塔式光熱發(fā)電集熱系統(tǒng)設(shè)計

河北理工大學(xué)信息學(xué)院 摘要 5系統(tǒng)的測試5.1軟件硬件調(diào)試5.1.1硬件電路調(diào)試在硬件電路調(diào)試階段，為確保塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運行，我們對每一個關(guān)鍵模塊進行了詳盡的調(diào)試工作。以下是對各模塊的調(diào)試過程及結(jié)果的詳細(xì)描述。1.單片機最小系統(tǒng)電路調(diào)試單片機作為整個系統(tǒng)的核心控制器，其穩(wěn)定運行是整個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。我們首先對STC89C52單片機的供電電壓、時鐘信號和復(fù)位電路進行了測試。通過示波器和萬用表，我們確認(rèn)了單片機供電電壓穩(wěn)定在5V，時鐘信號頻率準(zhǔn)確，復(fù)位電路能夠在上電時正確復(fù)位單片機。2.ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器與光敏電阻5516調(diào)試ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將光敏電阻5516采集到的光照強度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供單片機處理。我們通過調(diào)節(jié)光源強度，觀察ADC0832輸出的數(shù)字信號是否與預(yù)期相符，從而驗證了模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的準(zhǔn)確性。3.LCD1602顯示模塊調(diào)試LCD1602顯示模塊用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)、時間、光照強度等信息。我們編寫了簡單的測試程序，在LCD上顯示預(yù)定的文字和數(shù)字，以驗證顯示模塊是否能夠正常工作。同時，我們檢查了模塊與單片機的連接線路，確保數(shù)據(jù)傳輸無誤。4.MG90S舵機驅(qū)動電路調(diào)試MG90S舵機負(fù)責(zé)控制反射鏡的角度，是實現(xiàn)自動光線跟蹤的關(guān)鍵部件。我們通過向舵機發(fā)送不同占空比的PWM信號，觀察舵機的轉(zhuǎn)動角度是否準(zhǔn)確。在調(diào)試過程中，我們反復(fù)調(diào)整PWM信號的參數(shù)，確保舵機能夠穩(wěn)定、精確地響應(yīng)控制信號。5.NRF24L01無線模塊調(diào)試NRF24L01無線模塊負(fù)責(zé)集熱塔控制系統(tǒng)和反光鏡控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。我們通過編寫無線通信測試程序，模擬兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換過程。在調(diào)試過程中，我們測試了不同通信距離下模塊的通信性能，并優(yōu)化了通信參數(shù)，以確保數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定、快速地傳輸。6.按鍵模塊調(diào)試按鍵模塊用于手動模式下控制反射鏡角度的調(diào)整以及參數(shù)的設(shè)置。我們逐個測試了每個按鍵的功能，確保按鍵能夠正確響應(yīng)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。同時，我們對按鍵電路進行了消抖處理，避免了按鍵抖動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。7.DS1302時鐘模塊調(diào)試DS1302時鐘模塊為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時間信息，用于定時工作模式下自動調(diào)整反射鏡角度。我們通過編程讀取DS1302的輸出數(shù)據(jù)，并與標(biāo)準(zhǔn)時間進行比對，驗證了時鐘模塊的準(zhǔn)確性。同時，我們測試了時鐘模塊在掉電情況下的數(shù)據(jù)保持功能，確保其能夠在電源中斷后繼續(xù)穩(wěn)定工作。經(jīng)過以上對各模塊的細(xì)致調(diào)試和優(yōu)化，我們確保了塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)的硬件電路能夠穩(wěn)定、可靠地運行。這為后續(xù)的軟件調(diào)試和整體系統(tǒng)測試奠定了堅實的基礎(chǔ)。