太阳能自动跟踪系统(附件)【字数：10256】
摘 要如今我们生活中的各个领域都有单片机的身影，单片机被广泛用于在各个领域的智能管理和控制过程中。无论是导弹的自动导航装置和大型器械的控制系统，还是在与计算机网络通信和数据传输相关的行业中以及在工业自动化过程中进行实时控制和数据处理。本设计将光敏电阻的阻值高低电平变化信号作为追光系统的输入信号，以ATmega16单片机作为控制核心，采用光照强度对比追踪模式。本设计采用系统直接以光电检测电路作为检测装置，将光信号转换为电信号，并通过单片机内置模拟电压比较器，比较光照强度并将结果传输至单片机核心终端，最终通过控制步进电机，控制系统的完成自动追踪目标。系统通过对光照强度以及电信号高低电平变化进行对比分析，从而实现了本设计。最后经过实物测试证明了本设计具有较高的灵敏度与较好的稳定性。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及其意义? 1
1.1.1目的和意义 1
1.1.2自动跟踪工作原理 1
1.1.3太阳能跟踪系统的主要应用领域 1
1.2国内外研究现状 2
1.3主要研究内容及研究手段 2
1.3.1主要研究内容 2
1.3.2设计组成结构 2
1.3.3拟采用的研究手段（软件仿真） 3
1.4论文总体结构 3
第二章 方案的设计与论证 4
2.1整体方案的确定 4
2.1.1跟踪方式的选择 4
2.1.2常见的光电跟踪装置 4
2.1.3光电跟踪通常使用的方法有 4
2.1.4常见的光电跟踪方式 5
2.2控制方式的选择 5
2.2.1单片机芯片的选择 5
2.2.2电机驱动模块的选择 6
2.2.3电机模块的选择 7
第三章 硬件电路的设计 8
3.1系统的功能分析及体系结构设计 8
3.1.1系统功能分析 8
3.1.2系统总体结构 8
3.2模块电路的设计 8
3.2.1 ATmega16单片机核心电路设计 8
3.2.2 28BYJ48步进电机驱动电路设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
计 11
3.2.3光照检测电路设计 12
第四章 软件设计 13
4.1编程语言选择 13
4.2程序代码编写环境 13
4.2.1编程软件CVAVR 13
4.2.2烧录软件Progisp 14
4.3程序流程图 15
4.4主要程序功能函数 16
第五章 系统焊接与调试 17
5.1电路焊接 17
5.2系统调试 18
5.2.1硬件测试 18
5.2.2系统程序调试 18
5.3实物测试 20
5.3.1测试前准备 20
5.3.2 功能测试 20
5.3.3 稳定性和灵敏度测试 21
5.4测试结论 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
绪论
1.1课题背景及其意义?
1.1.1目的和意义
随着新兴科技的不断出现，社会的发展水平迅速得到提高，能源的消耗也越来越严重，到了如今找到一种新型能源来代替传统能源已是迫在眉睫了。世界范围内广泛关注的核心问题，是找到一种可再生而且又环保的新型能源，来满足我们当前社会科技以及经济发展的需要。 此时，太阳能进入了大家的视野之中。
太阳能是一种安全无污染的新型能源，而且相对于其他传统能源来说，它的储量可以说是“无穷的”，当然这也是世界各地广泛重视它的主要原因之一。EPIA（既欧洲光伏协会）预测到了2020年， 世界各国的主要能源市场将是太阳能占主导地位。它有望在2030年前成为世界供电能源主要来源的原因在于它在光伏领域光伏发电的应用。 显而易见的是，以后光伏产业的应用前景将十分广阔，但是，制约着光伏发电发展、未能大众普及的一个原因是太阳能的转换效率过低， 另一个则是对于普通家庭来说安装成本过高。因此，如何有效地解决成本和转换效率的问题，对于光伏产业的普及与发展， 对于满足人类的能源需求，对于保持世界经济的增长等方面都具有毋庸置疑的作用。所以对我们个人、国家、乃至社会都具有至关重要的意义的一个项目就是太阳能的研究和利用。
1.1.2自动跟踪工作原理
自动跟踪是指系统的向光板能自行调整始终保持与太阳光线正面相对；当太阳光线发生倾斜时，光敏电阻收到光照强度不同的信号，该信号经单片机内置比较器送入核心控制终端， 控制驱动电路开始工作，指示步进电机调整向光板转动，直到向光板对准太阳，完成自动跟踪目标。
1.1.3太阳能跟踪系统的主要应用领域
光伏领域的光伏发电；
光热领域的抛物面跟踪；
太阳能槽式集热；
太阳能塔式热电等。
1.2国内外研究现状
在太阳能跟踪方面，美国Biackace，在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的热接收率提高了15%；1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有集中阳光的涅耳透镜，这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量，使热接收率进一步提高；2002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跟踪，采用铝型材框架结构，结构紧凑，重量轻，大大拓宽了跟踪器的应用领域；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，完成了单向跟踪。[5][7]
