開題報(bào)告-新能源-基于單片機(jī)的光伏數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告屆： 2017 學(xué)院（系）：自動(dòng)化 專業(yè)：新能源科學(xué)與工程 2017 年 2月 28 日畢業(yè)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的光伏數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉昊宸學(xué)號(hào)20130984指導(dǎo)教師李季職稱副教授（報(bào)告內(nèi)容包括課題的意義、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、本課題的研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究手段、研究步驟以及參考文獻(xiàn)資料等。） 一課題意義當(dāng)今世界面臨著能源短缺與環(huán)境污染兩大問(wèn)題，以太陽(yáng)能電池為核心元件的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是解決這兩大問(wèn)題的有效途徑，在研究和工程應(yīng)用中，人們需要用太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行測(cè)試獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行分析評(píng)判。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)中太陽(yáng)能電池起著

2、關(guān)鍵和核心的作用，太陽(yáng)能電池的開路電壓、短路電流、最大功率、轉(zhuǎn)換效率等性能參數(shù)對(duì)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有重要影響。因此，太陽(yáng)能電池的測(cè)試及判斷分選是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。測(cè)試是在給定光強(qiáng)下，測(cè)出太陽(yáng)能電池組件的伏安特性曲線，并由測(cè)得的電流、電壓、溫度、光強(qiáng)等數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽(yáng)能電池組件的開路電壓、短路電流、最大輸出功率、轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)，并據(jù)此進(jìn)行分類評(píng)判。在測(cè)試過(guò)程中必須對(duì)太陽(yáng)能電池組件在給定光強(qiáng)下的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，要準(zhǔn)確而高效地完成太陽(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)的采集，必須用到太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)。二國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家政府都把太陽(yáng)能發(fā)電稱為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，希望把這一產(chǎn)業(yè)作為實(shí)現(xiàn)本國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要措

3、施，制定了一系列支持和促進(jìn)本國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，對(duì)世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極地推動(dòng)作用，全球光伏發(fā)電市場(chǎng)正在迅速擴(kuò)大，光伏發(fā)電正在成為全球的一大熱點(diǎn)。 我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能電池的研究始于1958年。我國(guó)于1971年發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星上首次成功地利用了太陽(yáng)能電池，在80年代以前我國(guó)的光伏工業(yè)尚處于雛形。在“六五”，和“七五”期間，光伏工業(yè)和光伏市場(chǎng)開始得到國(guó)家的支持，使太陽(yáng)能電池工業(yè)得到了一定的發(fā)展，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。原國(guó)家計(jì)委于2002年啟動(dòng)的“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”大大刺激了我國(guó)光伏工業(yè)的發(fā)展，太陽(yáng)能電池應(yīng)用也取得了一些進(jìn)展。我國(guó)實(shí)施了很多重大光伏項(xiàng)目，這些項(xiàng)目對(duì)我國(guó)光伏市場(chǎng)和光伏產(chǎn)業(yè)

4、的發(fā)展都起到了積極地推動(dòng)作用。這些項(xiàng)目包括：中國(guó)政府的“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目，中國(guó)和加拿大合作的“CIDA太陽(yáng)能農(nóng)村通電項(xiàng)目”，國(guó)家計(jì)委的光明工程，西藏阿罩光電計(jì)劃等。 在2010年以前我國(guó)太陽(yáng)能電池主要應(yīng)用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，2011年到2020年問(wèn)我國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)將由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括沙漠電站和建筑屋面發(fā)電系統(tǒng)。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng)和光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)將會(huì)大規(guī)模建設(shè)大型太陽(yáng)能熱電站和太陽(yáng)能光電站，屆時(shí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電將會(huì)成為我國(guó)的主要能源來(lái)源之一。 單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的

5、重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域，沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)，以及程控玩具等等，這些都離不開單片機(jī)。 單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)

6、以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說(shuō)明了數(shù)字單片機(jī)的水平。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但是，要求也越來(lái)越高。在單片機(jī)應(yīng)用中，可靠性是首要因素為了擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機(jī)自身的可靠性是一種有效方法。近年來(lái)，單片機(jī)的生產(chǎn)廠家在單片機(jī)設(shè)計(jì)上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)：EFT（Ellectrical Fast Transient）技術(shù)，低噪聲布線技術(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用低頻時(shí)鐘。同時(shí)單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢(shì)下還表現(xiàn)出可靠性及應(yīng)用越來(lái)越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接，所集成的部件越來(lái)越多，功耗越來(lái)越低和模擬電路結(jié)合越來(lái)越多等發(fā)展趨勢(shì)。三研究?jī)?nèi)容本課題基于目前太陽(yáng)能電池研究和工程應(yīng)用的實(shí)際需要，

7、設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的太陽(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理及結(jié)果顯示兩大部分。四研究方法實(shí)驗(yàn)法，文獻(xiàn)研究1.根據(jù)太陽(yáng)能電池測(cè)試原理和電子電路的相關(guān)知識(shí)，選用合適的電子元器件設(shè)計(jì)能夠完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)的硬件電路，主要包括溫度信號(hào)采集單元、光強(qiáng)信號(hào)采集單元、電壓及電流信號(hào)采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和串口通信單元等部分。編寫了與硬件電路相配合的軟件程序，控制硬件電路完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)和數(shù)據(jù)采集部分與PC機(jī)之間通過(guò)串口進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。五研究手段研究手段用的是仿真的研究手段，仿真的過(guò)程包括建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)兩個(gè)主要步驟。仿真是利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過(guò)程，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究

8、存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)，又稱模擬。這里所指的模型包括物理的和數(shù)學(xué)的，靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的，連續(xù)的和離散的各種模型。所指的系統(tǒng)也很廣泛,包括電氣、機(jī)械、化工、水力、熱力等系統(tǒng),也包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、管理等系統(tǒng)。六研究步驟系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；硬件選型；程序流程圖；硬件電路設(shè)計(jì)，提交硬件接線圖；系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，提交程序代碼；系統(tǒng)調(diào)試；七參考文獻(xiàn)1趙建領(lǐng)著. 51系列單片機(jī)開發(fā)寶典.電子工業(yè)出版社，2007.42沙占友等著. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì). 電子工業(yè)出版社，2006.63李朝青著. 單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京航天航空大學(xué)出版社，2005.104梁廷貴著.積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器其他專用集成電路分冊(cè).科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2005.105求是科技著. 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航.人民郵電出版社，2004.56孫涵芳等著. MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社，2004.77李鴻著.單片機(jī)原理及應(yīng)用.湖南大學(xué)出版社，2004.8 8馬忠梅等著.單片機(jī)C語(yǔ)言Windows環(huán)境下編