5.1.2軟件程序調(diào)試在塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)的軟件電路調(diào)試過程中，我們針對每個關(guān)鍵硬件模塊進行了詳細(xì)的測試，以確保軟件程序與硬件電路之間的完美配合。以下是每個模塊的軟件電路調(diào)試細(xì)節(jié)。1.單片機模塊調(diào)試STC89C52單片機作為系統(tǒng)的核心控制部件，我們首先進行了單片機的基礎(chǔ)功能調(diào)試。通過KeilμVision4開發(fā)環(huán)境編寫簡單的測試程序，驗證了單片機的時鐘系統(tǒng)、I/O端口、中斷和串口通信等功能是否正常。在調(diào)試過程中，我們特別注意了單片機的初始化設(shè)置和寄存器配置，確保單片機能夠正常工作并響應(yīng)外部輸入。2.LCD顯示模塊調(diào)試LCD1602顯示模塊用于展示系統(tǒng)狀態(tài)和用戶界面。在調(diào)試階段，我們編寫了顯示控制程序，通過單片機控制LCD模塊顯示預(yù)定義的字符和圖案，以驗證LCD模塊與單片機的通信是否正常。同時，我們也對LCD模塊的背光控制、對比度調(diào)節(jié)等功能進行了測試。3.按鍵模塊調(diào)試按鍵模塊是用戶與系統(tǒng)交互的接口。在調(diào)試過程中，我們編寫了按鍵掃描程序，模擬用戶按鍵操作，并檢查單片機能否正確識別按鍵輸入并執(zhí)行相應(yīng)的功能。按鍵的消抖處理是調(diào)試過程中的重點，我們確保按鍵輸入在軟件層面得到有效處理，避免誤操作。4.無線通信模塊調(diào)試NRF24L01無線模塊負(fù)責(zé)集熱塔控制系統(tǒng)和反光鏡控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。在調(diào)試階段，我們分別測試了無線模塊的發(fā)送和接收功能，并通過仿真軟件模擬數(shù)據(jù)傳輸過程，確保兩個子系統(tǒng)之間的無線通信暢通無阻。此外，我們還特別注意了無線模塊的通信距離和穩(wěn)定性，以確保在實際應(yīng)用中能夠滿足需求。5.舵機控制模塊調(diào)試MG90S舵機用于控制反光鏡的角度調(diào)整。在調(diào)試階段，我們編寫了舵機控制程序，通過單片機發(fā)送PWM信號控制舵機的轉(zhuǎn)動角度，并實時監(jiān)測舵機的實際位置。通過不斷調(diào)整PWM信號的占空比和頻率，我們優(yōu)化了舵機的控制精度和響應(yīng)速度，確保系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)地調(diào)整反光鏡的角度。6.ADC轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將光敏電阻采集的光照強度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供單片機處理。在調(diào)試過程中，我們驗證了ADC轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換精度和速度，并通過不同的光照條件測試了轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時，我們也對ADC轉(zhuǎn)換模塊與單片機的接口電路進行了檢查，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。通過以上模塊的詳細(xì)調(diào)試，我們確保了塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)的軟件電路工作正常，并能夠滿足實際應(yīng)用的需求。這為后續(xù)的系統(tǒng)集成和整體測試打下了堅實的基礎(chǔ)。5.2實物展示實物如圖5.1所示，經(jīng)過多輪軟硬件調(diào)試和測試后，整個塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)最終按設(shè)計要求正常運行。通過人機交互界面，用戶可以輕松切換自動、手動和定時三種工作模式，并可根據(jù)需求進行參數(shù)設(shè)置。在自動模式下，反光鏡會自動跟隨太陽運動軌跡旋轉(zhuǎn)，將光線持續(xù)聚焦于集熱塔頂部的接收器位置，光照數(shù)據(jù)會實時顯示在LCD屏幕上。在手動模式下，用戶可以通過按鍵控制鏡面上下左右旋轉(zhuǎn)到任意角度，方便調(diào)試和維護。在定時模式下，系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)的時間表自動調(diào)整鏡面朝向，保證光線不間斷跟蹤。圖5.1系統(tǒng)實物圖5.3本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的調(diào)試測試過程。