光源追踪系统设计软件设计(附件)
本文详细介绍了光源追踪系统的基本结构和工作原理，系统采用伺服电机驱动,以STC12C5A60S2单片机作为控制中枢。主要由电机驱动模块，光源检测模块，电源模块，控制模块等构成。由光源检测部分采集光强度信号，该信号送入单片机自带的A/D转换器进行数字化处理，系统根据采集到的多点光强度信号输出伺服信号来控制伺服电机转动角度，使得光源追踪系统能始终与入射的太阳光垂直，提高太阳能的利用率。关键词 光源追踪，伺服电机，STC12C5A60S2 目 录
1 绪论 2
1.1 课题的背景 2
1.2 课题的发展 2
2 总体设计 3
2．1 课题目的及技术要求 3
2.1.1 课题目的 3
2.1.2 技术要求 3
2．2 系统总体框图 3
2．3 电路原理图 4
3 方案的比较与选择? 4
3.1 传感器的选择? 5
3.2 控制电机的选择? 5
4 主要模块 5
4.1 单片机模块 5
4.2 降压模块 7
4.3 伺服电机 9
4.4 太阳能电池板 10
5 软件设计 11
5.1 主程序流程图 11
5.2 A/D转换流程图 15
5.3 设计电路原理图 18
6 调试 23
6.1 软硬件调试 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录 28
1 绪论
1.1 课题的背景
现今社会在不断发展，自然资源却越来越少，节能环保也应该越来越引起我们的重视，在平常生活中，我们应该使用节能环保的产品，如：风力发电、太阳能发电、乙醇汽油、电汽车。
经济在发展，社会在进步，资源却急剧减少，随着人们对自然资源的需求力度加大，需要开采越来越多的资源，所以，寻找可循环利用绿色环保的新能源成为当务之急。太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色可再生能源，合理开发和提高太 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
现今社会在不断发展，自然资源却越来越少，节能环保也应该越来越引起我们的重视，在平常生活中，我们应该使用节能环保的产品，如：风力发电、太阳能发电、乙醇汽油、电汽车。
经济在发展，社会在进步，资源却急剧减少，随着人们对自然资源的需求力度加大，需要开采越来越多的资源，所以，寻找可循环利用绿色环保的新能源成为当务之急。太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色可再生能源，合理开发和提高太阳能的利用率具有重要的意义。
太阳能作为一种新型绿色环保的能源进入了我们的生活，它是一种可再生能源。它资源丰富，既不用任何花费，运输又十分简单，没有任何污染，为大家打造出了一种全新的生活环境，使人类进入了一个绿色环保节约能源的时代。阳光普照大地，没有什么地形的限制，无论是什么样的地理环境，都可以接收到太阳光，太阳能可以直接开发利用，并且可以省下开采和运输的成本。根据数据表明，年太阳能辐射到地球本身是约120亿吨煤，它的总能量是当今世界上最大的绿色能源之一。对环境来说太阳能的开发和利用有很大的好处，这是最清洁的能源。今天，环境污染日益严重，这是非常有价值的。根据太阳能核能速率计算，太阳的寿命可达数十亿年，而且地球可以存在几十亿年之久，可以说，太阳能是无穷无尽的。
1.2 课题的发展
我们主要用光热和光伏这两种方法开采太阳能。光热就是利用太阳能科技将阳光汇聚在一起，并将太阳能转换为热水和水蒸气，而光伏则是产生电力。太阳能是一种低密度绿色能源，断续分布，分布不均匀，所以很难收集和利用太阳能的。目前，提高太阳能利用的研究方向主要集中在两个方面：即，提高太阳能装置和太阳能集热器的集热效率及能量转换效率；前一种属于能量转换领域，研究很困难，但后一种利用现在的技术就可以解决。无论哪一种太阳能装置，假如它的阳光采集装置能够自动追踪太阳，而且始终保持电池板与太阳光垂直，那么它就可以很容易大幅度提高太阳能的利用率。光源追踪系统能随着太阳光方向的不断变化而变化，以便转动太阳能电池板,使太阳能电池板与太阳光始终垂直，提高太阳能的利用率。
