基于单片机的太阳能追踪器毕业论文

学号：[请输入学号]2024年8月26日关键词：太阳能；跟踪；光敏二极管；单片机；步进电机rich,andwidedistributionandhaswideprospectsofuse.Butthesolarenergyutilizationefficiencyislow;theproblemhasbeeninfluencingandhinderingthepopularityofsolarenergytechdesignedtosolvetheproblemprovidethenewway,whichgreatlyimprovetheefficiencyintheuseofsolarenergy.Thisdesignusesthephotoelectrictrackingmethod,andusethesteppstrengthofthelight'schangesproduandcomputerprocessorwillruntheprogrmechanismandpitchtwodpanelstoachievethetrackingofthesun.Solartrackingsystembysingmicrocomputertoachievecanimprovetheefficiencyofconverssolarpanels,andhasabroadprospectofapplication.Keywords:Solarenergy;Tracking;Photosensitivediode;SCM;Steppingmotor1 1.1课题背景 21.1.1能源现状及发展 2 21.1.3目前太阳能的开发和利用 3 3 41.2课题研究的目的和意义 4 4 41.3太阳追踪系统的国内外研究现状 5 62系统总体设计 7 7 73系统的硬件设计 13.1器件的选型 13.1.1STC89C52RC单片机的特点及工作原理 13.1.2模数转换芯片的选用及简介 5 9 14.1程序算法的简单介绍 14.2系统软件程序设计 2 4 5 7参考文献 8 9 921.1.1能源现状及发展1.1.2我国太阳能资源每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ,全国各地太阳年辐射总量达335~837kJ/cm2·a,中值为586kJ/cm2·a。我国的国土跨度从南距离都在5000km以上，总面积达960×104km,占世界总面积的7%,居世界3间为3005.7h,相对日照为68%,年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8,太阳总辐射为816kJ/cm2·a,比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四年平均日照时数仅为1152.2h,相对日照为26%,年平均晴天为24.7天，1.1.3目前太阳能的开发和利用1.1.4太阳能的特点41.2课题研究的目的和意义5料，目前矿物燃料提供了世界商业能源的95%,且其使用在世界范围内以每10年20%的速度增长。这些燃料的燃烧构成改变气候的照可持续发展的目标模式，决不能单靠消耗矿物原料来维持日益增长的能源需具有独特优势的太阳能开发前景广阔。日本经济企划厅和三泽公司合作研究认为，到2030年，世界电力生产的一半将依靠太阳能。直，并且收集更多方向上的太阳光，那么,它就可阳能接收率的关系，理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7%,精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率大大提高，进而提高了太阳能装在太阳能跟踪方面，我国在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方6向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的接收效率提高了。1998年2月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置，该装置利用控制电机完成在国内近年来有不少专家学者也相继开展了这方面的研究，1992年推出了太阳灶自动跟踪系统，1994年《太阳能》杂志介绍的单轴液压自动跟踪器，完成了72系统总体设计2.1系统总体设计要求2.2系统总体设计分析8单片机控制电路图2-1太阳能自动跟踪总体框图13系统的硬件设计2(1)数据保留时间：10年；(3)三个程序存储器保密位；(4)128×8字节的内部RAM;(5)32条可编程的I/0口线；(6)2个可工作于4种模式的16位定时/计数器；(7)5个中断源/2个中断优先级；(8)可编程串行通道；(9)具有4种工作模式的全双工串行口；(10)低功耗的待机工作模式和掉电工作模式；(11)片内振荡器和时钟电路；2.管脚说明GND:接地。3外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可P3.7RD(外部数据存储器读选通);频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/45ININ3-CLOCK-9图3-2ADC0808引脚图1～5和26～28(INO～IN7):8路模拟量输入端。8、14、15和17～21:8位数字量输出端。22(ALE):地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6(START):A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换)。7(EOC):A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。