在硬件方面，通過電路檢查、獨立模塊調(diào)試和整機調(diào)試等步驟，確保了整個硬件系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；在軟件方面，借助Keil集成開發(fā)環(huán)境強大的仿真和在線調(diào)試功能，完成了各子程序的獨立測試和整體系統(tǒng)測試，保證軟件功能的正確性和可靠性。最終，通過全面的軟硬件調(diào)試和功能測試，該基于單片機的塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求，具備自動光線跟蹤、手動控制、定時調(diào)節(jié)等多種工作模式，能高效將太陽能聚焦于集熱塔，為光熱發(fā)電提供支持。該低成本解決方案不僅可大幅降低發(fā)電成本，而且集成度高、應(yīng)用靈活，未來在發(fā)展中國家推廣應(yīng)用前景廣闊。結(jié)論結(jié)論PAGE23 結(jié)論本文設(shè)計了一種基于單片機的塔式光熱發(fā)電集熱控制系統(tǒng)，旨在實現(xiàn)低成本、高效的太陽能聚光跟蹤。系統(tǒng)硬件由集熱塔控制系統(tǒng)和反光鏡控制系統(tǒng)兩部分組成，前者負(fù)責(zé)采集光照數(shù)據(jù)，后者根據(jù)接收數(shù)據(jù)自動調(diào)整反射鏡陣列角度，將陽光精確聚焦于集熱塔頂部接收器。整個硬件電路控制器為性價比高的STC89C52單片機。其他關(guān)鍵模塊包括光敏電阻、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示屏、舵機驅(qū)動器和無線通信模塊等，各部件有機集成，資源占用少、成本低廉。在軟件設(shè)計中，主程序通過調(diào)用按鍵掃描、顯示控制、數(shù)據(jù)通信和舵機驅(qū)動等子程序模塊，實現(xiàn)自動、手動和定時等多種工作模式。通過Keil集成開發(fā)環(huán)境編寫C51代碼，最終軟硬件無縫銜接。系統(tǒng)整體測試表明，該設(shè)計方案可穩(wěn)定運行，能夠高效實現(xiàn)自動光線跟蹤，將太陽能精準(zhǔn)聚焦于集熱塔。與現(xiàn)有的大型商業(yè)化光熱電站相比，該系統(tǒng)更加緊湊、模塊化、智能化，可廣泛推廣應(yīng)用于中小規(guī)模發(fā)電場景。畢業(yè)設(shè)計參考文獻參考文獻[1]王汶海,管丹丹,金富強,等.塔式光熱發(fā)電熔鹽儲換熱及汽輪機熱力系統(tǒng)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2023(4):54-56.[2]曹戈,喬宏.基于數(shù)字孿生的光熱電站集熱集控系統(tǒng)設(shè)計[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2023,36(1):4-6.[3]孫驍強,楊楠,李慶海,等.基于"雙碳"目標(biāo)的光熱電站調(diào)峰能力規(guī)劃研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2023,47(1):10.[4]洪增元,鐘福春,楊春穎.塔式光熱電站系統(tǒng)保溫和電伴熱設(shè)計及選型[J].汽輪機技術(shù),2023,65(4):262-264.[5]雷咸道,帥爭峰,張卓群,等.塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)原理論述[J].水電與新能源,2023(12):10-13.[6]胡丹,溫鵬,任臘春.新能源大基地100MW塔式光熱項目聚光集熱場研究[J].能源與節(jié)能,2023(9):26-31.[7]楊倩鵬,朱豪飛,陳柏旭,etal.光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展的探討與展望[J].發(fā)電設(shè)備,2023,37(4):230-237.DOI:10.19806/ki.fdsb.2023.04.005.[8]王曉兵,張平.塔式光熱電站功率預(yù)測分析[J].電氣時代,2023(9):105-107.[9]呂彩霞.定日鏡參數(shù)對塔式太陽能聚光集熱系統(tǒng)性能的影響[J].節(jié)能,2023,42(5):34-37.[10]賀博,賈行通,辜月,等.太陽能光熱電站高溫熔鹽泵研發(fā)[J].水泵技術(shù),2023(4):13-19.[11]劉芷維.考慮光熱電站儲熱特性的大型風(fēng)光熱發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制策略[J].山西能源學(xué)院學(xué)報,2023(1):100-102.[12]劉潤鵬,宋禹飛,王宏,等.