太阳能集热装置自动跟踪太阳方位角系统设计【自动化毕业论文开题报告外文翻译说明书】.zip
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前15页/共41页)
编号：22399407
类型：共享资源
大小：1.06MB
格式：ZIP
上传时间：2019-10-16
上传人：小***
认证信息
个人认证
林**（实名认证）
福建
IP属地：福建
50
积分
- 关 键 词：
-
自动化毕业论文开题报告外文翻译说明书
- 资源描述：
-
太阳能集热装置自动跟踪太阳方位角系统设计【自动化毕业论文开题报告外文翻译说明书】.zip,自动化毕业论文开题报告外文翻译说明书
- 内容简介：
-
目 录摘 要IIAbstractIII1 绪 论11.1 课题研究背景11.2 自动跟踪系统简介21.3 控制器现状分析22 太阳角度的问题33 课题设计方案73.1 课题设计目的73.2 系统设计方案73.2.1 系统结构73.2.2 系统结构图74 硬件设计84.1 78L05电源模块84.2 STC89C52单片机84.3 步进电机94.4 步进电机驱动模块94.5 时钟单元DS1302104.6 显示模块设计114.7 光照强度检测模块114.8 太阳能集热板124.8.1 平板太阳能集热板124.8.2 平板太阳能集热板优势134.8.3 集热板外壳135 软件设计145.1 系统流程图145.1.1 系统整体流程图145.1.2 光电跟踪流程图155.1.3 视日轨迹跟踪155.2 KEIL软件简介155.3 系统仿真166 结论与总结196.1 论文小结196.2 双轴跟踪系统与单轴跟踪系统196.3 本次设计的不足19参考文献21附 录22附录1 电路图22附录2 主程序22附录3 子程序24致 谢37太阳能集热装置自动跟踪太阳方位角系统设计 摘 要本课题是基于对太阳的方位角的追踪来实现集热最大化的智能追日系统。首先对集热装置进行整体的规划与判断，在晴天时，本系统采用光电跟踪的方式，实现对太阳的自动跟踪；在阴天或者太阳光线比较差的情况下，本系统采用视日轨迹的跟踪方式，实现对太阳自动跟踪的目的。然后再细化各个子模块，分析每个子模块的结构与作用，使得太阳能集热板能够水平方向上实现对太阳的跟踪，最后，再设计系统的控制程序，由单片机的输出信号来控制步进电机，最终达到实现太阳能集热最大化的目的。关键词：太阳能集热；跟踪太阳方位角；单片机；步进电机A System Design of Solar heating device automatically tracking the sun azimuth AbstractThis topic is based on the tracking of the azimuth of the sun to get an intelligent system which can maximize solar heating. First, heating device is planned and judged overall . On a sunny day, we adopt photoelectric tracking, realize the automatic tracking of the sun; in cloudy or the suns rays, we use visual trajectory tracking mode, the sun of the purpose of the automatic tracking.Then each small module is refined and the structure and function of each module is analyzed so that the solar panels can track on the horizontal direction according to the suns trajectory. Finally,the system control program is designed-the stepper motor and reducer are controlled by the single-chip microcomputer output signal to achieve the eventual goal of maximizing solar heating .Key words:Solar heating;Track the sun azimuth; Single chip microcomputer; Stepper motor1 绪 论1.1 课题研究背景太阳能可以说是一种可再生的绿色的环保的新能源，它清洁又无污染，随着当今社会经济的不断发展进步，人类社会的生产技术也在不断地发展变化，人们的环保意识也在不断地逐渐加强，太阳能只会越来越为人们所重视，从而被人类所重用，太阳能的研究开发工作也随之提上日程，近年来相关的研究逐渐增多。大量数据表明，太阳能的研究利用主要可以概括为以下几种目前比较常见的方式：（1）太阳能热发电；（2）太阳能光伏发电；（3）太阳能水泵；（4）太阳能热水器。