太阳能电池板自动跟踪系统设计【自动化毕业论文开题报告外文翻译说明书】.zip
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自动化毕业论文开题报告外文翻译说明书
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目 录摘 要IAbstractI1 绪 论11.1 课题背景11.2 太阳能资源概括11.3 太阳能的几个优点11.4 提高太阳能利用率的方法21.5国内外对于太阳能发电技术的研究现状21.6 本课题设计的基本思路32总体方案设计42.1 系统的框图42.2系统工作大体思路43硬件电路的设计53.1 STC12C5A60S2单片机53.2 光敏电阻电路53.3 控制舵机电路73.4 LCD1602电路103.5 时钟电路123.5 晶振电路与复位电路144软件部分设计164.1 程序流程图164.2 主函数164.3 ADC初始化174.4 液晶初始化184.5 DS1302初始化184.6 PWM中断初始化184.7 AD转换194.8 舵机的偏转控制194.9 按键和显示子程序见附录205结论与展望21参考文献22附录24显示控制24按键的控制32总电路图39致 谢40太阳能电池板自动跟踪系统设计摘 要面对日益严峻的资源能源紧缺问题以及亟待解决的环境污染问题，我们把目光转向太阳能这种清洁可靠绿色环保的能源，为了能够使太阳能更加有效的被我们利用，自动跟踪太阳的系统越来越多的出现在我们的日常生活中，本文设计了一种基于STC12C5A60S2单片机的双轴太阳能自动跟踪系统，设计的系统使太阳能电池板始终对着太阳，从而达到最大的利用效率，利用光敏电阻采集光照强度，通过控制舵机实现对太阳能的精确跟踪，自动跟踪太阳的机械和控制系统，使太阳能电池板能随太阳光线的移动而转动使太阳能电池板垂直于入射太阳光。整个跟踪系统结构简单、运行可靠、成本低廉，能很好地视日追踪储存太阳能用来发电，有广泛的应用前景。关键词：太阳能能源；单片机；双轴追踪； 光敏电阻；舵机控制IDesign of sola tracking system based on MCUAbstractSolar energy as a kind of green renewable energy, inexhaustible, mining resources is the human must. In order to better use of solar energy, more and more applied in the automatic tracking system life, resources are facing the increasingly serious problem of energy shortage and environmental pollution problems, we turn to the clean and reliable solar green energy, in order to make solar energy more effective by our use of solar automatic tracking system more and more appear in our daily life, this paper designed a kind of automatic tracking system double shaft solar energy based on STC12C5A60S2 MCU, the system design of the solar cell panel is always facing the sun, so as to achieve the most efficient use of the light intensity using photosensitive resistance acquisition, by controlling the actuator can realize accurate tracking of solar energy, mechanical and control system of automatic tracking of the sun, the solar panel can move with the suns rotation the solar panels perpendicular to the incident light from the sun. The whole tracking system is simple in structure, reliable in operation and low in cost. It can be used to track the solar energy to generate electricity. It has a wide range of application prospects.Key words: solar energy ; micro control unit ;double axes controller; photosensitive resistance; The steering gear;1 绪 论1.1 课题背景近来社会经济发展迅速，科学技术日新月异，能源因素越来越成为约束人类文明发展的重要因素，成为经济文明发展以及社会进步的根源。