太阳能可以说是无穷无尽，非常具有开发价值，是一种很不错的绿色能源，世界上各个国家都对开发利用太阳能非常重视。在我国，近十年时间太阳能的发展非常迅猛，但是我国的技术比不上其他的发达国家，太阳能利用率不高。我国的太阳能产业发展迅速，规模非常大，在世界上居于前列。我国的部分技术还是很先进的，太阳能热水器和太阳能光伏电池，生产量非常大，大部分人都在用。在环渤海区域，江苏、湖北以及广东等地，我国有多个大型的光伏产业基地，在中西部地区主要是多晶硅生产基地。在我国西部高原地区，一年四季太阳光非常强烈，太阳能资源非常丰富。我国有大片的沙漠地区，开发利用太阳能可以有效的缓解我国能源短缺的困境。
在国际上，因为太阳能绿色环保无污染，安全性很高，很多国家把太阳能作为一项重要产业，以期摆脱对传统能源的依赖。从上个世纪80年代开始，太阳能产业作为一种高新科技产业在世界上增长很快。
2 总体设计
2．1 课题目的及技术要求
2.1.1 课题目的
现今，太阳能的利用率很低，而且能量转换效率低下。所以光机电结合的太阳能跟踪模拟装置设计需要更少的功耗和智能化。用功耗较小的电机驱动太阳能电池板追踪太阳,以此来提高太阳能的利用率。
2.1.2 技术要求
（1.）实现伺服电机的驱动控制；
（2.）模拟装置能够自动调整，保证始终正对光强最强处；
（3.）实现双轴二维运动；
（4.）模拟装置处在调节状态时能给出声音提示；
（5.）设置一个模拟装置系统样机。
2．2 系统总体框图
图1 系统总体框图
如图1所示，光源追踪系统由信号采集系统对阳光信号进行采集，接着用单片机对信号进行处理，通过驱动电路驱动电机进行上下左右转动，电池板随着电机转动，在转动的状态下蜂鸣器发声。
2．3 电路原理图
图2 电路原理图
如图2所示，该图为整体电路原理图，主要分为6个模块，电路正常工作时，先由信号采集电路检测到光信号，单片机接收相应信号，判断出各点光强信号的大小，据此产生伺服信号，并将其送入舵机的解调电路BA6688L，解调电路的输出送入驱动电路BAL6686驱动伺服电机，实现太阳能电池板实时追踪光信号以及蜂鸣器发声。
3 方案的比较与选择?
在国际上，跟踪方法是基于不同的轨迹和原理的视觉跟踪和轨迹跟踪。
光电轨迹追踪为了实时测量太阳的位置，使用的探测组件是光敏电阻，然后把信号交给单片机处理，完成对太阳位置的测量与追踪，使太阳能电池板处于太阳光垂直位置。当太阳的位置变化，对光敏电阻的元件将得到不同的信号，依据信号变化我们就可以通过单片机处理情况判断出太阳的位置或者知道太阳具体的角度变化，然后由驱动控制系统控制机械装置的运动使太阳光线与太阳能电池板垂直，从而准确的追踪太阳光，更有效的利用太阳能。?
光电轨迹追踪模式属于死循环模式，可以实时追踪太阳位置，系统的初始安装对精度要求不高，
1 绪论 2
1.1 课题的背景 2
1.2 课题的发展 2
2 总体设计 3
2．1 课题目的及技术要求 3
2.1.1 课题目的 3
2.1.2 技术要求 3
2．2 系统总体框图 3
2．3 电路原理图 4
3 方案的比较与选择? 4
3.1 传感器的选择? 5
3.2 控制电机的选择? 5
4 主要模块 5
4.1 单片机模块 5
4.2 降压模块 7
4.3 伺服电机 9
4.4 太阳能电池板 10
5 软件设计 11
5.1 主程序流程图 11
5.2 A/D转换流程图 15
5.3 设计电路原理图 18
6 调试 23
6.1 软硬件调试 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录 28
1 绪论
1.1 课题的背景
现今社会在不断发展，自然资源却越来越少，节能环保也应该越来越引起我们的重视，在平常生活中，我们应该使用节能环保的产品，如：风力发电、太阳能发电、乙醇汽油、电汽车。
经济在发展，社会在进步，资源却急剧减少，随着人们对自然资源的需求力度加大，需要开采越来越多的资源，所以，寻找可循环利用绿色环保的新能源成为当务之急。太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色可再生能源，合理开发和提高太 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
现今社会在不断发展，自然资源却越来越少，节能环保也应该越来越引起我们的重视，在平常生活中，我们应该使用节能环保的产品，如：风力发电、太阳能发电、乙醇汽油、电汽车。
经济在发展，社会在进步，资源却急剧减少，随着人们对自然资源的需求力度加大，需要开采越来越多的资源，所以，寻找可循环利用绿色环保的新能源成为当务之急。太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色可再生能源，合理开发和提高太阳能的利用率具有重要的意义。