不论对于任何国家或者任何地区而言，人类社会都必须以一系列多种多样的能源作为自身社会生存和发展的必备物质基础。目前，世界上包括中国在内的绝大多数国家都以煤炭、天然气和石油等矿物燃料作为自己国家发展的主要能源。但是，随着时代的不断变迁，人们对于能源的消耗就会变得越来越大，矿物燃料也会日渐枯竭，同时现在整个人类社会对环境的要求越来越高，寻求无污染的绿色可再生能源的任务迫在眉睫，太阳能作为一种新型能源不可避免地成为了那些矿石能源潜在替代者，目前世界上有很多国家或者地区都已经开展了很多这方面的工作。目前人类在光热转换、光电转换和自然光应用这三大技术领域，已经可以做到直接利用太阳能。我们平时生活中所见到的、所运用的很多东西，比如：干燥器、热水器、开水器、温室与太阳房，高温炉和太阳灶这些设施，它们基本都是太阳能光热转换技术的产品。太阳能之所以能够被人们所广泛利用，是因为它与常规能源相比具有很多优点，可以大致上归纳为以下三大优点：第一，第一点优势是太阳能具有的一个很明显的优势，太阳能这类能源相对于传统的矿石能源来说有一个很明显的优势，首先是它的资源存储量非常丰富，我觉得可以说是用不完，取不尽的。在过去很长一段时间内，太阳能一直为人们有意或无意地使用，但是太阳能的消耗却微乎其微。第二，地球上，不管任何地方都会有太阳，也就是说地球上的任何地方都拥有太阳能，这也就避免的能源的运输问题，尤其对偏远的山区，农村，或者是十分贫穷的地区来说，都是一个很大的有利点。第三，我觉得第三点也是最重要的一点，太阳能在使用的时候不会产生废气、污水等对环境不利的有害物体，综上所述，太阳能就是一种当今社会必须大力发展的清洁的绿色能源。本课题此次的研究重点为太阳能集热，中国的太阳能资源十分丰富，因为太阳的辐射能量容易受到地理位置、天气等因素的影响，根据现有的太阳采光不足、采光系统固定、太阳能能源利用率低等一系列问题，本文提出了太阳自动跟踪系统，希望可以根据太阳光照热量、时间等因素自动调整角度，来达到太阳能集热板能够吸收最大能量的目的。1.2 自动跟踪系统简介目前世界存在的能够实现自动跟踪太阳位置的自动跟踪系统有很多，可以说是数不胜数。根据理论依据大致上可以划分为两类，一种是根据地球与太阳的相对运动和轨迹来调整太阳能接收板的位置，来达到自动跟踪的目的；另一种是通过传感器来检测当下太阳能接收板上的实时光照强度，来判断是否能实现太阳能利用最大化的目的。根据跟踪原理大致上也可以划分为两类即：主动式跟踪和被动式跟踪。主动式跟踪即为根据一些人们所掌握的现有的知识，比如说通过一些天文计算来计算出太阳的实时位置来实现对太阳的跟踪，视日运动轨迹跟踪就是一种主动式跟踪；被动式跟踪就是根据太阳与地球的相对运动轨迹来对太阳进行跟踪，光电式跟踪就是一种比较常见的被动式跟踪。光电式跟踪也可以称作传感器跟踪，主要是采用光敏元器件来检测太阳光的强度来判断光线是否偏离集热板的法线。视日运动轨迹跟踪在通常情况下，我们也可以称之为机械式跟踪，就是说先根据太阳与地球相对的运动轨迹，来计算或者判断出太阳的实时位置，从而计算出太阳的角度，然后通过控制部分的控制程序来实现对太阳能集热装置的角度调整，进而实现对太阳的自动跟踪。视日运动轨迹跟踪系统又可以从跟踪方式上分为两种，（1）单轴跟踪系统；（2）双轴跟踪系统。（1）单轴跟踪控制系统单轴跟踪控制系统按照布置及跟踪方式的不同可以分为以下三种：焦线南北布置，东西跟踪、焦线东西布置、南北跟踪以及倾斜布置东西跟踪，这三种跟踪方式的工作原理都是一样的，都是采用的单轴转动的工作原理，从南北方向或者东西方向进行跟踪。这种跟踪方式的优点是它的结构比较简单而且成本低，但是它同时也存在缺点，它不能使入射的太阳光线始终垂直于太阳能接收板，它的工作效率有待提高。（2）双轴跟踪控制系统双轴跟踪控制系统是从太阳的高度角以及太阳的方位角这两方面入手，对太阳实施的全方位跟踪，大体上可以分为：高度角-方位角式或极式全跟踪。1.3 控制器现状分析目前太阳的跟踪控制的主要控制器，核心完成的功能主要有光和电传感信号处理，逐日模式的确定，太阳定位计算，执行机构的驱动信号处理，位置反馈信号处理及系统保护等功能。目前国内外一般采用单片机、PLC、DSP等电子设备作为控制器核心。本课题选用的是单片机作为跟踪控制器的核心。372 太阳角度的问题在浩瀚的宇宙中，由于地球绕太阳的公转形成了地球上春夏秋冬四季的变化，以及由于地球的自转产生了昼夜的变化，这些变化是有一定的运动规律的，我们如果掌握了这一些规律，便可以实现对本次课题中提出的对太阳能利用的最大化要求，研究表明恰好太阳的直射点位置是能够反映这一规律的，太阳高度角90的地点即为太阳的直射点。首先，我们可以去假设地球是固定不动的，宇宙中的一切天体包括太阳都在一个球面上围绕着地球的地轴转动，这个假设的球体，我们可以假设称之为天球，天极也就是说延长地球的地轴线，使地轴线能够与天球相交于两点，所交的这两点我们可以称之为天极，把北天极记为PN，南天极记为PS。在这种假设下，现在以地平圈以上的半个天球来作为我们的研究对象。大量研究表明，太阳的位置是可以通过太阳本身的高度角以及太阳的方位角来表明的。图2.1中标出了太阳的高度角和方位角，以便我们更简单明了得了解高度角与方位角的定义。