反观现在社会发展在能源使用方面问题日益突出。化石能源等传统型能源总量在持续减少，消耗殆尽，并且我们现在的发展是以牺牲环境为代价的不可持续性发展，造成了很严重的社会性问题，如温室气体大幅度增多，海平面上升等温室效应现象。不过好在人们已经开始不认可到这种以牺牲环境为代价的发展方式，环保清洁高效的能源利用理念也越来越深入人心。地球上最大的清洁能源是太阳能,随着科学技术在太阳能应用方面的发展，人们高效的利用太阳能的愿望不再遥远，使人类在面临日渐紧缺能源的威胁下感到不少欣慰。传统能源燃烧产生二氧化碳等温室气体，如果燃烧不充分还会残留大量对环境有害的污染物。中东地区一直是化石能源富足的地区，对于能源的争夺造成了此处长年累月的战乱，这里的人们并没有因为能源的富足而过剩好日子。这一切都告诉我们，现在地球上剩下的传统化石能源已经不多了，寻求最新的可再生能源是关乎长期发展的重要任务。开发好并利用好太阳能，对保护人类环境、节约社会能源以及促进经济发展有很重要的作用。1.2 太阳能资源概括地球上最大的清洁能源就是太阳能，并且地球上绝大部分能源归根究底是来自太阳的。即使是煤炭,石油这些化石能源，它们也是由千百万年以前死去的动植物存储下来的太阳能形成的。全世界上一年所用的各种能量加起来也只达到太阳照射到地球表面热量的万分之一，由此见得绝大部分的太阳能都没有被我们利用到，人类放着大好的太阳能资源不用继续去向地底寻找传统的化石能源。因此太阳能的潜力巨大，能源资源丰富，应用前景一片光明。而相对于日益枯竭的化石能源来说，它们是用一点少一点，以目前消耗能源的速度来看总有一天我们会用完地球上所有的化石能源。因此，太阳能是我们未来能源的首选。为了更好的发展，人类必须抓紧搞科研攻克对太阳能利用技术的瓶颈，对其加以有效的利用。对太阳能的利用有光伏利用、光热利用与光化利用三种不同的形式，而光伏利用在近期世界范围内有很大的发展。1.3 太阳能的几个优点地球上最大的清洁能源就是太阳能，人类如果能掌握高效利用太阳能的方法，那么人类将不会面临能源危机与环境污染危机。太阳能有以下几个优点：(1) 储量的“无限性”，太阳的寿命太长相对于人类文明来讲至少还有40亿年，而人类社会的存续时间与太阳可持续供能的时间相比微不足道。所以人们根本不用考虑到哪天我们会把太阳能用光掉这个问题。太阳可源源不断供给地球能源的时间近近似约等于是无限。这就是太阳能优于其他化石能源的主要原因。太阳能具有储量的“无限性”，根本不用担心哪天我们会把太阳能用光。(2) 太阳能普遍存在于地球的各个地方，即使处于不同的地理位置，不同的时区，即使气候条件差异明显，可能会导致太阳光照条件有较大差异，太阳光照不均匀，光照时常不固定。但是相对于其他化石能源这类消耗类能源来说，只要科学技术允许，人类就可以就地利用太阳能来满足生活生产的需要。正是这一点就为一些资源贫瘠，常规能源短缺的国家和地区提供了解决当地能源问题的方案。在这个星球上，无论哪里都有太阳能，都可以开发利用，而且每家每户都可以独立使用，对于一些基础设施不是很好的偏远地区更具有利用价值。太阳能源的普遍性可是比化石能源地域性分布更具有公平性，应用前景更广阔。(3)目前最环保绿色的的能源，利用太阳能不会有任何污染环境物质的产生。太阳能像风能、潮汐能地热能一样都是极其清洁绿色的能源，其开发利用时几乎不产生任何污染，之前燃烧化石能源带来的种种环境污染问题还未得到补救，此时利用太阳能源可以很好的缓解由于燃烧化石能源所带来的种种污染问题，可以减少温室效应和大气污染，加之其储量的无限性，是人类理想的替代能源。我们可以从两个方面来看经济性利用能资源的前景。首先是取之不尽，用之不竭，并且在使用太阳能上没有收到任何的限制，其二是伴随着科技日新月异的发展，我们对太阳能开发利用的技术会取得重大突破，到时候即便是高额的基础设施建设，我们利用太阳能来发电的总体成本也会越来越低，这时太阳能的经济性将会更明显，比开采煤矿更加便宜。1.4 提高太阳能利用率的方法加大照射在太阳能电池板表面的光照强度，扩大太阳能电池板收太阳光照部分的表面积，减少电池板对外的热辐射以及一些不必要的浪费。对于增大太阳能电池板所接收的光照强度我们可以采取集中照射方法，将太阳光线通过一些凹透镜聚焦集中于一个位置即电池板区域。