基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计-图文(精)
基于MC9S12XS128单片机太阳能光伏发电自动跟踪系统
基于MC9S12XS128单片机太阳能光伏发电自动跟踪系统摘要我们提出一种基于MC9S12XS128单片机控制三维液压调整机构的太阳自动追踪系统的设计，实现太阳能电池板跟随太阳光旋转，保持平面与太阳光垂直，以达到最大光能获取率。
该系统价格低廉，性能可靠，具有较高的实用价值，可广泛应用于大中型光伏发电、聚热式聚光式发电等领域。
关键词光伏发电；太阳照射角；自动跟踪1太阳能光伏发电自动跟踪系统背景随着社会经济的快速发展，人类所面临的能源问题越来越突出，太阳能作为一种清洁能源无疑受到各国的普遍重视。
在相同条件下，光照强度越大，太阳能电池输出功率越大。
因而增大太阳能电池受光面的光照强度，就可增大太阳能电池输出功率。
除了提高太阳光电池本身的转换效应和提高蓄电池充放电效应外，对太阳的自动跟踪是太阳光伏发电系统中另一种提高转换效率的有效手段，因此在太阳能的利用过程中实施太阳跟踪是很有必要的。
2基于单片机MC9S12XS128太阳能光伏发电自动跟踪系统2.1概述目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
2.2系统工作电源本系统根据发电系统的大小，适应性地采用两种供电方式，分为工作电源独立式、工作电源集中共用式（除电源的供给不同外，其他部分大体一致）。
系统主要由光强传感器（主要部件为光敏电阻）、信号处理器（S12单片机），蓄电池（12V～4V）等组成，对于只有少量太阳能电池板的发电设备（如家庭、移动通信基站等），采用独立式，独立式系统是系统工作电源有自身的蓄电池和太阳能电板供电。
为了使跟踪系统不影响正常的太阳能电池板向外供电，此系统的独立电源的蓄电池可以采用独立的成本低的实用性小太阳电池板对其充电。
这样可以消除跟踪系统对主要太阳能电板发电供电的影响和防止对昂贵的工业发电板资源的占用。
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统太阳能电池板是利用太阳光直接转换为电能的一种装置，而太阳能电池板的效能会受到光照角度的影响。
所以，为了提高太阳能电池板的效能，我们需要设计一种能够自动对光进行跟踪的系统。
本文将介绍基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统的制作方法和原理。
一、系统的原理基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统的原理是通过单片机控制电机转动太阳能电池板，使得太阳能电池板始终朝向太阳。
需要使用光敏电阻作为感应器，接收太阳光的信号，然后通过单片机处理这些信号，控制步进电机驱动太阳能电池板的转动方向，从而使得太阳能电池板能够随着太阳的运动而自动对光进行跟踪。
二、系统的制作1. 材料准备制作基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统需要准备的材料包括：太阳能电池板、光敏电阻、单片机（以Arduino为例）、步进电机、电机驱动模块、电池、导线等。
2. 系统的搭建将太阳能电池板固定在支架上，然后将光敏电阻固定在太阳能电池板旁边。
接着，将光敏电阻的输出端与单片机的模拟输入端相连，将步进电机与电机驱动模块相连，再将电机驱动模块与单片机相连。
将电池与单片机连接，然后进行电路的调试和连接。
3. 程序编写通过单片机的编程，可以实现太阳能电池板自动对光跟踪的功能。
首先需要编写一个程序，通过读取光敏电阻的输出值，判断光线的方向，并根据判断结果控制步进电机的转动方向。
具体的编程细节可以根据具体的单片机型号和使用的编程语言来进行调整。
三、系统的测试搭建好基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统之后，需要进行系统的测试。
在测试之前，可以将太阳能电池板暂时放置在一个可以模拟太阳光照的环境中，然后观察太阳能电池板是否能够根据光线的方向进行自动转动。
如果系统能够正常工作，那么太阳能电池板应该能够随着光线的变化而自动调整角度，保持朝向光源的方向。
四、系统的优化基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统虽然能够实现太阳能电池板的自动调整角度，但是在实际使用中还存在一些不足之处。
基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计
阳能自动跟踪系统设计作者:admin 来源:太阳能自动跟踪系统设计太阳能自动跟踪系统设计1 视日运动跟踪法视日运动跟踪法是根据地日运行轨迹，采用赤道坐标系或地平坐标系描述太阳相对地球的位置。
一般在双轴跟踪中极轴式跟踪采用赤道坐标系，高度角-方位角式跟踪采用地平坐标系。
1.1 极轴式跟踪赤道坐标系是人在地球以外的宇宙空间里，观测太阳相对于地球的位置。
这时太阳位置是相对于赤道平面而言，用赤纬角和时角这两个坐标表示。
太阳中心与地球中心的连线，即太阳光线在地球表面直射点与地球中心的连线与在赤道平面上的投影的夹角称为太阳赤纬角。