我们可以把太阳光的直射光线与地球表平面之间所形成夹角称之为太阳的高度角。有一个现象是固定的，就是不论在地球上的任何地点，每当日出日落时，太阳的高度角都一样是0，正午的时候太阳的高度角不论在那个地点都会是每个地区太阳高度角的最大值，正午时刻太阳正好位于地球的正南方；此外，我们可以把太阳光的直射光线在地球表平面上的投影与地球正南方向之间所形成的夹角称之为太阳的方位角。每当太阳位置偏东时太阳方位角为负，太阳位置偏西时太阳方位角为正。图2.1 太阳高度角与方位角在地球上的每一天，上午与下午太阳相对于地球的位置都是会相对于正午时刻是对称的，也就是说上午的太阳的方位角和高度角与下午的太阳方位角与高度角在数值上是相同的，但是上午与下午太阳方位角的符号是相反的。一年中太阳高度角最大的一天就是夏至的那一天，则相应的一年中太阳高度角最小的一天就是每年冬至那一天。图2.2表示不同季节的太阳轨迹。图2.2 不同季节太阳的运动轨迹太阳的高度角和方位角是会受到与当地的地理纬度，时角h以及赤纬d的影响，我们可以用来表示太阳的高度角，用字母A来表示太阳的方位角。我们可以把太阳的高度角以及太阳的方位角的计算公式表示如下： （2-1）（2-2）地理纬度（）；d赤纬（），太阳光的直射光线与赤道所在平面所形成的夹角称之为赤纬角； （2-3） （2-4）N：从一月一日开始计算的天数。h时角（），每天正午的时候太阳的时角都是为0，每隔一个小时太阳的时角会发生变化，变化大小为15，太阳的时角上午为负，下午为正。T：当地时间，24小时制。图2.3中标示出了太阳的赤纬角和时角。图2.3 赤纬角、时角3 课题设计方案3.1 课题设计目的希望能够进一步了解到太阳能作为可再生能源的有利之处，希望可以用太阳能来缓解矿石能源带来的一些环境污染，目前市场上的太阳能集热装置的安装方式无非分为固定倾斜角安装以及跟踪太阳安装，本次课题所要研究的就是通过跟踪太阳安装怎样去比固定倾斜角安装获得更多的太阳能。（1） 深层次去了解并弄懂太阳与地球相互运动轨迹的变化规律；（2） 能够学会运用单片机开发板、步进电机驱动器以及步进电动机等自动化设备；（3） 利用C语言进行程序编写，运用Protel软件对系统电路图进行描绘，最后利用Proteus软件对系统进行仿真。3.2 系统设计方案3.2.1 系统结构该系统主要包括了有STC89C52单片机作为核心的控制部分，以及由太阳能集热板，太阳能集热板的支架，集热板底座，步进电机还有减速齿轮组成的机械部分。对于机械部分来说，主要是用来实现步进电机带动太阳能集热板的转动，使太阳能集热板能够处于合适的位置，以实现太阳能利用最大化的目的。3.2.2 系统结构图本次设计的整体结构图如图3.1所示：图3.1 系统结构图STC89C52单片机是本次设计的核心，在整个系统的控制部分起核心主导作用；电源模块为是一个稳压电路，为整个系统提供电源，电动机需要12V电源供电，单片机以及其他芯片需要5V电源供电；时钟芯片是用来检测当前时间的，整个系统首先通过时钟芯片获取当前时间，如果不是处于凌晨4点到晚上8点之间，整个系统不工作。4 硬件设计4.1 78L05电源模块78L05是一种有着固定电压的稳压器，在本次课题的设计中，我们的整个系统需要12V来驱动电机，同时也需要5V来让单片机和另外的一些芯片去工作，所以我们采用78L05做了一个电源模块。此电路12V输入，5V输出。电路中所有VCC代表+5V。电源模块电路图如图4.1所示。图4.1 电源模块电路图4.2 STC89C52单片机在本次课题系统设计中，我们所采用的是STC89C52单片机开发板来实现我们对太阳能集热板的控制目的的。该单片机是新一代推出的单片机，其优点有很多，主要是有可以利用的很多种软件编程、算术运算能力比较强、功耗低、性能高、占用体积小、I/0端口丰富、成本低廉等。通过外接端口连接电路可实现对霍尔传感器检测脉冲的计数，从而计算出电机转速和里程数，还具有时间日期显示、控制数据检测与清零等众多功能。本课题设计的系统所有的电路都是基于单片机最小系统的基础上运行起来的，单片机最小系统是指能使单片机运行起来的最基础的外围电路的搭建，通常在单片机的开发中，很多功能性模块会和单片机最小系统分开设计制作，当功能模块调试完毕再和单片机最小系统连接成统一整体，这样做的好处是单片机最小系统可以重复使用，节约了开发成本和开发工作量。单片机最小系统如图4.2所示。图4.2 单片机最小系统4.3 步进电机步进电机是一种能够将电脉冲输入信号转换为相应角位移或者直线位移的一种比较特殊的执行机构，电机转动的位置以及电机的转速这些现象，它们仅仅取决于脉冲信号所有的频率及脉冲数，不会受到电机负载变化的影响，每当步进电机输入一个脉冲信号时，步进电机就会转动一个角度，我们可以把转动的那一个角度称为电机的步距角。在本次的毕设课题设计中，为了保证步进电机有足够的力量去带动太阳能集热板，我们所选用的电动机型号为L42BYGH34，它的电压为12-24V,静力矩2.2kg/cm,扭矩0.3NM，42步进电机能够满足我们整个设计的要求。我们所采用的步进电机的实物图如图4.3所示。图4.3 步进电机实物图4.4 步进电机驱动模块因为单片机是不能够直接去控制步进电机的，所以在设计中需要运用到步进电机驱动器。