1.3主要研究内容及研究手段
1.3.1主要研究内容
设计思想
本系统的控制核心择使用ATmega16A单片机，利用3路光电检测电路来检测，当前光敏电阻所接受到的光照强度并进行比较，系统根据比较结果选择工作状态和追踪模式。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及其意义? 1
1.1.1目的和意义 1
1.1.2自动跟踪工作原理 1
1.1.3太阳能跟踪系统的主要应用领域 1
1.2国内外研究现状 2
1.3主要研究内容及研究手段 2
1.3.1主要研究内容 2
1.3.2设计组成结构 2
1.3.3拟采用的研究手段（软件仿真） 3
1.4论文总体结构 3
第二章 方案的设计与论证 4
2.1整体方案的确定 4
2.1.1跟踪方式的选择 4
2.1.2常见的光电跟踪装置 4
2.1.3光电跟踪通常使用的方法有 4
2.1.4常见的光电跟踪方式 5
2.2控制方式的选择 5
2.2.1单片机芯片的选择 5
2.2.2电机驱动模块的选择 6
2.2.3电机模块的选择 7
第三章 硬件电路的设计 8
3.1系统的功能分析及体系结构设计 8
3.1.1系统功能分析 8
3.1.2系统总体结构 8
3.2模块电路的设计 8
3.2.1 ATmega16单片机核心电路设计 8
3.2.2 28BYJ48步进电机驱动电路设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
计 11
3.2.3光照检测电路设计 12
第四章 软件设计 13
4.1编程语言选择 13
4.2程序代码编写环境 13
4.2.1编程软件CVAVR 13
4.2.2烧录软件Progisp 14
4.3程序流程图 15
4.4主要程序功能函数 16
第五章 系统焊接与调试 17
5.1电路焊接 17
5.2系统调试 18
5.2.1硬件测试 18
5.2.2系统程序调试 18
5.3实物测试 20
5.3.1测试前准备 20
5.3.2 功能测试 20
5.3.3 稳定性和灵敏度测试 21
5.4测试结论 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
绪论
1.1课题背景及其意义?
1.1.1目的和意义
随着新兴科技的不断出现，社会的发展水平迅速得到提高，能源的消耗也越来越严重，到了如今找到一种新型能源来代替传统能源已是迫在眉睫了。世界范围内广泛关注的核心问题，是找到一种可再生而且又环保的新型能源，来满足我们当前社会科技以及经济发展的需要。 此时，太阳能进入了大家的视野之中。
太阳能是一种安全无污染的新型能源，而且相对于其他传统能源来说，它的储量可以说是“无穷的”，当然这也是世界各地广泛重视它的主要原因之一。EPIA（既欧洲光伏协会）预测到了2020年， 世界各国的主要能源市场将是太阳能占主导地位。它有望在2030年前成为世界供电能源主要来源的原因在于它在光伏领域光伏发电的应用。 显而易见的是，以后光伏产业的应用前景将十分广阔，但是，制约着光伏发电发展、未能大众普及的一个原因是太阳能的转换效率过低， 另一个则是对于普通家庭来说安装成本过高。因此，如何有效地解决成本和转换效率的问题，对于光伏产业的普及与发展， 对于满足人类的能源需求，对于保持世界经济的增长等方面都具有毋庸置疑的作用。所以对我们个人、国家、乃至社会都具有至关重要的意义的一个项目就是太阳能的研究和利用。
1.1.2自动跟踪工作原理
自动跟踪是指系统的向光板能自行调整始终保持与太阳光线正面相对；当太阳光线发生倾斜时，光敏电阻收到光照强度不同的信号，该信号经单片机内置比较器送入核心控制终端， 控制驱动电路开始工作，指示步进电机调整向光板转动，直到向光板对准太阳，完成自动跟踪目标。
1.1.3太阳能跟踪系统的主要应用领域
光伏领域的光伏发电；
光热领域的抛物面跟踪；
太阳能槽式集热；
太阳能塔式热电等。
1.2国内外研究现状
在太阳能跟踪方面，美国Biackace，在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的热接收率提高了15%；1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有集中阳光的涅耳透镜，这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量，使热接收率进一步提高；2002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跟踪，采用铝型材框架结构，结构紧凑，重量轻，大大拓宽了跟踪器的应用领域；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，完成了单向跟踪。[5][7]
1.3主要研究内容及研究手段
1.3.1主要研究内容
设计思想
本系统的控制核心择使用ATmega16A单片机，利用3路光电检测电路来检测，当前光敏电阻所接受到的光照强度并进行比较，系统根据比较结果选择工作状态和追踪模式。
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