太阳能作为一种新型绿色环保的能源进入了我们的生活，它是一种可再生能源。它资源丰富，既不用任何花费，运输又十分简单，没有任何污染，为大家打造出了一种全新的生活环境，使人类进入了一个绿色环保节约能源的时代。阳光普照大地，没有什么地形的限制，无论是什么样的地理环境，都可以接收到太阳光，太阳能可以直接开发利用，并且可以省下开采和运输的成本。根据数据表明，年太阳能辐射到地球本身是约120亿吨煤，它的总能量是当今世界上最大的绿色能源之一。对环境来说太阳能的开发和利用有很大的好处，这是最清洁的能源。今天，环境污染日益严重，这是非常有价值的。根据太阳能核能速率计算，太阳的寿命可达数十亿年，而且地球可以存在几十亿年之久，可以说，太阳能是无穷无尽的。
1.2 课题的发展
我们主要用光热和光伏这两种方法开采太阳能。光热就是利用太阳能科技将阳光汇聚在一起，并将太阳能转换为热水和水蒸气，而光伏则是产生电力。太阳能是一种低密度绿色能源，断续分布，分布不均匀，所以很难收集和利用太阳能的。目前，提高太阳能利用的研究方向主要集中在两个方面：即，提高太阳能装置和太阳能集热器的集热效率及能量转换效率；前一种属于能量转换领域，研究很困难，但后一种利用现在的技术就可以解决。无论哪一种太阳能装置，假如它的阳光采集装置能够自动追踪太阳，而且始终保持电池板与太阳光垂直，那么它就可以很容易大幅度提高太阳能的利用率。光源追踪系统能随着太阳光方向的不断变化而变化，以便转动太阳能电池板,使太阳能电池板与太阳光始终垂直，提高太阳能的利用率。
太阳能可以说是无穷无尽，非常具有开发价值，是一种很不错的绿色能源，世界上各个国家都对开发利用太阳能非常重视。在我国，近十年时间太阳能的发展非常迅猛，但是我国的技术比不上其他的发达国家，太阳能利用率不高。我国的太阳能产业发展迅速，规模非常大，在世界上居于前列。我国的部分技术还是很先进的，太阳能热水器和太阳能光伏电池，生产量非常大，大部分人都在用。在环渤海区域，江苏、湖北以及广东等地，我国有多个大型的光伏产业基地，在中西部地区主要是多晶硅生产基地。在我国西部高原地区，一年四季太阳光非常强烈，太阳能资源非常丰富。我国有大片的沙漠地区，开发利用太阳能可以有效的缓解我国能源短缺的困境。
在国际上，因为太阳能绿色环保无污染，安全性很高，很多国家把太阳能作为一项重要产业，以期摆脱对传统能源的依赖。从上个世纪80年代开始，太阳能产业作为一种高新科技产业在世界上增长很快。
2 总体设计
2．1 课题目的及技术要求
2.1.1 课题目的
现今，太阳能的利用率很低，而且能量转换效率低下。所以光机电结合的太阳能跟踪模拟装置设计需要更少的功耗和智能化。用功耗较小的电机驱动太阳能电池板追踪太阳,以此来提高太阳能的利用率。
2.1.2 技术要求
（1.）实现伺服电机的驱动控制；
（2.）模拟装置能够自动调整，保证始终正对光强最强处；
（3.）实现双轴二维运动；
（4.）模拟装置处在调节状态时能给出声音提示；
（5.）设置一个模拟装置系统样机。
2．2 系统总体框图
图1 系统总体框图
如图1所示，光源追踪系统由信号采集系统对阳光信号进行采集，接着用单片机对信号进行处理，通过驱动电路驱动电机进行上下左右转动，电池板随着电机转动，在转动的状态下蜂鸣器发声。
2．3 电路原理图
图2 电路原理图
如图2所示，该图为整体电路原理图，主要分为6个模块，电路正常工作时，先由信号采集电路检测到光信号，单片机接收相应信号，判断出各点光强信号的大小，据此产生伺服信号，并将其送入舵机的解调电路BA6688L，解调电路的输出送入驱动电路BAL6686驱动伺服电机，实现太阳能电池板实时追踪光信号以及蜂鸣器发声。
3 方案的比较与选择?
在国际上，跟踪方法是基于不同的轨迹和原理的视觉跟踪和轨迹跟踪。
光电轨迹追踪为了实时测量太阳的位置，使用的探测组件是光敏电阻，然后把信号交给单片机处理，完成对太阳位置的测量与追踪，使太阳能电池板处于太阳光垂直位置。当太阳的位置变化，对光敏电阻的元件将得到不同的信号，依据信号变化我们就可以通过单片机处理情况判断出太阳的位置或者知道太阳具体的角度变化，然后由驱动控制系统控制机械装置的运动使太阳光线与太阳能电池板垂直，从而准确的追踪太阳光，更有效的利用太阳能。?
光电轨迹追踪模式属于死循环模式，可以实时追踪太阳位置，系统的初始安装对精度要求不高，
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