步进电机驱动器的功能是比较简单的，就是将它所得到的脉冲信号转换为角位移的信号输出，从而反馈给步进电机。每当步进电机驱动器得到一个脉冲信号后，它会驱动着步进电机按照之前设定好的方向去转动一个固定的角度，步进电机的运作就是根据步进电机驱动器所提供的一个固定的角度也就是步距角，一步一步运行的。本次的课题设计中，步进电机的转速是需要在一定的周期内不断进行变化运行的，那么就可以通过改变控制脉冲的频率来实现对步进电机转速的控制。在本次设计中，我们选择的是跟踪太阳的方位角，步进电机可以跟随着单片机的输出脉冲，来准确地带动步进电机工作，而且还可以通过调速来解决一天之中太阳的方位角都有所不同的问题。在本次的课题设计中，我们所选用L298N作为本次设计的步进电机驱动器，该步进电机的主要特点是它的工作电压比较高，输出的电流也比较大，L298N采用的15脚封装，它可以驱动两相步进电机，也可以驱动四相步进电机。该步进电机驱动器如图4.4所示。图4.4 步进电机驱动模块IN1-IN4对应OU1-OUT4，实现了电流的放大，这是一个应用电路。ENA控制OUT1和OUT2能否输出，当ENA为高电平的时候才可以实现控制。ENB控制OUT3和OUT4。 IN1-IN4与单片机的I/O口相连，ENA和ENB也接单片机的I/O口，程序来使能这个芯片。后面的P1是接口，就是4个引脚引出来，接入到步进电机中即可。4.5 时钟单元DS1302DS1302由以下几部分组成，由1个实时时钟和31 字节的静态RAM组成。DS1302可以简单得通过串行接口与单片机实行实时时钟/日历电路通信，DS1302可以提供秒分时，年月日的信息。单片机与DS1302之间是可以采用简单的同步串行来进行通信的,通信时仅仅需要用到三个口线: RES 复位, SCLK串行时钟，I/O 数据线。时钟电路如图4.5所示。图4.5 实时时钟模块4.6 显示模块设计液晶显示模块是可以用来显示实时的角度以及时间信息的。本次课题设计中的显示模块选择的是LCD1602作为系统的显示屏,精确到实时时间的秒。LCD1602是一种点阵型的液晶模块，可以显示数字、字母等。它的组成形式有：5X7以及5X11等点阵字符位，每一个字符都由相应的点阵字符位来显示。每位行之间有一个点距的间起到了字间距和行间距的作用，所以该元件无法显示图形。我们拿LCD与LED相比，液晶显示器(LCD)具有以下的特点：LCD1602液晶显示模块可以和单片机开发板直接接口，LCD1602的DB0DB7与单片机的P0.0P0.7连接，以便于数据的传送与接收，4管脚、5管脚、6管脚分别与STC89C51单片机的P1.0口、P1.1口、P2.5口连接，LCD1602的管脚图如图4.6所示。图4.6 液晶显示模块4.7 光照强度检测模块光照强度检测模块如图4.7所示。图4.7 光照强度检测模块PR1和PR2为光敏电阻，当光照强度越强，它们对应的电阻越小。首先A/D模块进行采样，比较AIN1(假设为A点)，AIN2（假设为B点）这两点电压。（1）当AIN1或者AIN2的电压值足够小的时候，表示当前处于黑夜，系统不工作；（2）当AIN1或者AIN2的电压值在一定较大范围之类，表明当前系统处于有光条件下，采用光电跟踪方式，进而实现之后对集热板的控制；（3）当AIN1或AIN2的电压值相差无几且数值不是很大时，当前光照强度并不是很足，此时整个系统不采用光电跟踪模式跟踪，而是采用视日轨迹跟踪方式进行跟踪。如图4.7所示，用PCF8591作为A/D转换芯片，采用IIC总线读写操作，可以将4通道模拟量输入转换为8位数字量输出。其中SCL、SDA与单片机I/O口相连，单片机通过两个I/O口模拟IIC时序，对该芯片进行操作，从而读取到采样值到单片机内部从而进行运算控制。4.8 太阳能集热板4.8.1 平板太阳能集热板目前，全球都在大力开展节能建筑的工作，平板的太阳能集热器渐渐已经被人们大力应用，平板太阳能也渐渐成为了节能建筑组成部分的核心。因为平板太阳能集热板具有外形美观的特点，此外还具有布局合理的优势，所以现在平板型的太阳能集热板对实现太阳能与建筑一体化起着很大的作用。作为一种热交换器，平板太阳能集热板是比较特殊的，它能够将太阳辐射的能量大部分都转换为热能量，提高太阳能的利用率。平板太阳能集热板的原理大体上可以概括为：当太阳光照射到集热板的吸热板上时，由于吸热板上涂有吸收层，太阳能大部分能量会被吸热板吸收，从而转换为热能便于利用。4.8.2 平板太阳能集热板优势平板太阳能集热板具有成本比较低廉、运行工作情况也比较可靠、它的结构比较简单以及比较安全可靠的优势，此外，如果把平板太阳能集热板与其他集热器相比较，平板太阳能集热板还具有吸热面积大和承压能力强的优势。目前，太阳能集热板已经广泛应用于很多工厂、学校、酒店等单位。4.8.3 集热板外壳外壳是用来对盖板、吸热板以及隔热层进行保护和固定的，在集热器中起很大作用。（1）对外壳的技术要求因为外壳的功能比较重要，所以对外壳来说，它的制作材料需要有一定的强度，有比较好的抗腐蚀性，其次也要有比较好的密封性和美观性。（2）外壳的制作材料由于对外壳的技术要求较高，太阳能集热板的外壳的制作材料就要符合一定的要求，它的通常为铝合金材料、不锈钢材料或者塑料、玻璃钢等。