就像奥运会采用太阳光照直接点燃火炬一样。另外使电池板能时刻垂直于太阳入射光线无疑也是非常有效的利用太阳能的方式。除此之外，我们还可以从电池板内部的化学结构入手，提高其自身的转换效率还有电池充放电效率，并考虑如何减少向外辐射而散失掉的不必要的热量。在植物界，我们都知道向日葵会追踪太阳的方向而吸收太阳能，给与我们的其实电池板可以在电机的帮助下实现视日追踪就像向日葵一样时刻追踪太阳入射光线，这样能使利用太阳能的效率大大提高。1.5国内外对于太阳能发电技术的研究现状在太阳能发电技术层面上，我国一直落后于西方发达国家。有一定的历史原因，西方国家的发展理念和人民环保的意识比我国先进很多。在太阳能跟踪方面，我国在90年代研究单轴太阳能跟踪系统，完成了东西方向的跟踪，但是南北方向还是得通过手动。近年来，虽然我国的光伏产业迅速发展，硅的产量居于世界第一的水平，但是对于发电技术的研究，技术难题的攻关还是存在许多问题。反观国外，美国又推出了新型的太阳能跟踪系统，通过控制电机完成对太阳的跟踪，而且结构十分紧凑，从而进一步发展了跟踪器的。作为技术发展和产业的技术支撑，国外太阳能技术发展领先的国家如日本、美国、德国等，都建立了国家级的公共测试平台，而我国在这方面还有很大差距，需要建立具有国际水平的测试评估机构，开展从电池、组件到系统的全方位测试。太阳能光伏发电是太阳能利用的一个重要途径，逐步实施国家西部大开发政策，实施“光明工程”，使太阳能发电技术取得了很大进展。最近一些几瓦到几百瓦的小型和中等规模的光伏发电应用也出现在生活中，如太阳能交通警示灯，太阳能广告牌在高速公路上，太阳能路灯等。虽然中国的太阳能发电有相当程度的改善，但大规模推广的应用还有很大的距离。随着技术的进步，光伏发电系统的成本将会越来越低，性能会越来越好，应用领域将会越来越广泛。国家发改委，国家能源局下发了能源技术革命创新行动计划，推进新型高效太阳能电池产业化关键技术，高效低成本晶体硅电池产业化技术等关键技术，我国未来定会走在太阳能利用率高的国家的前列，我国太阳能利用前景越来越光明。现在，跟踪太阳的方法有很多，大部分采用以下两种方式：（1）光电跟踪方式（2）根据太阳的运动轨迹跟踪即所谓的视日追踪模式。这俩种模式各有有优缺点。1.6 本课题设计的基本思路对单片机时钟的时间和日期的进行控制编程，从而确定电池板在适当的时间内工作与休息，从而减少不必要的浪费，太阳的光照强度由光敏电阻检测和使用的单片机相比，并且我所选用的光敏电阻是两面性。单片机主要根据AD转换的数值判断光照强度，通过上面两个光敏电阻之和与下面两个光敏电阻之和比较，如果差值大于10则系统可以转动。阴雨天气的追踪情况则没有被我纳入考虑范围，故该系统设计不能满足阴雨天气的要求。微处理器则根据光的强度控制两个电机的工作对太阳光照方向进行追踪，使得太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，进而达到最有效利用太阳能的效果。我对系统的设计要求是经济实惠、结构简单、性能安全可靠。使系统结构尽可能的简洁，避免过于复杂和昂贵，要便于安装和维护。为了使系统适应长时间工作的要求，我选用抗干扰性强的执行元件，使系统平稳运行。202总体方案设计2.1 系统的框图图2.1系统框图2.2系统工作大体思路在单片机时钟提空的时候使用，通过编程控制LCD1602的显示并修改时间，从而达到使系统在白天工作晚上休息的效果。通过按钮可以调节时间并在液晶显示屏上显示。以正方形方式摆放在四个方向上的四个光敏电阻在接受光照射时，将光强传输到单片机，单片机将光强这种光信号转化为电信号。再通过AD转换器比较具体值的大小并在LCD1602上显示。单片机主要根据AD转换的数值判断光照强度，通过上面两个光敏电阻之和与下面两个光敏电阻之和比较，如果液晶屏上显示的差值大于10，然后由微处理器控制的伺服控制旋转的太阳能电池板上升或下降直到显示的差值低于10，同样的，左右转动也是如此，之所以保留误差值在10，是保持系统不至于过于敏感，10这个数值是经过试验得到的合适大小的数值。既使得机械部分的舵机不用持续快速转动又增强了系统的稳定性，延长整个系统的寿命，实际运用到生产生活领域中也更具有意义。3硬件电路的设计3.1 STC12C5A60S2单片机图3.1 STC12C5A60S2单片机实物图选择原因：该单片机相较于普通的51单片机有众多优点，这也是我选择此单片机的原因。它是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，能够高速率运转，以超低的功耗与超强抗干扰的优质特性出众，是新一代8051单片机，但速度快很多倍。在相同晶振下，它比51单片机要快很多，可以保证系统运行更快。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。有1K内部扩展RAM，有WATCH_DOG。它还有有PWM功能并可以直接控制舵机启动停止，比51单片机多两个定时器。