基于單片機(jī)的太陽(yáng)能追蹤器畢業(yè)論文

學(xué)號(hào)：[請(qǐng)輸入學(xué)號(hào)]2024年8月26日關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；跟蹤；光敏二極管；單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)rich,andwidedistributionandhaswideprospectsofuse.Butthesolarenergyutilizationefficiencyislow;theproblemhasbeeninfluencingandhinderingthepopularityofsolarenergytechdesignedtosolvetheproblemprovidethenewway,whichgreatlyimprovetheefficiencyintheuseofsolarenergy.Thisdesignusesthephotoelectrictrackingmethod,andusethesteppstrengthofthelight'schangesproduandcomputerprocessorwillruntheprogrmechanismandpitchtwodpanelstoachievethetrackingofthesun.Solartrackingsystembysingmicrocomputertoachievecanimprovetheefficiencyofconverssolarpanels,andhasabroadprospectofapplication.Keywords:Solarenergy;Tracking;Photosensitivediode;SCM;Steppingmotor1 1.1課題背景 21.1.1能源現(xiàn)狀及發(fā)展 2 21.1.3目前太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用 3 3 41.2課題研究的目的和意義 4 4 41.3太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5 62系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 7 73系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13.1器件的選型 13.1.1STC89C52RC單片機(jī)的特點(diǎn)及工作原理 13.1.2模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選用及簡(jiǎn)介 5 9 14.1程序算法的簡(jiǎn)單介紹 14.2系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 2 4 5 7參考文獻(xiàn) 8 9 921.1.1能源現(xiàn)狀及發(fā)展1.1.2我國(guó)太陽(yáng)能資源每年接受的太陽(yáng)輻射能約為50x1018kJ,全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335~837kJ/cm2·a,中值為586kJ/cm2·a。我國(guó)的國(guó)土跨度從南距離都在5000km以上，總面積達(dá)960×104km,占世界總面積的7%,居世界3間為3005.7h,相對(duì)日照為68%,年平均晴天為108.5天，陰天為98.8天，年平均云量為4.8,太陽(yáng)總輻射為816kJ/cm2·a,比全國(guó)其它省區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。全國(guó)以四川和貴州兩省的太陽(yáng)年輻射總量最小，其中尤以四年平均日照時(shí)數(shù)僅為1152.2h,相對(duì)日照為26%,年平均晴天為24.7天，1.1.3目前太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用1.1.4太陽(yáng)能的特點(diǎn)41.2課題研究的目的和意義5料，目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的95%,且其使用在世界范圍內(nèi)以每10年20%的速度增長(zhǎng)。這些燃料的燃燒構(gòu)成改變氣候的照可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)模式，決不能單靠消耗礦物原料來(lái)維持日益增長(zhǎng)的能源需具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)前景廣闊。日本經(jīng)濟(jì)企劃廳和三澤公司合作研究認(rèn)為，到2030年，世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽(yáng)能。直，并且收集更多方向上的太陽(yáng)光，那么,它就可陽(yáng)能接收率的關(guān)系，理論分析表明：太陽(yáng)的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差37.7%,精確的跟蹤太陽(yáng)可使接收器的接收效率大大提高，進(jìn)而提高了太陽(yáng)能裝在太陽(yáng)能跟蹤方面，我國(guó)在1997年研制了單軸太陽(yáng)跟蹤器，完成了東西方6向的自動(dòng)跟蹤，而南北方向則通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。1998年2月美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽(yáng)能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成在國(guó)內(nèi)近年來(lái)有不少專家學(xué)者也相繼開(kāi)展了這方面的研究，1992年推出了太陽(yáng)灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，1994年《太陽(yáng)能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器，完成了72系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析8單片機(jī)控制電路圖2-1太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤總體框圖13系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2(1)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；(3)三個(gè)程序存儲(chǔ)器保密位；(4)128×8字節(jié)的內(nèi)部RAM;(5)32條可編程的I/0口線；(6)2個(gè)可工作于4種模式的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；(7)5個(gè)中斷源/2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；(8)可編程串行通道；(9)具有4種工作模式的全雙工串行口；(10)低功耗的待機(jī)工作模式和掉電工作模式；(11)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；2.管腳說(shuō)明GND:接地。3外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通);頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/45ININ3-CLOCK-9圖3-2ADC0808引腳圖1～5和26～28(INO～I(xiàn)N7):8路模擬量輸入端。8、14、15和17～21:8位數(shù)字量輸出端。22(ALE):地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。