这些材料具有比较好的密封性。5 软件设计5.1 系统流程图5.1.1 系统整体流程图图 5.1 系统整体流程图本系统的主要工作流程为首先通过时钟芯片来判断当前时间是否处于早上4点到晚上8点之间，如果不属于，说明当前是深夜，系统不工作，处于休息状态。如果处于早上4点到晚上8点之间，系统检测当前的光照强度，如果当前光照足够强，也就是说处于大晴天的时候，则系统使用光电跟踪方式。如果是阴天或者多云的时候，该系统使用视日跟踪方式进行跟踪。5.1.2 光电跟踪流程图图5.2 光电跟踪流程图 当光照强度足够的时候，我们采用光电跟踪方式跟踪。首先通过A/D采样模块采样，然后比较A点与B点两点之间电压，当两点电压之间差距超过一定值之后，电机转动。为了防止电机不停地转动，我们设定两点之间的数字量差距为10。当A点比B点大10时，电机正转；当B点比A点大10时，电机反转。5.1.3 视日轨迹跟踪 当光照强度不够时，也就是说这一天为阴天或者多云情况下，我们就采用视日轨迹跟踪方式，根据我们的计算公式计算出太阳方位角角度，从而控制电机实现跟踪。5.2 KEIL软件简介从某种意义上说，单片机系统的核心就是对于软件进行的编程，软件程序的编写是否可靠稳定可直接影响到系统整体的效果和质量。KEIL软件不仅适用于汇编语言开发编程同样也适用于C语言编写开发，并为单片机的系统开发提供了很多功能丰富的封装函数。虽然，随着当今社会软件技术的不断发展，单片机开发技术也在不断的更新与升级。虽然各种单片机代码编程软件同样也是层出不穷，软件种类也在与日俱增，但是目前为止，还是没有一个软件能够和KEIL相媲美，KEIL软件下载已经是当下最流行的单片机编程软件，它的优势在于其功能操作比较简单而且实用，可以生成很多种不同类型的烧录文件，可供不同的选择，这个软件非常适合用于单片机的开发与利用。KEIL软件诞生于美国，经过一代又一代开发人员的努力，KEIL软件不断发展，直到今天，KEIL软件的功能更加完善，界面也更加便利美观，KEIL软件渐渐成为许多单片机开发爱好者或从业者最终的选择。本设计所有软件代码全部由KEIL软件编辑编译，图5.3为KEIL4软件界开机面图，图5.3 KEIL4软件开机界面当我们利用KEIL4软件编写好我们所需的程序之后，我们则需要将程序下载到单片机中。在下载之前也需要一系列工作，由于我们可以利用KEIL软件烧录并输出hex文件，所以只需将该hex文件烧录至单片机中即可。在我们对程序进行烧录之前，我们必须要去做一系列的准备工作。首先，我们要选择到正确的单片机型号，继而再选择合适的COM口，COM口的选择对于每台电脑来说是不同的，COM口的选择需要自行查看自己电脑的设备管理器，然后设置好下载的波特率的上下限，一般情况下默认即可，无需修改，最后打开hex文件，点击下载按钮。本次设计即利用此软件进行程序编写，程序见附录中。5.3 系统仿真本次仿真还能够反映当前准确的时间，我们可以直观地看出黑夜还是白天。黑夜的话，系统自然不工作。在整个仿真中，仿真中用灯光代替了太阳光，光敏电阻LDR1代表左侧A点，LDR2代表右侧B点，当A点的光照强度比B点的光照强度强的时候，电机正转；当B点的光照强度比A点的光照强度强的时候，电机反转；当两点光照强度相同或者两点均没有光照时（即黑夜），电机不转动，整个系统处于睡眠状态。整个系统的整体仿真图如图5.4所示。图5.4 系统整体仿真图（1） 当A点的光照强度比B点的光照强度强的时候，电机正转；电机正转仿真结果如图5.5所示。图5.5 电机正转 （2）当B点的光照强度比A点的光照强度强的时候，电机反转。电机反转仿真结果如图5.6所示。图5.6 电机反转（3） 当两点光照强度相同或者两点均没有光照时（即黑夜），电机不转动，整个系统处于睡眠状态。如图5.7所示。图5.7电机不工作，停机状态6 结论与总结6.1 论文小结本次论文主要研究的是太阳能集热装置自动跟踪太阳方位角的系统设计，主要从整个系统原理，所运用到的硬件、软件、机械结构、以及对整个系统进行编程仿真等方面开展了一系列工作：（1） 文章首先分析了太阳能集热装置的现状、应用在哪些方面以及研究的背景、意义和目的等；（2） 之后，文章详细介绍了单轴跟踪控制系统的原理，详细介绍了太阳的方位角、高度角、赤纬角、时角等，特别是对于太阳方位角的计算方法进行了详细的描述，也对涉及到时角、高度角、赤纬角的计算方法进行了一系列的描述。（3） 按照设定好的机构模型进行硬件设备的选型，对运用到的STC89C52单片机，步进电机驱动器以及步进电机的一系列原理进行了详细的介绍；（4） 设计并绘制整个系统流程图，用Keil uVision编写程序，在Proteus软件中实现整个系统的简易仿真。6.2 双轴跟踪系统与单轴跟踪系统单轴跟踪控制系统从南北方向或者东西方向对太阳进行跟踪，而双轴跟踪控制系统是从太阳的高度角和方位角两方面实现对太阳的全方位跟踪。单轴跟踪方式的优点是它的结构比较简单而且成本比较低廉，但是它同时也存在缺点，它不能使入射的太阳光线始终垂直于太阳能接收板，它的工作效率有待提高。双轴跟踪方式是它的工作效率较高，但是结构比较复杂，对于双轴跟踪系统的设备维护会比较麻烦，投资相对于单轴跟踪系统会高出很多。