它描述地球以一定的倾斜度绕太阳公转而引起二者相对位置的变化。
一年中，太阳光线在地球表面上的垂直照射点的位置在南回归线、赤道和北回归线之间往复运动，使该直射点与地心连线在赤道面上的夹角也随之重复变化。
赤纬角在一年中的变化用式(1)计算：式中：δ为一年中第n天的赤纬角，单位：(°);n为一年中的日期序号，单位：日。
时角是描述地球自转而引起的日地相对位置的变化。
地球自转一周为360°，对应的时间为24 h，故每小时对应的时角为15°。
日出、日落时间的时角最大，正午时角为零。
计算公式如下：式中：ω为时角，单位：(°);T为当地时间，单位：h。
根据上述方法可以计算出地球上任意地点和时刻的太阳的赤纬角和时角，由此可建立极轴式跟踪，对于太阳跟踪系统来说，采光板的一轴与地球自转轴相平行，称为极轴，另外一轴与其垂直。
工作时采光板绕地球自转轴旋转，其转速的设定为与地球的自转速度相同，方向相反。
为了适应太阳赤纬角的变化，采光板围绕与地球自转轴垂直的轴做俯仰运动。
此种跟踪方式原理简单，但是由于采光板的重量不通过极轴轴线，极轴支撑结构的设计比较困难，因此本设计没有选用极轴式跟踪。
1.2 地平坐标系地平坐标系用高度角和方位角来描述太阳的位置，已知太阳赤道坐标系中的赤纬角和时角，可以通过球面三角形的变换关系得到地平坐标系的太阳的高度角和方位角。
基于单片机的太阳能自动对光跟踪系统_学士学位论文(设计)
成都学院（成都大学）学士学位论文（设计）学士学位论文（设计）基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统摘要：本文是以A T89C52单片机为核心，设计了一个太阳能电池板自动对光跟踪系统。
系统主要包括光敏传感器、模数转换部分、单片机微处理器、步进电机和电机的驱动电路等，传感器采用光敏二极管作为光-电转换器件，将三个完全相同的光敏二极管分别放置于电池板三个方向分别对光照强度采集，然后由光敏传感器电路将光照强度转换为电压信号，再由ADC0809将电压信号转换为数字信号送入单片机，最后单片机将数字信号进行对比控制电机转动。
该系统精度为4°，系统结构简单、操作方便、测量精度高、速度快。
关键词：太阳能自动跟踪；A/D转换；光敏二极管；单片机微处理器；步进电机Solar Panel Automatically Tracking System Based onMicrocontrollerAbstract: Solar Panel Automatically Tracking System is designed based on AT89C52 microcontroller in this paper.The system includes photosensitive sensor, A/D converter, SCM,stepping motor , drive circuit of motor and so on. Photodiode as a light sensor - power conversion devices, the three identical photodiodes were placed in three directions panels were collected on the light intensity, then the light intensity will be converted to V oltage signal by the light sensor circuit, V oltage signal is put into SCM by the ADC0809 to convert digital signals,the SCM compare digital signals with digital signals to control motor rotation. The system accuracy of 4 °, the system is simple , easy operation , high accuracy, high speed.Keywords：Automatic tracking solar ; A / D conversion; Photodiode ;SCM;Stepping motor目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 能源现伏及发展 (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 (1)1.1.4 太阳能的特点 (2)1.2 课题研究的目的 (2)1.3 课题研究的意义 (2)1.3.1 新环保能源 (2)1.3.2 提高太阳能的利用率 (3)1.4 太阳能光伏发电国内外的现状 (3)1.5 太阳能追踪系统国内外研究现状 (4)1.6 论文的研究内容 (4)1.7 论文结构 (5)第2章太阳能自动跟踪系统总体设计 (6)2.1 太阳运行的规律 (6)2.2 跟踪器机械执行部分 (6)2.2.1 立柱转动式要跟踪器 (6)2.2.2 陀螺仪式跟踪器 (7)2.2.3 齿圈转动式跟踪器 (7)2.3 太阳能跟踪设计 (9)2.3.1 常用太阳能跟踪方案 (9)2.3.2 太阳能跟踪方案的确定 (10)2.4 太阳能跟踪传感器的设计 (10)2.4.1 光线和影子的关系 (10)2.4.2 跟踪传感器的跟踪精度 (11)2.4.3 太阳跟踪方案的确定 (12)2.4.4 太阳光照强度的检测 (14)2.4.5 太阳能跟踪传感器的设计制作 (15)2.4.6 太阳能传感器电路设计 (19)第3章系统硬件设计 (21)3.1 太阳能自动跟踪控制 (21)3.2 电源 (21)3.3 信号采集电路 (22)3.4 控制器 (24)3.4.1 单片机简介 (24)3.4.2 单片机外围电路设计 (25)3.5 模数转换 (25)3.5.1 ADC0809说明 (26)3.6 步进电机及驱动 (28)3.6.1 驱动电路 (28)3.6.2 步进电机 (29)第4章系统软件设计 (32)4.1 A/D转换部分 (32)4.2 光敏二极管比较法 (33)4.3 系统流程图 (35)第5章总结 (37)5.1 结论 (37)5.2 展望 (37)致谢 (38)参考文献 (40)附录1 系统硬件电路图 (42)附录2 程序清单 (43)第1章绪论1.1 课题背景1.1.1 能源现伏及发展能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统【摘要】太阳能电池板是一种非常环保和可持续的能源形式，然而其效率受到光照角度的影响。
针对这一问题，基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统应运而生。
本文通过介绍研究背景和研究目的，详细阐述了系统的原理及设计、硬件设计、软件设计、系统性能测试和系统优势。
实验结果表明，该系统能够有效提高太阳能电池板的光能利用效率，具有广阔的应用前景。
结论部分分析了实验结果并展望了未来的研究方向，强调了光跟踪系统在未来的应用前景。
这篇文章为太阳能领域的研究和应用提供了重要的参考价值。
【关键词】太阳能电池板、单片机、自动对光跟踪系统、系统原理、硬件设计、软件设计、系统性能测试、系统优势、实验结果分析、应用前景、研究背景、研究目的、展望未来。
1. 引言1.1 研究背景太阳能电池板是利用太阳能转换为电能的一种设备，其效率受到光照强度和入射角度的影响。
传统的太阳能电池板固定安装在固定的倾角上，导致在不同时间段和季节内无法获得最大的光照能量转换效率。
研究开发基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统具有重要的意义。
太阳能电池板的自动对光跟踪系统利用光敏电阻和舵机等传感器和执行器，通过单片机控制，实现太阳能电池板自动跟踪太阳光线的移动，保持光线垂直入射，提高能量转换效率。
这样的系统可以在不同时间段和季节内自动调整太阳能电池板的倾斜角度，使其始终面向太阳，从而最大限度地吸收太阳能。
在实际应用中，这种系统可以广泛用于太阳能发电、太阳能热水器等领域，提高能源利用效率，减少能源消耗，降低环境污染。
1.2 研究目的研究目的是设计一种基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统，以提高太阳能电池板的能量转换效率。
目前，太阳能电池板常常存在着只能在特定角度下获得最大光照的问题，导致能量转换效率不高。
通过引入自动对光跟踪系统，能够实现太阳能电池板根据太阳位置自动调整角度，保持最佳光照状况，从而提高能源利用效率。
基于单片机的太阳能电池板自动跟踪系统的设计
的四个 电阻，共 ８个电阻。调整电阻的阻值 ， 校正一次 阳光定位数据 ，同时对该数据进 行记
运放就会在 圆柱 体内的光电二极管没有阳光照 忆 。方位角和高位角采用时和分共两个字节进
射 的时后输 出低 电平，就能够对接到的输入端 行表示 ，存储到单位片制定 的内存 区。若 阴天
进行检测 。然后这个装置 就能够 对太阳光线的 没有调整就没有数据的存储 ，系统会 自发地将 朝 向进行检测 ，之 后就 能判断出电机的转动方 前一次调整成功时的位置进行调用 。这样进 行
鱼片机 的选 取
本 系统选 取普通 的 ＡＴ８９Ｃ５２单片 机， 因 ｝太 阳运 行轨道 的计算量较小 ，所 以选择普 ｌ单片机就 能够满 足这里 的计 算要求 。同时 ， ９Ｃ５２单片机 能 耗较低 ，而 又具 有性 能高
定，片 内有 ８ｋ字 节 的可擦 写 存 储器 ，４ ／０ 口。而且其价格较为低廉 ，这就 降低 了 系统地成本 。
中通过 圆柱体 内部包含 ９个光 电二极管 ，其 ＤＳ１３０２，由 ＤＡＬＬＡＳ公 司生 产，采用二 十四
分 布为圆 圈状 ，８个二极管为 １圈，并将其 中 时和十二时计时方式 ，且有年月 日的表达方式。
一 个 居中放置。将单片机的输入端用在 圆柱体 它 的优 点就是 能够 串行通讯而且能够实现与单
亡电检测 电路
太 阳跟 踪 系统 的关键 就 是在 于检测 太 阳 ｌ最 强的位 置。太 阳处于不停地运转 的状态 ， ：在对其进行观测的过程 中，不 同观测时 间 位所观测到的阳光强弱也是不同的 ，所 以， ：阳 进 行 定 位 检 测 就 显 得 尤 为 必 要 。
