范》,结合纬度、太阳赤纬、时角,计算出太阳的高度角和方位角;最后由单片机控制步进电机,通过传动机构改变太阳能电池板的朝向,从而达到自动跟踪太阳的目的。
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提 高太阳能利用率 实验 结果表明 ， 该控制 器具有较 高的跟踪精 度
关 键 词 太阳跟 踪 ； 四 象 限光 电探 测 器 ； Ｃ ８ ０ ５ ｌ Ｈ ） ６ ｌ ； Ｃ Ａ Ｎ总 线 中 图分 类 号 Ｆ Ｎ ２ ０ ９ ； Ｔ １ ） ＿ ２ ３ 文献标识码 ＾ 文章编号 ｌ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ Ｏ １ ６ ） １ Ｉ 一 ０ １ ３— ０ ３
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制器 该 控 制 器将 视 日运 动 轨 迹 跟 踪 与 采 用 四 象限 光 电 传 感 器的 高 精 度 光 电跟 踪 相 结 合 ， 精确计 算、 测 量 出 太 阳 的 方 位 角和 高度 角 ， 通 过 方 位控 制 步 进 电机 和 高度 控 制 步进 电机 使 乜池 板 始 终 垂 直 于 太 阳 光 线 ， 提 高 了跟 踪 精 度 ， 从ｔ 而有 效 地
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（ 盐 城 帅 范学 院 新能 源 ｊ ｆ Ｕ ｒ ｌ 、 ： 院， 江苏 盐城 ２ ２ ４ ０ ０ ２ ） 摘 要 针 对 曰前 采 用 的 太阳跟 踪 控 制 器跟 踪精 度 不 高 的 问 题 ， 设 计 了一 种 基 于 Ｃ ８ ０ ５ ｌ Ｆ ０ ６ ｌ 的 双 懂 式 太 阳跟 踪 控
ａ 叶弑 ２ ０ １ ６ 年 苇 ２ ９ 卷 莩 １ １
ＥＭ － ｈ ・ ０ １ １ ］ （ －Ｓ （ ・ ｉ ．＆ Ｆ ｅ （ － １ １ ． ／Ｎｍ・ ．１ ５． ２ ０Ｉ ６
电 子
・电 路
基于 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ０ ６ １的 太 阳 跟 踪 控 制 器 设 计