自身带有内部AD转换，不需再焊接AD转换芯片，方便简单，节省成本，经济实惠。l IE寄存器中断允许寄存器，它既有、可以按照字节地址寻址又可以按照位寻址。其它位置的开关全部是关闭的直到中断寄存器打开全局开关。12C单片机的6位就是AD中断允许位。l IP、IPH寄存器IP：中断优先级设置寄存器低，地址：B8H，复位值00H。IPH:中断优先级设置寄存器高，地址：B7H，复位值00H。IP.5和IPH.5位AD中断优先级控制位。l 脉宽调节模式（PWM）脉冲宽度调制利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的一种，在测量，通信等多个领域都有着广泛的应用。它响应快速，控制方式简单，在电力电子技术中十分重要，PWM波形中个脉冲的幅值相等，又可以分为单极性与双极性控制俩种模式。3.2 光敏电阻电路四个光敏电阻被我以正方形分布置于太阳能电池板上，电阻与10uf的电容并联，光敏电阻一端接P1口并接一个10k的电阻接地，其中电阻起分压作用，另一端接电源。下方电路图：图3.3光敏电压采样电路1.光敏电阻的结构与工作原理： 光敏电阻又叫光导管，它的工作原理是基于光电导效应的，也就是无光照射时，光敏电阻具有很高的阻值，当有光照射时，光电子的能量大于材料带宽度，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，激发出可以导电的电子空穴对，使电阻降低。当光线照射停止时，自由电子失去能量与空穴结合，失去导电性，阻值变高。无光照射时显示出高阻态；有光照射时，电阻值迅速减小，在金属电极两端的光敏电阻增加，包括通过电流，适当的光辐射波长，电流会随着光强度的增加而减小，并实现光电转换。光敏电阻的结构也比较简单，图3.4（a）光敏电阻是由金属封装的硫化镉构成。我将一层薄的半导体物质涂在玻璃板的表面上构成整个系统的光导层用来对照射进来的太阳光线反应，再将引出线端和半导体端的金属电极连接。图3.4光敏电阻结构(a)光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图光敏电阻的电极一般采用梳状图案，在光导层范围内透射率最大，原因在于该部分漆膜的存在使得局部太阳光线透射率很高。如图3.4（b）所示。 2. 光敏电阻的主要参数光敏电阻通常是由一些特殊的材料制成，由于制作材料的特性，也就是当它被特定波长的光照射时阻值发生明显变化。光敏电阻有以下主要的参数：（1）温度系数，有的光敏电阻对温度改变阻值变化也很明显。灵敏度是反映光敏电阻有光照射与无光照射俩种情况下阻值的相对变化。还有不同材料的光敏电阻对不同波长的光有不同反应叫做光谱响应。 （2）光敏电阻在有光照射条件下，再加上外加的电压，此时产生的电流就是光电流，外加电压除以光电流得到的就是光电阻，同样的暗电阻就是在没有光照情况下电压与电流之比。 3. 光敏电阻的基本特性（1）伏安特性是指在特定的光照强度下，通过光敏电阻的电流和外加于光敏电阻两端的电压的关系。在一定的电压范围内，光敏电阻的伏安特性曲线是一条直线。（2）光照特性是光敏电阻在收到特定波长的光线照射下，流经光敏电阻的电流与俩端电压的关系，一般来说是非线性的。 (3) 光敏电阻对不同波长的入射光有不同的反应，光谱特性是光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系。（4）由于制成光敏电阻的材料不同，不同材料的光敏电阻的时间常数和频率特性和材料有很大的关系。光敏电阻的光电流有一定的惰性在某个区间范围内，光照强度变化不能引起流经光敏电阻电流的改变。存在大部分的光敏感电阻时间常数比较大，这是一个缺点。光敏电阻的优点是具有良好的光谱特性，能承受大电流，灵敏度很高，使用年限长久，体积小，得到了广泛的应用。4、性能与特点：环氧树脂封装，体积小，响应快，可靠性好，灵敏度高，具有良好的光谱特性。3.3 控制舵机电路3.3.1 PWM信号定义PWM 信号为脉宽调制信号，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的。HG14-M 舵机采用传统的PWM 协议是这个过渡时期的产物，优缺点一目了然。产业化、成本低、旋转角度大是主要的优点，缺点是控制采用PWM 格式比较复杂。 因为它是数字型的舵机，所以对PWM 信号的要求低：（1） 无需接收一致的CPU的指令，消除疲劳程度；（2） 具有自锁位置和位置跟踪等功能；图3.5 PWM控制信号PWM 格式要注意几点：（1） 上升沿最少为0.5ms，为0.5ms-2.5ms 之间；（2） HG14-M 数字舵机下降沿时间采用0.5ms；3.3.2 PWM 信号控制精度制定我们采用的是STC12C5A60S2，它的数据分辨率为256，那么通过舵机极限参数实验得到应该被划分为250 份。