为 了从方 位角 和高 度 角两个 方 向上追 踪太 阳 光 。机械部分 由电池板做 为支 架，两个安装轴 承 的转动轴 ，下方 一个底 座组 成。整个系统的 驱动 由电机完成 ，电机 的驱动 力可以使电池 板 垂直 ９Ｏ度 方 向和 ３６０度 水平 方 向 自由旋转 。 在两个安装轴承 的转动轴上 ，各 自固定一个 大 齿轮 ，再各配 以一个小齿轮 ，用 以连接 传送 带 和 电机。小齿轮需要进行转速 比调整 以降低 大 齿轮转速和 电机的调整功率。两个大 齿轮旁 边， 最好能够 加装锁定装置 。这个锁定装置 的作用 就 是在方位角和高度角没有调整 的时候 ，防止 有除阳光之外的其他因素导致 的方位角和高度 角 自行移动 。将铁片安装在弹簧上 ，弹簧 的另 ～ 头 固定在 大齿轮的轴心构成锁定装置 以搜定 齿轮 。在 齿轮旁的适当位置上安装一个干簧继 电器 ，然 后将两 块小磁铁放置在小齿轮 的对称 位置 上，磁 铁是用来让干簧管 闭合的 ，其经过 干 簧管的位 置就 需要不断地调整 。单片机会对 干簧 管的信 号进 行判断、解读检测到的转动角 度 后，经 过两路二极管和继 电器 ，将方位角和 高度 角电机的正反转控制信号送 出加在方位角 和高度角这两个 电机上 ，就构成 了一个方位角 和 高度角的跟踪系统 了。当单片机的正反转控 制信 号发出后，电磁 闸被接通驱动 ，拉动铁 片， 锁定就能够解除 了。
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。
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计1. 引言1.1 研究背景光伏发电是利用太阳能作为能源，通过光伏板将阳光转化为电能的一种可再生能源。
随着环境保护意识的提高和能源需求的增加，光伏发电在近年来得到了广泛的应用和推广。
由于太阳光的角度和强度会不断变化，不同时间和地点阳光的照射角度也会有所不同，这就导致了光伏板的效率无法得到最大化利用。
针对光伏板效率低的问题，许多研究人员开始关注光伏板自动跟踪系统的设计与研究。
这种系统能够根据太阳光的方位和强度自动调整光伏板的角度，使其始终与太阳光保持垂直，从而最大化地接收太阳能，提高光伏发电效率。
开发一种基于单片机的光伏板自动跟踪系统具有重要的意义，将有助于提高光伏发电的效率和稳定性，减少能源浪费，推动可再生能源的发展。
【2000字】1.2 研究目的研究目的旨在探究基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计的实现方法，通过对光伏板的自动跟踪系统进行设计和实践，提高光伏发电系统的光电转换效率，减少能源浪费，推动清洁能源的发展。
具体目的包括：一是了解光伏板自动跟踪系统的工作原理和技术特点，为系统设计提供理论支撑；二是研究系统的硬件设计，通过合理的电路连接和传感器布置，确保光伏板能够根据太阳光的方向进行自动转向；三是深入分析系统的软件设计，编写程序实现光伏板的自动跟踪功能，保证系统稳定运行；四是进行系统测试，验证自动跟踪系统的可靠性和准确性；五是进行性能评价，比较自动跟踪系统与固定安装系统的发电效率，验证系统设计的优劣。
通过实验和评价，全面了解基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计的可行性和优劣，为清洁能源领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1.3 研究意义光伏板自动跟踪系统的设计与研究具有重要的意义。
该系统可以提高光伏板的效能和发电效率，通过跟踪太阳光线的运动，始终保持最佳的接收光照角度，从而最大程度地利用太阳能资源。
光伏板自动跟踪系统可以减轻人工维护的工作量，节省人力成本，并且提高系统的稳定性和可靠性。
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计1. 引言1.1 研究背景目前市面上已经有一些光伏板自动跟踪系统，但大多采用GPS 定位或光电传感器来实现跟踪。
这些方法虽然可以实现一定的跟踪效果，但在实际使用中存在一些缺陷，如定位精度不高、成本较高等问题。
本研究旨在通过应用单片机技术，设计一种基于单片机的光伏板自动跟踪系统，以提高光伏板的能量转换效率，降低成本并提升稳定性。
通过本研究的开展，不仅可以推动光伏板自动跟踪技术的进步和应用，还能有效促进清洁能源的发展和利用，具有重要的现实意义和应用价值。
1.2 研究目的研究目的是设计并实现一种基于单片机的光伏板自动跟踪系统，通过智能控制和调节光伏板的角度，使其始终与太阳光保持最佳的垂直角度，以最大程度地提高光伏板的能量转换效率。
具体目的包括：1. 提高光伏板的发电效率，减少能源浪费，降低能源成本；2. 增加光伏板的寿命，避免因角度不当而导致的损坏；3. 提高系统的稳定性和可靠性，确保在各种环境条件下都能正常运行；4. 探索光伏板自动跟踪技术在实际应用中的优势和潜力，为光伏发电领域的进一步发展提供技术支持和参考。
通过本研究，可以验证光伏板自动跟踪系统在实际应用中的效果，并为未来类似系统的设计与优化提供实践经验和理论基础。
1.3 研究意义光伏板自动跟踪系统的研究对于提高太阳能发电系统的整体性能具有重要意义。
通过系统的自动跟踪调整，可以使光伏板在不同时间段、不同季节以及不同地理位置更好地吸收太阳能，从而提高光伏发电系统的发电效率，减少能源的浪费。
