论文总字数：18906字

摘 要

设计本课题的原因是随着可再生能源的减少，寻找一种持续大量的能源是非常有必要的，太阳能是不二的选择，但是怎么能使得太阳能最大程度的利用呢？太阳能的光照的强度和方向的不确定，以及光照的间歇等特点，使的对太阳能的收集带来了一定难度，传统的固定的太阳能收集系统没有充分利用太阳的能量，吸收效率较低，因此设计一种可以自动识别太阳光的强弱进而使得太阳能板能够自动的随着光强的移动而移动的太阳能板，主要判别方法是通过在太阳能板上面添加光敏电阻，在通过AD转换芯片让STC89C52单片机读取，然后对读取到的AD值通过CPU比较算法进行分析，如果上下电阻值差或者左右电阻值差超过一定范围就控制2个步进电机进行连动运行，进而达到自动追光的目的。

关键词：单片机；光敏电阻；太阳能板；AD转换芯片；步进电机

Design of solar automatic tracking system

Abstract

The reason this topic is designed with the decrease of renewable energy, find a continuous, large amount of energy is very necessary, solar energy is the best choice, but how to make use of solar energy to the maximum extent? The unsure of both solar intensity and light direction as well as illumination intermittent make it difficult to collect solar energy. the traditional fixed solar collection system doesn’t make solar energy usefully, the absorption efficiency is low relatively. Therefore the design of a kind of automatic recognition of the intensity of the sunlight and the solar panel can automatically with light intensity while mobile solar panels, the main method is through the addition of photosensitive resistance in the solar energy board, let STC89C52 read through the AD conversion chip, and then read into the AD value through the analysis of CPU algorithm if the resistance value, or about resistance difference exceeds a certain range to control 2 stepper motor linkage operation, so as to achieve the purpose of automatic tracking

.

key words:SCM；photosensitive resistance；solar panel；AD conversion chip；stepper motor

目录

摘 要 I

Design of solar automatic tracking system II

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 太阳能追光系统的发展现状 1

1.2 太阳能追光系统的设计思想 1

1.3 太阳能智能追光系统的研究意义 2

1.4 设计目标、设计内容和拟解决的关键问题 2

第二章 太阳跟踪原理及方案设计 3

2.1 太阳运行轨迹分析 3

2.2太阳跟踪方案的选择 4

2.2.1跟踪方案的选择 4

2.2.2光电传感器跟踪方式 5

2.3光电传感器部分方案选择与设计 5

2.3.1感光元器件的理论与基础 5

2.3.3光电传感器部分设计 7

2.3.4光电传感器信号接收 7

第三章系统硬件设计 9

3.1主控制器 9

3.1.1主控制器的选用 9

3.1.2 控制器的介绍 9

3.2单片机接口电路设计 10

3.2.1电源电路设计 10

3.2.2 稳压芯片 10

3.2.3晶振电路设计 10

3.3 显示部分设计 11

3.4驱动元件 11

3.4.1 直流电机与步进电机的比较 11

3.4.2 步进电机控制原理 12

3.5数据传输设计 13

3.6硬件结构框图与原理图 13

3.6.1 系统整体结构框图 13

3.6.2 整体硬件原理图 13

第四章系统软件设计 15

4.1编译软件KEIL4 15

4.2程序设计 15

4.3智能追光算法 16

第五章系统仿真及调试 19

5.1 仿真软件Protues简介 19

5.2 仿真原理 19

5.3 单片机驱动步进电机的仿真 19

5.3.1光电元件模拟仿真电路 19

5.3.2电路仿真 20

5.4 硬件调试 21

5.4.1 硬件模块 21

5.4.2 硬件调试 22

5.4.3 解决过程 22

第六章 结束语 23

致谢 24

参考文献 25

附录 26

附录A：程序清单 26

附录B：电路原理图 28

附录C：PROTEUS仿真图 29

附录D：实物图 30

第一章 引言

随着社会经济的发展需要，煤、燃油、天然气等化石能源不断的被利用，导致可再生能源不断的减少，寻找一种可再生的能源是非常有必要的，从远古时代到现今这个社会太阳能一直是一种最好的能源，太阳能是一种可再生能源，使用起来无污染，并且不需要运输，只要是有阳光的地方就可以取得太阳能，只是在不同的光强下面，能获得太阳能的多少不一样，所以最大程度的接触到光强能获得最大的光强，并且太阳能也符合当下中国的发展，节能减排，我国的太阳能源是非常的丰富的，如果不被很好的利用就是在浪费，特别是在新疆、内蒙古、青海等地，太阳能源是及其丰富的，那里面的海拔比较高，太阳光照时间也比其它地方长，是一个独天独厚的好地方。目前市场上也有很多比较常见的太阳能产品：比如现在基本上家家都有的有太阳能热水器、还有很多利用天阳能板制作的太阳能计算器（本人在小学就有用过）、以及很多国家包括中国在内的太阳能光伏变电站等诸多实例。

1.1 太阳能追光系统的发展现状

目前市场对太阳跟踪的设备有：单轴承式太阳能跟踪系统，步进式太阳能跟踪系统，智能跟踪式太阳能炉灶，五像限法太阳自动跟踪仪，单轴液压式自动跟踪，极轴式跟踪。不足之处：:结构复杂，跟踪精度不高，不能全自动跟踪。

1.2 太阳能追光系统的设计思想

本设计主要是利用单片机控制器实现太阳能板自动追光的功能，主要是通过光敏电阻得到光强，光敏电阻朝向不同的方向进而同AD读取哪面的光最强，上下左右和中间的作对比进而得到光强控制2个步进电机360无死角的跟踪光源，太黑时候，两个步进电机会自动停止运行，从而实现太阳能板自动追光的功能。

基于单片机的太阳能板的追光系统可以应用在许多重要的领域其中主要有如下几个方面：

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