0.5ms-2.5ms 的宽度为2ms = 2000us。2000us250=8us所以：PWM 的控制精度为8us，我们控制舵机转动与定位可以以8uS 为单位递增。舵机可以转动185 度，那么185 250=0.74 ，则：舵机的控制精度为0.74 度。1DIV = 8us ; 250DIV=2ms。时基寄存器内数值是：（#01H）01 -（#0FAH）250。共185 度，分为250 个位置，每个位置叫1DIV。则：185250 = 0.74 度/ DIV。PWM 上升沿函数： 0.5ms + NDIV。0us NDIV 2ms。0.5ms 0.5ms+NDIV 2.5ms。3.3.3 HG14-M 舵机的位置控制方法舵机的转角达到185 度，因为是采用8 位CPU 控制，因此控制精度最大为256 份。经过实际测试有误差，分了250 份。将0185 分为250 份，所以每份0.74 度。控制所要的PWM 宽度为0.5ms2.5ms，宽度为2ms。2ms250=8us；所以：PWM 信号= 1 度/8us。3.3.4 HG14-M 舵机的运动协议图3.10图3.6舵机舵机的转动方向为:逆时针是正转对应N 值N=#00H，=0度N=#F5H，=180 度舵机的转动方向为:逆时针为正转1 N 245运动时舵机具有抗抖动性好、线性度高以及达到极限位置时不会偏离目标。3.3.5 电路图图3.7舵机电路图3.4 LCD1602电路3.4.1显示特性用的是5V电源电压，使用寿命长、可靠性度高，并且内置了192种字符（160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符），它的显示方式是STN，正显，驱动方式是1/16DUTY，1/5BIAS视角方向：6点，并且背光方式：底部LED3.4.2物理特性图3.8物理特性3.4.3 接口定义表1 接口定义管脚号符号功能1Vss电源地（GND）2Vdd电源电压（+5V）3V0LCD驱动电压（可调）4RS寄存器选择输入端，输入MPU选择模块内部寄存器类型信号：RS=0，当MPU进行写模块操作，指向指令寄存器；当MPU进行度模块操作，指向地址计数器；RS=1，无论MPU读操作；R/W=1写操作5R/W读写控制输入端，输入MPU选择读/写模块操作信号：R/W=0 读操作；R/W 写操作6E使能信号输入端，输入MPU读/写模块操作信号：读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿有效7DB0数据输入/输出口，MPU与模块之间的数据传送通道；4位方式通讯时，不使用DB0-DB38DB19DB210DB311DB412DB513DB614DB715A背光的正端+5V16K背光的负端0V3.4.4 电路图图3.9 LCD液晶显示电路3.5 时钟电路 1. DS1302简介：DS1302是时钟芯片，DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片，有计时的作用。和我们生活中的电子表相差不多，我们通过按钮用STC12C5A60S2往DS1302里面设置时间，在实时显示时间中的应用，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。再用单片机从DS1302中读取时间，并在LCD液晶上显示这样就实现一块电子表的功能了。2. DS1302封装及引脚分布：从图1和图2我们看到DS1302有直插式和贴片式封装的，有八个管脚。介绍如下：图3.10引脚图 晶振的GND 和VCC两个脚不用解释了，RST引脚的操作非常简单，它是高电平工作低电平复位，低电平时芯片工作。3. DS1302的特点：它可以对对秒、分钟、小时、月、星期、年的计数。具有 RAM（额外数据暂存寄存器），掉电丢失。存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。通过三引脚控制I/O引脚传输工作电压：2.0-5.5V，读写时钟寄存器或内部RAM(31*8 位的额外数据暂存寄存)可以一次读写单个字节或者一次读写多个字节，可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。4. 开发板电路图：图3.11时钟电路图从电路图中我们可以看到，RST引脚接STC12C5A60S2的P3.4引脚，SCLK时钟引脚接STC12C5A60S2的P3.2引脚，IO引脚接STC12C5A60S2的P3.3引脚。2.时序与数据读写:对于芯片而言，读写芯片数据时，要先进行写操作才能进来读操作，不能乱，写入和读取数据是最重要的。高低电平随时间的变化叫做时序。5. 往芯片里写数据:芯片只识别0和1，我们只要在一定的时间改变控制线置为高电平或拉为低电平就使芯片识别0或1。图3.12信号图RST引脚低电平有效，所以给它在芯片复位后低的水平，无法正常工作。