这对于推动太阳能发电系统的发展具有积极的促进作用，有助于提高整体能源利用效率。
光伏板自动跟踪系统的研究意义重大，不仅可以提高能源利用效率，节约能源资源，还可以推动太阳能发电系统的发展，促进环境保护和可持续发展。
深入研究和开发光伏板自动跟踪系统具有重要的现实意义和发展前景。
2. 正文2.1 光伏板自动跟踪系统的设计原理光伏板自动跟踪系统的设计原理是基于太阳光的光照度和方向进行实时监测和调整，以最大化光伏板的发电效率。
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，太阳能是已知的最原始的能源，它干净、它干净、它干净、可再生、可再生、可再生、丰富，丰富，丰富，而且分布范围广，而且分布范围广，具有非常广阔的利用前景。
具有非常广阔的利用前景。
但太阳能利用效率低，但太阳能利用效率低，但太阳能利用效率低，这一问题一直影响和阻碍着太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，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，从从而大大提高了太阳能的利用效率。
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，本设计采用光电跟踪的方法，本设计采用光电跟踪的方法，利用步进电机双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。
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。
微微机处理器运行程序，机处理器运行程序，通过对跟踪机构进行水平、通过对跟踪机构进行水平、通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，俯仰两个自由度的控制，俯仰两个自由度的控制，调整太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；步进电机太阳能；跟踪；光敏二极管；单片机；步进电机Photosensitive目录1 绪论 (1)课题背景 (1)1.1课题背景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)太阳能的特点 (2)1.1.4太阳能的特点太阳能的应用领域 (2)1.1.5太阳能的应用领域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)太阳追踪系统的国内外研究现状 (4)1.3太阳追踪系统的国内外研究现状论文的主要研究内容 (4)1.4论文的主要研究内容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)3.1.1A T89C51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)芯片的选用及简介 (14)3.1.4ULN2003芯片的选用及简介3.2光电转换电路设计 (16)转换模块电路设计 (18)3.3AD转换模块电路设计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)程序算法的简单介绍 (27)4.1程序算法的简单介绍4.2系统软件程序设计 (27)软件调用子程序 (30)4.3软件调用子程序5 结论 (34)致谢 (35)参考文献361 1 绪论绪论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。
基于单片机的太阳跟踪系统设计
基于单片机的太阳跟踪系统设计摘要：针对现代社会能源越来越匮乏的现状，以常规能源为基础的能源结构随资源的不断好用将愈来愈不适应可持续发展的需要。
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Design of Sun Tracking System Based on Single ChipMicrocomputerAbstract: According to the status that increasingly lack of energy in modern society, conventional energy-based energy structure with the continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development. 