基于52单片机 太阳能自动跟踪系统设计.

摘要

太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、丰富，而且分布范围广，具有非常广阔的利用前景。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。太阳能自动跟踪系统的设计为解决这一问题提供了新途径，从而大大提高了太阳能的利用效率。本设计采用光电跟踪的方法，利用步进电机双轴驱动，由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到微机处理器。微机处理器运行程序，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，调整太阳能电池板的角度实现对太阳的跟踪。采用单片机来实现的太阳能追踪系统能有效提高太阳板的光电转化效率，并具有较广泛的应用前景。

关键词：太阳能；跟踪；光敏二极管；单片机；步进电机

Abstract

Solar energy is known as the most primitive energy, and it is clean, renewable,

rich, and wide distribution and has wide prospects of use. But the solar energy utilization efficiency is low; the problem has been influencing and hindering the popularity of solar energy technology. Solar energy to be automatic tracking system designed to solve the problem provide the new way，which greatly improve the efficiency in the use of solar energy. This design uses the photoelectric tracking method, and use the stepping motor driver, by photoelectric sensor incident, then the strength of the light’s changes produce feedback signals to the computer processor, and computer processor will run the program, through the horizontal tracking mechanism and pitch two degrees of freedom control to adjust the angle of solar panels to achieve the tracking of the sun. Solar tracking system by single chip microcomputer to achieve can improve the efficiency of conversion of photoelectric

solar panels, and has a broad prospect of application.

Key words: Solar energy；Tracking；Photosensitive diode ；SCM；Stepping motor

目录

1 绪论 (1)

1.1课题背景 (1)

1.1.1能源现状及发展 (1)

1.1.2我国太阳能资源 (1)

1.1.3目前太阳能的开发和利用 (2)

1.1.4太阳能的特点 (2)

1.1.5太阳能的应用领域 (2)

1.2课题研究的目的和意义 (3)

1.2.1课题研究的目的 (3)

1.2.2研究课题的意义 (3)

1.3太阳追踪系统的国内外研究现状 (4)

1.4论文的主要研究内容 (4)

2 系统总体设计 (6)

2.1系统总体设计要求 (6)

2.2系统总体设计分析 (6)

3系统的硬件设计 (8)

3.1器件的选型 (8)

3.1.1AT89C51单片机的特点及工作原理 (8)

3.1.2ADC0808芯片的选用及简介 (11)

3.1.374LS373芯片的选用及简介 (13)

3.1.4ULN2003芯片的选用及简介 (14)

3.2光电转换电路设计 (16)

3.3AD转换模块电路设计 (18)

3.4电机驱动电路设计 (20)

3.5系统硬件电路及机械部分设计 (21)

4 系统的软件设计 (27)

4.1程序算法的简单介绍 (27)

4.2系统软件程序设计 (27)

4.3软件调用子程序 (30)

5 结论 (34)

致谢 (35)

参考文献 (36)

1 绪论

1.1课题背景

1.1.1 能源现状及发展

众所周之，人类进入21世纪发展的快车道，而能源是人类发展的根本动力。同时，能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日渐枯竭和全球环境的不断恶化，很多国家都在认真探索能源多样化的途径，积极开展新能源和可再生能源的研究开发工作。

虽然在可预见的将来，煤炭、石油、天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。据统计，20世纪90年代，全球煤炭和石油的发电量每年增长l%，而太阳能发电每年增长达20%，风力发电的年增长率更是高达26%。预计在未来5至10年内，可持续能源将能够与矿物燃料相抗衡，从而结束矿物燃料一统天下的局面。

相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。而太阳能具有其他能源不具备的优势[1,2]。

1.1.2 我国太阳能资源

我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ/cm2·a，中值为586kJ/cm2·a。我国的国土跨度从南到北、自西至东，距离都在5000km以上，总面积达960×104km，占世界总面积的7%，居世界第三位。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68%，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ/cm2·a，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四