因此引脚高功率，该芯片可以正常工作，需要我们写操作RST引脚设置为高。看看时钟SCLK引脚和IO引脚。写入图表中的数据是由在图表的上升沿一个黑色箭头表示。我们把SCLK引脚低就DS1302可以写为二进制数据，然后写一个二进制数据的IO端口，数据应该在需要拉高SCLK时钟线发送到DS1302。应当指出的是：在写入数据时读出和写入之后写入低，高。读取和写入时，先写地址，然后写入数据。3.5 晶振电路与复位电路石英振荡器的简称是晶振，英文名Crystal，石英晶体振荡器是短的，晶振又分为俩种，有源和无源。晶体振荡器分为主动和被动俩种。晶振是为单片机提供时钟的，单片机工作的最小时间计量单位就是由这个晶振决定的，常用的就是6MHZ的和12MHZ的。其作用是产生振荡电流电路发出时钟信号。晶振电路是时钟电路中最重要的部分，提供基准频率，没有这个时钟也就没有意义。复位电路是保证计算机系统稳定、可靠的电路工作是复位电路的重要组成部分，复位就是让单片机从程序的最初开始重新运行，就像电脑的重启一样，它可以是单片机的程序计数器清零。图3.13复位电路与晶振电路图4软件部分设计4.1 程序流程图图4.1软件流程图利用时钟芯片提供时间，提供的时钟芯片，可以根据自己的需要设置的时间，假定设置时间在六点至十七点，单片机工作，其余时间都不工作。那么当单片机开始工作时，四个以正方形方式摆放在电池板下方的光敏电阻开始采集来自四个方向设入的太阳光光线，并发送给单片机。单片机利用自带的AD模块将光强这种模拟量转换数字量显示在液晶屏上。通过上面2个光敏电阻和以下2个光敏电阻之和比较，只有在差值大于等于10，单片机才会控制机械部分的伺服控制面板向上或向下转动，之所以控制数值10为误差允许值，是不让系统太过敏感降低系统旋转频率。10这个差值也是经过实验得出的合适的数值大小。液晶显示的时间、光照强度和系统的角度。我设计的系统首先进行的是ADC的初始化下一步在初始化液晶屏显示器，然后是时钟芯片DS1302的初始化和PWM初始化。这些初始化工作完成后，单片机开始进行AD转换并根据上述差值以10为分界点开始控制太阳能电池板的上下与左右的偏转，最后是显示控件和一个按钮控件。所有的程序都将在下文中给出。4.2 主函数void main(void) InitADC(); /ADC初始化 InitLcd_LCD1602(); /液晶初始化ds1302_init(); /DS1302初始化chushihua(); /PWM中断初始化while(1) readtime(); if(shi*60+fen)=(shi_*60+fen_)&(shi*60+fen)(guangmin_2+guangmin_3)/*一侧两个光照强度相加和另一侧两个光照强度相加值比较*/ b+;/舵机转动 if(b140)b=140; if(guangmin_2+guangmin_3)-10)(guangmin_0+guangmin_1) b-;/舵机转动 if(b(guangmin_3+guangmin_0) d-;/舵机转动 if(d(guangmin_1+guangmin_2) d+;/舵机转动 if(d170)d=170; 4.9 按键和显示子程序见附录 5结论与展望本设计实现了自动跟踪太阳的功能，达到了有效跟踪太阳光照射方向并发电的终极目标。系统在我自己设定的时间内追踪太阳光的位置，通过将光信号转换为电信号在液晶屏上显示出太阳光照的强度。在整个实物操作过程中遇到了一些问题，是因为软件编程方面的错误与疏忽，系统经常会出现很小的错误和混乱。经过逐一排查解决，原因是光度强度过大，光源不是很稳定，导致整个太阳能追踪系统也不稳定。因此，我所选用的光敏电阻是两面性，通过上面两个光敏电阻之和与下面两个光敏电阻之和比较，如果差值大于10可以转动，让系统稳定。阴雨天气的追踪情况则没有被我纳入考虑范围，故该系统设计不能满足阴雨天气的要求。实物图：图5.1实物图图5.2实物图22参考文献1狄丹. 太阳能光伏发电是理想的可再生能源J. 华中电力 2008(05) 2赵玉剑,范修荣.单片机与PC串行通信的实现J. 机电产品开发与创新 2008(05) 3李子莹.太阳能路灯自动跟踪系统的研制J. 机电产品开发与创新 2008(05) 4黄瑛,孙志锋,孙晓东,邱炜.基于Delphi及Spcomm控件实现的单片机与PC机串口通信J. 电工技术 2008(07) 5万里瑞.太阳能电池自动跟踪系统的设计J. 机械工程与自动化 2008(03) 6梁勇,梁维铭.太阳能任意方位跟踪系统设计J. 电测与仪表 2008(05) 7 许守平,李斌,马胜红.槽式太阳能热发电跟踪控制系统的研究J. 计算机测量与控制 2008(11)8 伍春生,刘四洋,彭燕昌,许洪华.基于PIC16F877A自动太阳跟踪器的设计J. 现代电子技术 2007(20) 9 马玲,沈小丰,叶巍.一种新型光电定向系统的设计与实现J. 