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 o f 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课题研究背景 (1)1.1.1国外现状 (1)1.1.2国内现状 (1)1.1.3目前太阳能的开发和利用 (2)1.2太阳光跟踪的方法 (2)1.2.1光电跟踪 (2)1.2.2时日运动轨迹跟踪介绍 (2)1.3系统的原理叙述 (3)2方案研究与选取 (5)2.1方案一 (5)2.2方案二 (5)2.3方案的确定 (6)3硬件电路分析 (7)3.1AT89C52单片机模块 (7)3.1.1单片机的选取 (7)3.1.2 AT89C52单片机模块电路设计 (7)3.1.3单片机复位电路的设计 (8)3.2电源引入模块 (9)3.3时钟模块 (9)3.3.1 时钟分频芯片74LS74 (10)3.3.2时钟模块电路设计 (10)3.4光强度采集模块 (11)3.4.1光电器件的选择 (11)3.4.2光强度采集模块电路设计 (12)3.5 A/D转换模块 (13)3.5.1 ADC0809芯片介绍 (13)3.5.2 ADC0809应用说明 (15)3.6四位一体数码管显示模块 (17)3.6.1 LED数码管介绍 (17)3.6.2数码管显示模块电路 (17)3.7太阳光跟踪控制模块 (18)3.7.1步进电机的介绍 (18)3.7.2步进电机控制电路设计 (19)3.7.3步进电机的驱动电路原理 (20)4太阳光跟踪系统的软件设计 (22)4.1主程序设计及工作原理 (22)4.2光强度检测程序设计 (22)4.3步进电机控制程序设计 (23)4.4数码管显示程序设计 (23)5硬软件调试 (25)5.1硬件调试 (25)5.2软件调试 (26)5.2.1数码管显示的调试 (26)5.2.2光强度检测和A/D转换部分的调试 (26)5.2.3电机控制部分调试 (26)5.3设计中遇到的问题及其解决方法 (26)6设计结果和数据分析 (28)6.1设计结果 (28)6.2数据分析 (28)结论 (29)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)附录一 (33)附录二 (33)附录三 (34)1绪论1.1课题研究背景1.1.1国外现状常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统【摘要】太阳能电池板自动对光跟踪系统是利用单片机技术实现的一种高效太阳能利用系统。
本文首先介绍了太阳能电池板的工作原理，然后对传统固定式安装方式进行了比较，进而详细阐述了基于单片机的自动对光跟踪系统的设计和工作原理。
该系统可以实现对太阳的精确跟踪，有效提高太阳能转化效率。
其优势在于可以根据太阳位置实时调节太阳能电池板的角度，使光线垂直照射，最大限度地吸收太阳能。
结论部分总结了该系统的优势和应用前景，展望未来将继续优化系统性能并拓展更广泛的应用领域，为太阳能利用技术的发展提供重要参考。
【关键词】太阳能电池板、单片机、自动对光跟踪系统、工作原理、固定式安装、设计、优势、结论、展望、技术应用前景、研究背景、研究目的、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景太阳能是一种清洁、可再生的能源，随着环保意识的提高和能源需求的增加，太阳能电池板作为太阳能利用的关键组成部分，受到了越来越多的关注。
传统的太阳能电池板固定式安装在屋顶或地面上，难以实现对太阳光的最大利用，效率较低。
研究和设计一种基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统具有重要意义。
目前，基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统已经成为一个研究热点。
该系统通过传感器实时监测太阳位置，控制电机使太阳能电池板朝向太阳光，实现最大限度的光能转换。
与传统固定式安装相比，这种自动对光跟踪系统能够提高太阳能电池板的光能转换效率，从而提高能源利用效率，降低能源消耗和减少环境污染。
本文旨在介绍基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统的设计原理、工作方式和优势，旨在为太阳能利用技术的进一步发展提供参考和借鉴。
通过对该系统的研究，可以促进太阳能电池板技术的创新和应用，推动可再生能源的发展，实现能源的可持续利用和环境保护。
1.2 研究目的太阳能电池板自动对光跟踪系统的研究目的是为了提高太阳能电池板的能量转换效率，进一步推动太阳能发电技术的应用和发展。
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第24卷第3期V ol 124 N o 13师学院学报(自然科学版Journal of Chang Chun T eachers C ollege (Natural Science 2005年8月Aug 2005基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计薛建国(学院电子信息工程系,351100[摘要]本系统以单片机为核心,构建了由光电二极管检测和比较,方位角和高度角双轴机械跟踪定位系统组成的自动控制装置,设计出一套自动使太阳能电池板保持与太垂直的自动跟踪系统。
在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据,消除因季节变化而产生的积累误差,在阴天时能自动引用晴天时的位置,控制精度高,具有广泛的应用潜力。
实现了追踪太阳的效果,达到提高发电效率的目的。
[关键词]太阳跟踪;光电检测;自动定位;单片机;设计[中图分类号]T N710 [文献标识码]A [文章编号]1008-178X (200[收稿日期]2005-06-05[作者简介]薛建国(1965-,男,人,省学院电子信息工程系高级讲师,从事多媒体、电子技术、单片机研究。
