基于单片机的双轴太阳能跟踪系统设计
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tracking system.
Key words: STC12C5A60S2 chip；silicon photocell；DC motor；sun tracking
在这个世界经济、人口飞速发展的时代，能源的
太阳能的接收率，前者属于能源转化领域，还有待研
消耗日益严重，如何开发和利用新型能源已经成为
3.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院，广西 桂林 541004）
摘要：基于 STC12C5A60S2 单片机设计的双轴太阳能跟踪系统由传感器模块、电机驱动模块以及
控制模块组成。传感器模块使用硅光电池并结合简单结构模型对太阳光光强进行采样，控制模块
使用 STC12C5A60S2 单片机为核心对采样结果进行处理后控制直流电机以实现太阳跟踪的目的。
图 2 系统框图
电机控制太阳能采样板垂直方向转动，从而实现在
光照强度十分强烈时对太阳角度的实时跟踪。
1.3
传感器模块结构设计
传感器模块是太阳能追踪的关键部分，其使用
带有遮挡的四象限模型模型设计，如图 3 所示。图
中 4 个象限内均放置有一个硅光电池，其外围设有
consists of sensor module，motor drive module and control module. The sensor module uses a silicon
photocell and combines a simple structural model to sample the sunlight intensity. The control module
whether to enter the tracking mode by the intensity of the light intensity within a specified time. The
system has a simple structure and low price，and provides a design reference for the dual- axis solar
第 27 卷
Vol.27
第8期
No.8
电子设计工程
Electronic Design Engineering
2019 年 4 月
Apr. 2019
基于单片机的双轴太阳能跟踪系统设计
段开源 1，2，刘成国 1，2，张文涛 3
（1.湖北省射频微波应用工程技术研究中心 湖北 武汉 430000；2.武汉理工大学 理学院，湖北 武汉 430000；
时间段实时跟踪相结合的混合跟踪方法。该跟踪系
以前对太阳能的利用早就步入了人们的生活中，如
统根据当地时间和光照强度判断是否进入跟踪模
最常见的太阳能热水器。这类装置对太阳能的利用
式，避免夜晚和阴雨天对太阳的跟踪以减少能源的
上 采 用 固 定 太 阳 能 采 样 板 ，其 利 用 率 往 往 比 较 低 。
消耗 [8，11]。该双轴跟踪系统在光照强度十分强烈的
为了充分提高太阳能利用率可以从两个方面入手：
正午时会进入实时跟踪模式，且实时跟踪算法采用
一是提高太阳能装置对太阳能的转换率，二是提高
PID 增量式跟踪算法能较为准确的对太阳实时角度
收稿日期：2018-08-05
稿件编号：201808028
进行跟踪。
uses the STC12C5A60S2 microcontroller as the core to process the sampling results and then control the
DC motor to achieve the purpose of sun tracking. The experimental results show that the system can judge
究，而后者可以利用现有技术和算法可以得到一定
人们思考的重要问题。近些年人们也逐渐将目光关
解决 [4-6]。
ห้องสมุดไป่ตู้
注在天然、无污染的太阳能源上。其永不衰竭、清洁
所以为了解决固定跟踪精度较低、成本较高等
环保、且发展前景非常广阔的特点，受到了世界各国
问题，本系统在跟踪方式上本采用间隔跟踪与特定
的青睐，也成为各国竞相开发的绿色能源 [1-3]。很久
作者简介：段开源（1995—），男，湖北荆州人。研究方向：无线电物理。
-128 -
段开源，等
基于单片机的双轴太阳能跟踪系统设计
1 系统结构设计
1.1
系统物理结构设计
太阳能跟踪系统可分为单轴跟踪和双轴跟踪，
为了更高效的利用太阳能，该系统使用双轴跟踪模
型，其示意模型如图 1 所示。由图可知底座部分放
置 1 号电机控制采样板水平角度转动，支撑轴处 2 号
Engineering and Automation，Guilin University of Electronic Technology，Guilin 541004，China）
Abstract: The dual- axis solar tracking system based on STC12C5A60S2 single- chip microcomputer
DUAN Kai⁃yuan1，2，LIU Cheng⁃guo1，2，ZHANG Wen⁃tao3
（1.Hubei Engineering Research Center of RF-Microwave Technology and Application，
Wuhan 430000，
China；
2.School of Science，Wuhan University of Technology，Wuhan 430000，China；3.School of Electronic
简单实验结果显示本系统可在指定时间内通过光强的强弱判断是否进入跟踪模式。本系统结构
简单、价格低廉为双轴太阳能跟踪系统提供设计参考。
关键词：STC12C5A60S2 单片机；硅光电池；直流电机；太阳跟踪
中图分类号：TP272
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2019）08-0128-05