电子工程师 2006(05) 10 言惠.太阳能21世纪的能源J. 上海大中型电机 2004(04) 11 郑春娇,石玉峰.双轴伺服太阳能跟踪器控制系统设计J. 电工电气 2013(09) 12 李敏,刘京诚,刘俊,任松林,王福权.一种新型的太阳能自动跟踪装置J. 电子器件 2008(05) 13 颜晓河,董玲娇,苏绍兴.光电传感器的发展及其应用J. 电子工业专用设备 2006(01) 14 陈维,李戬洪.太阳能利用中的跟踪控制方式的研究J. 能源工程 2003(03)15 任晋芳.自动跟踪太阳光的采光照明系统D. 冶金自动化研究设计院 2013 16 王利超.基于单片机C8051F020太阳导入器的研究D. 北京交通大学 201317 王波.太阳跟踪及导光系统关键技术研究D. 西安电子科技大学 2013 18 卢国杰.基于GPS的太阳跟踪控制系统研究D. 北京华北电力大学 2013 19 李枝玖.太阳能光伏电站自动跟踪系统的研究D. 北京华北电力大学 2011 20 宿剑锋.太阳能自动跟踪控制系统的设计与研究D. 哈尔滨工程大学 2011附录显示控制void display() if(xian=0) /显示模式0 ttt+;if(ttt5)ttt=0;if(set=1)if(ttt2) Temp0=nian/10+0; Temp1=nian%10+0;else Temp0= ; Temp1= ;else Temp0=nian/10+0; Temp1=nian%10+0;if(set=2)if(ttt2) Temp3=yue/10+0; Temp4=yue%10+0;else Temp3= ; Temp4= ;else Temp3=yue/10+0; Temp4=yue%10+0;if(set=3)if(ttt2) Temp6=ri/10+0; Temp7=ri%10+0;else Temp6= ; Temp7= ;else Temp6=ri/10+0; Temp7=ri%10+0;if(set1=1)if(ttt2) Temp9=_shi/10+0; Temp10=_shi%10+0;else Temp9= ; Temp10= ;else Temp9=_shi/10+0; Temp10=_shi%10+0;if(set1=2)if(ttt2) Temp12=_fen/10+0; Temp13=_fen%10+0;else Temp12= ; Temp13= ;else Temp12=_fen/10+0; Temp13=_fen%10+0;ShowString(0,Temp); if(set=4)if(ttt2) Test0=shi/10+0; Test1=shi%10+0;else Test0= ; Test1= ;else Test0=shi/10+0; Test1=shi%10+0;if(set=5)if(ttt2) Test3=fen/10+0; Test4=fen%10+0;else Test3= ; Test4= ;else Test3=fen/10+0; Test4=fen%10+0;if(set=6)if(ttt2) Test6=miao/10+0; Test7=miao%10+0;else Test6= ; Test7= ;else Test6=miao/10+0; Test7=miao%10+0;if(set2=1)if(ttt2) Test9=shi_/10+0; Test10=shi_%10+0;else Test9= ; Test10= ;else Test9=shi_/10+0; Test10=shi_%10+0;if(set2=2)if(ttt2) Test12=fen_/10+0; Test13=fen_%10+0;else Test12= ; Test13= ;else Test12=fen_/10+0; Test13=fen_%10+0;ShowString(1,Test);if(xian=1) /显示模式1 Y=b; X=d; GZ=(guangmin_0+guangmin_1+guangmin_2+guangmin_3)/4; if(X=107) X=X-107; Temp13=+; /角度数值转换显示 Temp14=X/100%10+0; Temp15=X/10%10+0; Temp16=X%10+0; if(Y=107) Y=Y-107; Temp111=+; /角度数值转换显示 Temp112=Y/100%10+0; Temp113=Y/10%10+0; Temp114=Y%10+0; Test110=GZ/1000+0; /光敏数值转换显示 Test111=GZ/100%10+0; Test112=GZ/10%10+0; Test113=GZ%10+0; ShowString(0,Temp1); ShowString(1,Test1);if(xian=2) /显示模式2 