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、光照方向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出了更高的要求。
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,发电效率低下。
据实验,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[1]。
本文提出一种新型的基于单片机的太自动跟踪系统设计方案,该系统不仅能自动根据太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。
11自动跟踪系统的组成和结构111 组成。
自动跟踪系统由光电检测电路,双轴机械跟踪定位系统,时钟电路,单片机控制系统等几部分组成。
11111 光电检测电路太阳的方位随着观测位置和观测时间的不同而不同,因此,欲跟踪太阳就必须先对太阳进行检测定位。
图1是太电定位装置中光电检测电路的俯视简图,共由9个光电三极管组成。
正中央1个,旁边8个围成一圈。
将此检测板用一不透光的下方开口的圆柱体盖住,圆柱体的直径略大于图中的外圆。
圆柱体的上方中央开一个与检测用的光电二极管直径相同的洞,以让光线通过(如图2所示。
将整个光电检测装置安装在太阳能光电池板上,光电二极管的检测面与电池板平行。
在圆柱体的外面不受圆柱体遮挡的地方(确保会受到光线的照射也安装一个光电二极管(其朝向与圆柱体的光电二极管朝向相同,用于检测环境亮度,并与圆柱体的每个光电二级管及运放(可用LM324集成电路中的一个构成一个比较电路(如图3。
适当调整图中电阻的阻值,这样当圆柱体的光电二极管没有受光线照射时,运放将输出低电平。
此电平可对接到的输入端进行检测,圆柱体的每个光电二级管各用一个单片机的输入端,总共用了9个。
这样就可以检测太线的朝向,来决定哪个电机转动、向哪个方向转动。
另外,为了增大光电二极管的检测围,视实际情况需要,也可再增加一圈光电二极管,并与圈的相应的光电二极管并联(如图4。
图1 图2 图3图4 图511112 双轴机械跟踪定位系统机械部分主要由电池板支架、底座、两转动轴和直流电机构成,整个电池板及检测装置安装在图5中上部的电池板支架上,光电二极管检测平面和电池板面应平行。
太阳能器自动跟踪装置设计成双轴机械跟踪定位系统,即可同时在方位角和高度角两个方向上跟踪。
机械装置由电机驱动,可以使电池板在水平方向上的360°和垂直方向上的0~90°之间自由旋转。
2个转动轴的转动部位都安装轴承,使摩擦力减小,以降低方位角和高度角两直流电机的调整功率。
在转动轴上各固定一较大的齿轮,电机可通过传送带与小齿轮连接,并进行一定的转速比调整,以降低大齿轮转速和电机的调整功率。
在两小齿轮的对称放置上各安装2块小磁铁,在小齿轮旁边适当位置安装一个干簧管(干簧继电器,并调整其位置使小齿轮上的磁铁在经过干簧管时,干簧管能闭合。
将此信号送由单片机进行判断,就能检测到转动的角度。
单片机送出方位角和高度角电机的正反转控制信号,经两路三级管和继电器分别加在方位角和高度角这2个电机上,这样就构成了方位角和高度角的跟踪机构。
另外,在两个大齿轮边宜安装一锁定装置,在方位角和高度角没有调整时,该锁定装置通过安装在弹簧上(弹簧的另一端固定在大齿轮的轴心位置的铁片,锁定齿轮,以防因系统自重和外界因素导致方位角和高度角自行移动。
在单片机发出正反转调整信号时,同时也驱动接通电磁阀,拉动该铁片,以解除锁定。
11113 时钟电路由于系统中要进行一些与时间有关的控制,这就需要使用实时时钟。
若使用单片机进行计时,则天长日久会引起较大的误差,因此使用DA LLAS公司生产的串行实时时钟芯片DS1302[2]。
它具有实时时钟和31字节的静态RAM,采用串行通讯,可方便地与单片机接口。
DS1302可提供秒、分、时、日、星期、月和年(带闰年补偿,可采用12h或24h方式计时,采用双电源(主电源和备用电源供电。
将DS1302的SC LK、IΠO、RST三根引脚与单片机AT89C52的三根输入口相连接(如图6。
DS1302主要引脚有:X1,X2:连接321768kH z晶振。
G ND:电源地。
RST:复位,用于对芯片操作。
IΠO:数据输入、输出引脚。
SC LK:串行时钟输入。
VCC1,VCC2:主电源与后备电源。
图7为DS1302数据传送时序,当RST为高位时,对芯片的操作有效。
SC LK为时钟脉冲,其上升沿时,IΠO线上信息输入有效(低位在前,高位在后;而下降沿时,IΠO线上的数据输出有效(低位在前,高位在后。
图6 DS1302与AT89C52的连接图图7 S1302数据传送时序图11114 单片机控制电路单片机选用低损耗、高性能、C M OS八位微处理器AT89C52[3],片有8k字节的可擦写存储器, 4组IΠO口。
若要求的存储量较多,则可改用STC89系列高性能单片机。
21系统电路图与工作原理211 电原理图图8为整个系统的电原理图。
电源部分和部分重复的光电检测单元、高度角的三级管和继电器(和图中方位角的相同没有画出。