太陽能光熱發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].廣東電力,2023(10):130-136.[13]王強,任天翔,星月鵬.光熱電站間接式雙熔鹽罐儲能系統(tǒng)通用建模方法研究[J].電站系統(tǒng)工程,2023,39(3):19-23.[14]?？】?王世鋒,朱俊峰,等.太陽能恒溫智能供水系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國農(nóng)村水利水電,2023(3):157-160.[15]胡國武,陳維鉛.太陽能光熱發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].甘肅科技縱橫,2023(11):20-25.[16]吉柏鋒,邢盼盼,吳會平,等.移動型下?lián)舯┝髯饔孟露ㄈ甄R動力響應(yīng)特性研究[J].可再生能源,2023,41(1):30-38.[17]廖馳,鐘杰,戴靠山,等.塔式光熱電站定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)與振動控制研究綜述[J].土木與環(huán)境工程學(xué)報(中英文),2023,45(2):13.[18]李杰,劉二林,魏曉文,等.小型定日鏡控制系統(tǒng)的研究[J].南方農(nóng)機,2023,54(14):141-144.[19]朱君,何氏正,何聚龍.光熱電站定日鏡俯仰角驅(qū)動器失效原因分析[J].上海電氣技術(shù),2023(004):016.[20]廖馳,鐘杰,戴靠山,等.塔式光熱電站定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)與振動控制研究綜述[J].土木與環(huán)境工程學(xué)報（中英文）,2023.附錄A謝辭謝辭在此臨近畢業(yè)之際，我要向我的指導(dǎo)老師表達(dá)我最深的謝意和最真摯的感謝。在這四年的學(xué)習(xí)過程中，能夠遇到有經(jīng)驗、有才華的指導(dǎo)老師是一種幸運。在此我要向我的指導(dǎo)老師表達(dá)我最深刻的感激之情。您的支持和指導(dǎo)一直影響著我前行的方向，您的教誨和敦促讓我更加努力鉆研，您的信任和鼓舞讓我更有信心面對挑戰(zhàn)。您不僅僅是一位優(yōu)秀的教師，更是一位熱情包容、娓娓道來的朋友，您的言傳身教一直激勵著我不斷前行、不懈努力。誠摯感謝您對我的默默付出，感謝您的耐心指導(dǎo)和提攜栽培，使我得以在綜合素質(zhì)上有了更大的提高。在今后的學(xué)習(xí)生涯中，我一定不負(fù)重望，繼續(xù)朝著更遠(yuǎn)的目標(biāo)前進！附錄B附錄A原理圖：畢業(yè)設(shè)計附錄B部分源程序：#include<STC12C5A60S2.h>#include<ADC.h>#include"uart2.h" #defineYes 1 //定義Yes表示1#defineNo 0 //定義No表示0structsTime{//日期時間結(jié)構(gòu)體定義unsignedintyear;unsignedcharmon;unsignedcharday;unsignedcharhour;unsignedcharmin;unsignedcharsec;unsignedcharweek;};structsTimebufTime;//日期時間緩沖bitxx_flag;//手機連接標(biāo)志intWIFItest_boot; //測試WIFI是否啟動unsignedcharxdataWIFI_receive[45];//WIFI串口接收數(shù)據(jù)緩存unsignedcharWIFIDATA_count;//WIFI串口接收計數(shù)器unsignedcharxdataIP_receive[11]; //IP地址接收緩存unsignedcharcount;//0.5ms次數(shù)標(biāo)識unsignedcharcount1;//0.5ms次數(shù)標(biāo)識unsignedcharjd=10;//角度標(biāo)識unsignedcharjd1=10;//角度標(biāo)識sbitpwm=P1^4;//舵機1PWM信號輸出sbitpwm1=P3^0;//舵機2PWM信號輸出sbitkey1=P3^2;sbitkey2=P3^3;sbitkey3=P3^4;sbitkey4=P3^5;sbitkey5=P3^6;sbitkey6=P3^7;sbitled_sz=P2^4;unsignedcharsetIndex=0;//時間設(shè)置索引unsignedcharmoshi=1;bitflag_05s=0;bitflag_1s=0;bitflag_2s=0;bitflag_3s=0;bitflag_5s=0;bitsz=0; 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