目前关于太阳自动跟踪装置的跟踪器有很多，有的采用单轴跟踪，有的采用双轴跟踪，各有各的优势，我个人觉得这个应该具体问题具体分析，从实际情况出发去考虑应该选用何种跟踪方式会更加简单便利而且更加有效。6.3 本次设计的不足本次系统设计只是从太阳的方位角单方面入手，是一个实现对太阳自动跟踪的单轴跟踪系统，如果要设计出双轴跟踪系统，我们则需要从太阳的方位角以及太阳的高度角两方面入手。针对只从方位角出发的单轴跟踪系统，可以选取最佳高度角对太阳能集热板进行固定安装。但是不同季节太阳的高度角是会有变化的，比如夏季，太阳的高度角偏向于90度，冬季的时候，太阳的高度角会偏向于0度。可是按照大量数据调查成果显示，太阳的最佳高度角与所测地理位置的当地地理纬度差不多是相等的，所以，本设计所设计的根据太阳方位角的单轴跟踪系统在安装时，可以把集热板的高度角调到与当地地理纬度相等的角度。在本次毕设的过程中，我组另外一位同学就是从太阳的高度角出发，对太阳自动跟踪装置进行研究，我想如果把我们俩的方案或者思想结合，应该就能完成双轴跟踪系统的设计。 参考文献1黄晨主编.建筑环境学.机械工业出版社.2007.17-612周令琛；王晓伟.太阳能发电最大功率点跟踪装置的设计与实现.上海第二工业大学学报.2009.176-1823余雷;王军;王新;张耀明.关于不同单轴跟踪方式的对比分析.太阳能学报.2011.426-4324窦伟;许洪华;李晶.跟踪式光伏发电系统研究.太阳能学报.2007.169-1735郑小年;黄巧燕.太阳跟踪方法及应用.能源技术.2003.149-1516杨欢军;姜清海;陈峰;郭金基;陈海;隆志军;谢观健.基于阳光自动跟踪控制的光伏阵列设计及应用.机电工程技术.2010.41-437陈维;李戬洪.太阳能利用中的跟踪控制方式的研究.能源工程.2003(3)8左云波;徐小力;白廷柱;乔道鄂.全天候太阳方位跟踪控制系统的设计.可再生能源.2011.86-899刘四洋;伍春生;彭燕昌;许洪华.主动式双轴太阳跟踪控制器.可再生能源.2007.69-7210王擎宇;龚仁喜;李畸勇;俸昭合.三维电子罗盘在太阳双轴跟踪系统角度测量中的应用.电测与仪表.2013(9)11袁汇江;张学梦.双轴光伏跟踪机械系统设计.潍坊工程职业学院学报.2013(4)12向欢;匡迎春;姚帮松;曾洋泱;刘新庭.一种新型太阳能光电自动跟踪系统.湖南农业大学学报（自然科学版）.2013(1)13陈玉洁;马西沛;赵佳庆;王士涛.时控法光伏发电智能追日系统的研究.机械设计与制造.2013(9)14李应生;孔银昌.偏微分型光伏发电自动跟踪控制系统的研究.电源技术.2013(8)15李永霞;李战;刘畅;兰天;黄盛.基于STC单片机的太阳能电池板自动追日系统.计算机应用.2013(z2)16曾利霞.基于视日运动轨迹的双轴太阳跟踪系统的研究.湖北工业大学.2012附 录附录1 电路图附录2 主程序#include #include delay.h#include LCD1602.h#include DS1302.h#include step.h#include PCF8591.h#include timer0.hextern uchar Flag_1s; /1s标志位int advalue1 = 0; /光敏电阻1int advalue2 = 0; /光敏电阻2sbit ENA = P14; /驱动使能控制sbit ENB = P15; /驱动使能控制void main()SYSTEMTIME CurrentTime; /申明一个实时时钟结构体LCD_Initial();/LCD初始化Initial_DS1302(); /初始化实时时钟GotoXY(0,0); /光标定位Print(Date: ); /显示GotoXY(0,1); /光标定位Print(Time: ); /显示Init_timer0(); /初始化定时器while(1)DS1302_GetTime(&CurrentTime); /读取当前时间DateToStr(&CurrentTime); /日期转换成字符格式TimeToStr(&CurrentTime); GotoXY(6,0); /光标定位到第6列，第0行Print(CurrentTime.DateString);/显示日期GotoXY(6,1); /光标定位到第6列，第1行Print(CurrentTime.TimeString);/显示时间if(CurrentTime.Hour4)&(CurrentTime.Hour50)&(advalue250) /表示是阳光好if(advalue1advalue2)&(advalue1-advalue2)10)/如果A点光照大于Bstep_forward(); /电机正转，太阳能加热板左偏if(advalue1advalue2)&(advalue1-advalue2)0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_SetProtect(bit flag) /是否写保护if(flag)Write1302(0x8E,0x10);elseWrite1302(0x8E,0x00);void