图中D0为置于外部环境中的光电二极管,通过调整R20,可使在外界没有光线时,单片机P17脚检测到低电位,以判断昼夜。
D1为置于圆柱体中央的光电二极管。
适当调整R0和R1的值,使当圆柱体中的光电二极管D1在受到光照时运放A1能输出高电平(1,而D1在没有受到光照时输出低电平(0。
其他各路也同样处理。
K1、K2为行程开关,用于检测的方位角和高度角的初始位置。
继电器的两组触点一缓步用于控制电机的转动,另一组同时接通电磁阀,解除锁定。
图8 系统的电原理图212 工作原理系统的框图如下:开机后先进行时间校正,调用全自动调整子程序,在开机后的第一次调整时,图9 主程序框图图10 自动调整子程序框图如遇阴天,因尚未存储正确的位置数据,程序将无法定位,这时应用手电筒模拟太阳予以定位。
有了初始数据后,程序就可自动调整。
在光线正常时,程序每隔20分钟进行一次校正,这样既可以保持较高的发电效率又可以防止过多的电能消耗在电机上。
当晴天校正成功后,将时(1-24和分(用1、2、3表示0、20、40分组成一个字节来表示时间,方位角和高度角合用2个字节,其中水平方位角占9位,高度角占7位,最大可分别表示512和128,故足以达到10的精度,将这三个字节存储到89C52的指定的RAM 区中。
如阴天调整不成功,则不予存储,改为调用前次在同一时间调整成功时的位置。
这样既可以在阴天时,调用已存储的晴天时的太阳位置,也可以在晴天时自动校正,清除因不同季节太阳位置的变化而产生的积累误差。
一个校正点要用3个字节,若1个小时校正4个点(间隔20分钟,一天假定调整14个小时,则共要用到126个字节。
而AT89C52片有256字节RAM ,足可视需要将时间间隔改为10分钟。
31结论本太阳自动跟踪系统能自动检测昼夜,并应用了太阳辐射与环境亮度的比较,使得该自动跟踪系统的准确性高、可靠性强,在晴天检测过程中能实时回存正确的时间和角度数据,消除因季节变化而产生的积累误差。
在阴天时能自动转动到以前晴天时的位置。
即使是在天气变化比较复杂的情况下,系统也能正常工作,提高太阳能的利用效率。
如果应用于太阳能电池板,则可从电池板直接获取电能,而无需另外输入能量,本系统也可用于其它太阳能利用装置。
图11 时间较正子程序框图图12 全自动调整子程序框图[参考文献][1]维,戬洪.太阳能利用中的跟踪控制方式的研究[J ].能源工程,2003,(3,18-21.[2]丁,秋花.串行时钟芯片DS 1302的应用[J ].轻工业学院学报,1998,(1,40-45.[3]余永权.AT ME L89系列(MCS -51兼容Flash 单片机原理及应用[M].:电子工业,2000.Design that the Solar Cell B ased on One -chip ComputerFollows the System AutomaticallyX UE Jian -guo(Electronic &In formation Engineering Department ,,Putianniversity ,Putian 351100,ChinaAbstract :This system regards one -chip puter as thecore ,structure it by photodiode measuring and para 2tivelaw ,a.1zimuth and high corner double axle machinery follow the automatic control device that the navigation system make up ,design one enable the sun panel keep with sunlight vertical automatic tracking system m odel auto 2matically.G o back to store the correct data when can be real when it is fine while measuring ,dispel the accumula 2tion error produced because of seas onal variation ,position on can when being automatically fine day of quoting at overcast day ,reach the anticipated performance index ,it is high to control the precision ,have extensive applica 2tion potentiality.Realize following the trail of theresult of the sun ,achieve the g oal of im proving efficiency of gen2erating electricity.K ey w ords :The sun follows ;the photoelectricity ismeasured ;makes a reservation automatically ;one -chip put 2er ;designs。