9(0E):数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10(CLK):时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。612(VREF(+))和16(VREF(-)):00000101001110010110111贮存温度：-65℃~+150℃引线焊接温度：①气相焊接(60s):215℃;②红外焊接(15s):220℃out7为最低位-out0为最高位，out7-out0分别接单片机的P0.0到P0.7PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I7●低待机电流●PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址●8-bit逐次逼近A/D转换器●通过1路模拟输出实现DAC增益比较器图2PCF859180SC:外部时钟输入端，内部时钟A0UT:D/A转换输出端。国国最终考虑到传送数据的速率和功耗上，选用了PCF8591模数数模转换芯片。9由于身边有两种步进电机的驱动芯片ULN2003和ULN2803,所以驱动芯片就在路的特点如下：ULN2003的每一对达林工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑引脚2:CPU脉冲输入端。引脚3:CPU脉冲输入端。引脚8:接地。引脚10:脉冲信号输出端，对应7脚信号输入端。引脚11:脉冲信号输出端，对应6脚信号输入端。引脚12:脉冲信号输出端，对应5脚信号输入端。引脚13:脉冲信号输出端，对应4脚信号输入端。引脚14:脉冲信号输出端，对应3脚信号输入端。引脚15:脉冲信号输出端，对应2脚信号输入端。引脚16:脉冲信号输出端，对应1脚信号输入端。工业和消费应用。所有设备功能由集电极输出和钳位二极管瞬态抑制。该●包含8个NPN达林顿管芯片引脚图3.2光电转换电路部分光电转换电路由四个相同基本电路组成，每个基本电路由光敏二极管，电变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子照强弱来改变电路中的电流。常见的有2CU、2DU不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但工作原理光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1般小于0.1微安),称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越光敏二极管、光敏三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文为VT。光敏三极管因输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引(1)光谱特性(2)伏安特性(3)光照特性(4)温度特性14系统的软件设计单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本设计采用的是89C51单片机，它是控制这个系统的核心部分本部分主要介绍软件的流程设计部分，软件程序是整个太阳能自动跟踪系(1)有穷性：在有限的操作步骤内完成。有穷性是算法的重要特性，任何(2)确定性：每个步骤确定，步骤的结果确定。算法中的每一个步骤其目(3)可行性：每个步骤有效执行，得到确定的结果。每一个具体步骤在通(4)零个或多个输入：从外界获得信息。算法的过程可以无数据输入，也2开始初始化按键输入数据处理驱动电路结束3YNYNNNYY在上电初始化之后，默认设置的是手动模式，通过中间的按键，也就是4下?NY自动模式下，单片机通过采光板上的四个光敏电阻，来检测采光板上下左右四个方向的光强度值，然后控制步进电机工作，使采光板正面移动到与光强度值最大的一方垂直。5NNNNYYYYYN6在X老师的指导下完成的，倾注了X老师大量的心血。在此，谨向X老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!谢谢X老师在我们小组设8[1]李申生.太阳能.北京人民教育出版社[M],1[2]王炳忠.太阳能一未来能源之星.高教出版社[[3]练亚纯.太阳能的利用.北京人民出版社[M],1975:24[4]言惠.太阳能21世纪的能源[J].上海大中型电机，2004,(04):16-18.算机技术，2010,(07):10-9.[12]李敏，刘京诚等.一种新型的太阳能自动跟踪装置.电子器件，2008,(10):31-5.24(3):26-30.[23]周兴华.光敏器件[J].电子世界，1999,(12):53[24]史延龄，李汉军.光导效应与光敏器件[J].现代物理知识，9(4):31-32.9附录本次设计硬件电路图：本次设计源程序：ucharFirstSet_FWD[J={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08ucharucharucharuintangle_X=800,angucharloop,AD_Up,AD_Down,AD_Left,AD_Right,ms,blink_ms;bitUp_CB,Down_CB,Left_CB,Right_CB,SYS_mode,SYS_ERROR;voidUart_write(uchardat)voidkey(while(!key_state)Down_CB=Up_CB=Right_CB=Lefvoidproc()}}Right_CB=Left_CB=Up_CB=DoAD_Left=read_add(0x03);if(AD_Down==255|ⅡAD_Down==0|ⅡAD_Up==255||AD_Up==0|ⅡAD_Ri