DS1302_SetTime(unsigned char Address, unsigned char Value) / 设置时间函数DS1302_SetProtect(0);Write1302(Address, (Value/10)Second = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Time-Minute = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time-Hour = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time-Day = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);Time-Week = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH);Time-Month = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR);Time-Year = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);void DateToStr(SYSTEMTIME *Time)Time-DateString0 = Time-Year/10 + 0;Time-DateString1 = Time-Year%10 + 0;Time-DateString2 = -;Time-DateString3 = Time-Month/10 + 0;Time-DateString4 = Time-Month%10 + 0;Time-DateString5 = -;Time-DateString6 = Time-Day/10 + 0;Time-DateString7 = Time-Day%10 + 0;Time-DateString8 = 0;void TimeToStr(SYSTEMTIME *Time)Time-TimeString0 = Time-Hour/10 + 0;Time-TimeString1 = Time-Hour%10 + 0;Time-TimeString2 = :;Time-TimeString3 = Time-Minute/10 + 0;Time-TimeString4 = Time-Minute%10 + 0;Time-TimeString5 = :;Time-TimeString6 = Time-Second/10 + 0;Time-TimeString7 = Time-Second%10 + 0;Time-DateString8 = 0;void Initial_DS1302(void)unsigned char Second=Read1302(DS1302_SECOND);if(Second&0x80) DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,0);#endifLCD1602.h#ifndef LCD_CHAR_1602_2005_4_9#define LCD_CHAR_1602_2005_4_9#include /Port Definitions*sbit LcdRs= P27;sbit LcdRw= P26;sbit LcdEn = P25;sfr DBPort = 0x80;/P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口/内部等待函数*unsigned char LCD_Wait(void)LcdRs=0;LcdRw=1;_nop_();LcdEn=1;_nop_();/while(DBPort&0x80);/在用Proteus仿真时，注意用屏蔽此语句，在调用GotoXY()时，会进入死循环， /可能在写该控制字时，该模块没有返回写入完备命令，即DBPort&0x80=0x80 /实际硬件时打开此语句LcdEn=0;return DBPort;/向LCD写入命令或数据*#define LCD_COMMAND0 / Command#define LCD_DATA1 / Data#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 / 清屏#define LCD_HOMING 0x02 / 光标返回原点void LCD_Write(bit style, unsigned char input)LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0;_nop_();DBPort=input;_nop_();/注意顺序LcdEn=1;_nop_();/注意顺序LcdEn=0;_nop_();LCD_Wait();/设置显示模式*#define LCD_SHOW0x04 /显示开#define LCD_HIDE0x00 /显示关 #define LCD_CURSOR0x02 /显示光标#define LCD_NO_CURSOR0x00 /无光标 #define LCD_FLASH0x01 /光标闪动#define LCD_NO_FLASH0x00 /光标不闪动void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode);/设置输入模式*#define LCD_AC_UP0x02#define LCD_AC_DOWN0x00 / default#define LCD_MOVE0x01 / 画面可平移#define LCD_NO_MOVE0x00 /defaultvoid LCD_SetInput(unsigned char InputMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);/移动光标或屏幕*/*#define LCD_CURSOR0x02 #define LCD_SCREEN0x08#define LCD_LEFT0x00#define LCD_RIGHT0x04void LCD_Move(unsigned char object, unsigned char direction)if(object=LCD_CURSOR)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x10|direction);if(object=LCD_SCREEN)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x18|direction);*/初始化LCD*void LCD_Initial()LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); /8位数据端口,2行显示,5*7点阵LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); /开启显示, 无光标LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); /清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); /AC递增, 画面不动void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x);if(y=1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40);void Print(unsigned char *str)while(*str!=0)LCD_Write(LCD_DATA,*str);str+;/*void LCD_LoadChar(unsigned char user8, unsigned char place)unsigned char i;LCD_Write(LCD_COMMAND,0x40|(place*8);for(i=0; i8; i+)LCD_Write(LCD_DATA,useri);*/#endif（3）PCF8951.h#ifndef _PCF8591_H#define _PCF8591_H#include reg52.h#include intrins.h/定义AD转换通道 #define CHAN0 0x00#define CHAN1 0x01#define CHAN2 0x02#define CHAN3 0x03#define somenop _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit SDA = P21;sbit SCL = P20;void iic_start(void) SDA = 1; _nop_(); SCL = 1; somenop; SDA = 0; somenop; SCL = 0;void iic_stop(void) SDA = 0; _nop_(); SCL = 1; somenop; SDA = 1;void iic_ack(bit ackbit) if(ackbit) SDA = 0; else SDA = 1; somenop; SCL = 1; somenop; SCL = 0; SDA = 1; somenop;bit iic_waitack(void) SDA = 1; somenop; SCL = 1; somenop; if(SDA) SCL = 0;iic_stop();return 0; else SCL = 0;return 1; void iic_sendbyte(unsigned char byt) unsigned char i; for(i=0;i8;i+) if(byt&0x80) SDA = 1;else SDA = 0;somenop;SCL = 1;byt = 1;somenop; SCL = 0; unsigned char iic_r
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号