Temp24=guangmin_0/1000+0; /光敏数值转换显示 Temp25=guangmin_0/100%10+0; Temp26=guangmin_0/10%10+0; Temp27=guangmin_0%10+0; Temp211=guangmin_1/1000+0; /光敏数值转换显示 Temp212=guangmin_1/100%10+0; Temp213=guangmin_1/10%10+0; Temp214=guangmin_1%10+0; Test24=guangmin_2/1000+0; /光敏数值转换显示 Test25=guangmin_2/100%10+0; Test26=guangmin_2/10%10+0; Test27=guangmin_2%10+0; Test211=guangmin_3/1000+0; /光敏数值转换显示 Test212=guangmin_3/100%10+0; Test213=guangmin_3/10%10+0; Test214=guangmin_3%10+0; ShowString(0,Temp2); ShowString(1,Test2); void timer0_irpt()interrupt 1 /中断1服务程序 TH0 = (65536-10)/256; /重装计数值 TL0 = (65536-10)%256; /重装计数值 js+; /js自加1 if(js=2000) /如果js等于2000 pwm0=1;pwm1=1; /纵向舵机驱动端口取反 js=0; /把js置0 else /否则判断js是否等于b if(js=b)pwm0=0; /如果等于就把纵向舵机驱动端口取反 if(js=d)pwm1=0; 按键的控制void keyscan()/-模式键key1-if(key1=0&xian=0) /delay(5); if(key1=0) /delay(10); while(!key1); set+; set1=0; set2=0; if(set6)set=0; /-模式键key4-if(key4=0&xian=0) /delay(5); if(key4=0) /delay(10); while(!key4); set=0; set1+; set2=0; if(set12)set1=0; /-模式键key5-if(key5=0&xian=0) /delay(5); if(key5=0) /delay(10); while(!key5); set=0; set1=0; set2+; if(set22)set2=0; /-key2-if(key2=0) /delay(2); if(key2=0) /delay(5); while(!key2); switch(set) case 1: nian+; if(nian99)nian=0;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8c,key_bcd(nian)| 0x80);write_1302(0x8e,0x80); break; case 2: yue+; if(yue12)yue=1;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x88,key_bcd(yue);write_1302(0x8e,0x80); break; case 3: ri+; if(ri31)ri=1;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x86,key_bcd(ri);write_1302(0x8e,0x80); break; case 4: shi+; if(shi23)shi=0;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x84,key_bcd(shi);write_1302(0x8e,0x80); break; case 5: fen+; if(fen59)fen=0;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x82,key_bcd(fen);write_1302(0x8e,0x80); break; case 6: miao+; if(miao59)miao=0;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x80,key_bcd(miao)&0x7f);write_1302(0x8e,0x80); break; switch(set1) case 1: _shi+; if(_shi23)_
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