Design of dual⁃axis solar tracking system based on microcomputer
Key words: STC12C5A60S2 chip；silicon photocell；DC motor；sun tracking
在这个世界经济、人口飞速发展的时代，能源的
太阳能的接收率，前者属于能源转化领域，还有待研
消耗日益严重，如何开发和利用新型能源已经成为
3.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院，广西 桂林 541004）
摘要：基于 STC12C5A60S2 单片机设计的双轴太阳能跟踪系统由传感器模块、电机驱动模块以及
控制模块组成。传感器模块使用硅光电池并结合简单结构模型对太阳光光强进行采样，控制模块
使用 STC12C5A60S2 单片机为核心对采样结果进行处理后控制直流电机以实现太阳跟踪的目的。
图 2 系统框图
电机控制太阳能采样板垂直方向转动，从而实现在
光照强度十分强烈时对太阳角度的实时跟踪。
1.3
传感器模块结构设计
传感器模块是太阳能追踪的关键部分，其使用
带有遮挡的四象限模型模型设计，如图 3 所示。图
中 4 个象限内均放置有一个硅光电池，其外围设有
consists of sensor module，motor drive module and control module. The sensor module uses a silicon
photocell and combines a simple structural model to sample the sunlight intensity. The control module
whether to enter the tracking mode by the intensity of the light intensity within a specified time. The
system has a simple structure and low price，and provides a design reference for the dual- axis solar
第 27 卷
Vol.27
第8期
No.8
电子设计工程
Electronic Design Engineering
2019 年 4 月
Apr. 2019
基于单片机的双轴太阳能跟踪系统设计
段开源 1，2，刘成国 1，2，张文涛 3
（1.湖北省射频微波应用工程技术研究中心 湖北 武汉 430000；2.武汉理工大学 理学院，湖北 武汉 430000；
时间段实时跟踪相结合的混合跟踪方法。该跟踪系
以前对太阳能的利用早就步入了人们的生活中，如
统根据当地时间和光照强度判断是否进入跟踪模
最常见的太阳能热水器。这类装置对太阳能的利用
式，避免夜晚和阴雨天对太阳的跟踪以减少能源的
上 采 用 固 定 太 阳 能 采 样 板 ，其 利 用 率 往 往 比 较 低 。
消耗 [8，11]。该双轴跟踪系统在光照强度十分强烈的
为了充分提高太阳能利用率可以从两个方面入手：
正午时会进入实时跟踪模式，且实时跟踪算法采用
一是提高太阳能装置对太阳能的转换率，二是提高
PID 增量式跟踪算法能较为准确的对太阳实时角度
收稿日期：2018-08-05
稿件编号：201808028
进行跟踪。
uses the STC12C5A60S2 microcontroller as the core to process the sampling results and then control the
DC motor to achieve the purpose of sun tracking. The experimental results show that the system can judge
究，而后者可以利用现有技术和算法可以得到一定
人们思考的重要问题。近些年人们也逐渐将目光关
解决 [4-6]。
ห้องสมุดไป่ตู้
注在天然、无污染的太阳能源上。其永不衰竭、清洁
所以为了解决固定跟踪精度较低、成本较高等
环保、且发展前景非常广阔的特点，受到了世界各国
问题，本系统在跟踪方式上本采用间隔跟踪与特定
的青睐，也成为各国竞相开发的绿色能源 [1-3]。很久
作者简介：段开源（1995—），男，湖北荆州人。研究方向：无线电物理。
-128 -
段开源，等
基于单片机的双轴太阳能跟踪系统设计
1 系统结构设计
1.1
系统物理结构设计
太阳能跟踪系统可分为单轴跟踪和双轴跟踪，
为了更高效的利用太阳能，该系统使用双轴跟踪模
型，其示意模型如图 1 所示。由图可知底座部分放
置 1 号电机控制采样板水平角度转动，支撑轴处 2 号
Engineering and Automation，Guilin University of Electronic Technology，Guilin 541004，China）
Abstract: The dual- axis solar tracking system based on STC12C5A60S2 single- chip microcomputer
DUAN Kai⁃yuan1，2，LIU Cheng⁃guo1，2，ZHANG Wen⁃tao3
（1.Hubei Engineering Research Center of RF-Microwave Technology and Application，
Wuhan 430000，
China；
2.School of Science，Wuhan University of Technology，Wuhan 430000，China；3.School of Electronic
简单实验结果显示本系统可在指定时间内通过光强的强弱判断是否进入跟踪模式。本系统结构
简单、价格低廉为双轴太阳能跟踪系统提供设计参考。
关键词：STC12C5A60S2 单片机；硅光电池；直流电机；太阳跟踪
中图分类号：TP272
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2019）08-0128-05
Design of dual⁃axis solar tracking system based on microcomputer