6(START):A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖(至少100ns寬)使其啟動(dòng)(脈沖上升沿使0808復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換)。7(EOC):A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。9(0E):數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。10(CLK):時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。612(VREF(+))和16(VREF(-)):00000101001110010110111貯存溫度：-65℃~+150℃引線焊接溫度：①氣相焊接(60s):215℃;②紅外焊接(15s):220℃out7為最低位-out0為最高位，out7-out0分別接單片機(jī)的P0.0到P0.7PCF8591具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I7●低待機(jī)電流●PCF8591通過(guò)3個(gè)硬件地址引腳尋址●8-bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器●通過(guò)1路模擬輸出實(shí)現(xiàn)DAC增益比較器圖2PCF859180SC:外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘A0UT:D/A轉(zhuǎn)換輸出端。國(guó)國(guó)最終考慮到傳送數(shù)據(jù)的速率和功耗上，選用了PCF8591模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。9由于身邊有兩種步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003和ULN2803,所以驅(qū)動(dòng)芯片就在路的特點(diǎn)如下：ULN2003的每一對(duì)達(dá)林工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯引腳2:CPU脈沖輸入端。引腳3:CPU脈沖輸入端。引腳8:接地。引腳10:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)7腳信號(hào)輸入端。引腳11:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)6腳信號(hào)輸入端。引腳12:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)5腳信號(hào)輸入端。引腳13:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)4腳信號(hào)輸入端。引腳14:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)3腳信號(hào)輸入端。引腳15:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)2腳信號(hào)輸入端。引腳16:脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng)1腳信號(hào)輸入端。工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用。所有設(shè)備功能由集電極輸出和鉗位二極管瞬態(tài)抑制。該●包含8個(gè)NPN達(dá)林頓管芯片引腳圖3.2光電轉(zhuǎn)換電路部分光電轉(zhuǎn)換電路由四個(gè)相同基本電路組成，每個(gè)基本電路由光敏二極管，電變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。常見(jiàn)的有2CU、2DU不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。通?；鶚O不引出，但工作原理光敏二極管是將光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個(gè)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1般小于0.1微安),稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)后，把它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⒓悠七\(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越光敏二極管、光敏三極管是電子電路中廣泛采用的光敏器件。光敏二極管和普通二極管一樣具有一個(gè)PN結(jié)，不同之處是在光敏二極管的外殼上有一個(gè)透明的窗口以接收光線照射，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在電路圖中文為VT。光敏三極管因輸入信號(hào)為光信號(hào)，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引(1)光譜特性(2)伏安特性(3)光照特性(4)溫度特性14系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用的是89C51單片機(jī)，它是控制這個(gè)系統(tǒng)的核心部分本部分主要介紹軟件的流程設(shè)計(jì)部分，軟件程序是整個(gè)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系(1)有窮性：在有限的操作步驟內(nèi)完成。有窮性是算法的重要特性，任何(2)確定性：每個(gè)步驟確定，步驟的結(jié)果確定。算法中的每一個(gè)步驟其目(3)可行性：每個(gè)步驟有效執(zhí)行，得到確定的結(jié)果。每一個(gè)具體步驟在通(4)零個(gè)或多個(gè)輸入：從外界獲得信息。算法的過(guò)程可以無(wú)數(shù)據(jù)輸入，也2開(kāi)始初始化按鍵輸入數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)電路結(jié)束3YNYNNNYY在上電初始化之后，默認(rèn)設(shè)置的是手動(dòng)模式，通過(guò)中間的按鍵，也就是4下?NY自動(dòng)模式下，單片機(jī)通過(guò)采光板上的四個(gè)光敏電阻，來(lái)檢測(cè)采光板上下左右四個(gè)方向的光強(qiáng)度值，然后控制步進(jìn)電機(jī)工作，使采光板正面移動(dòng)到與光強(qiáng)度值最大的一方垂直。5NNNNYYYYYN6在X老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了X老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向X老師表示崇高的敬意和衷心的感謝!謝謝X老師在我們小組設(shè)8[1]李申生.太陽(yáng)能.北京人民教育出版社[M],1[2]王炳忠.太陽(yáng)能一未來(lái)能源之星.高教出版社[[3]練亞純.太陽(yáng)能的利用.北京人民出版社[M],1975:24[4]言惠.太陽(yáng)能21世紀(jì)的能源[J].上海大中型電機(jī)，2004,(04):16-18.算機(jī)技術(shù)，2010,(07):10-9.[12]李敏，劉京誠(chéng)等.一種新型的太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置.電子器件，2008,(10):31-5.24(3):26-30.[23]周興華.光敏器件[J].電子世界，1999,(12):53[24]史延齡，李漢軍.光導(dǎo)效應(yīng)與光敏器件[J].現(xiàn)代物理知識(shí)，9(4):31-32.9附錄本次設(shè)計(jì)硬件電路圖：本次設(shè)計(jì)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