太阳光自动跟踪系统的研究(附件)
太阳能作为一种清洁能源发电越来越受到人们的欢迎，但目前很多传统的固定式太阳能电池板不能高效率的利用太阳能，本文设计一种太阳能自动跟踪装置, 能够自动跟踪太阳运动轨迹，提高系统的太阳能利用率。本设计采用的是stc89c52rc单片机，主要模块有光电检测模块、电机驱动模块、无线模块、显示模块、按键模块和报警模块。在本次设计中，追踪的方式会选用光电追踪的方式，使用光敏电阻作为光电传感器，我们在太阳能板的四个方位放置四个相同的光敏电阻，太阳光照射时，在进行AD转换后对数字信号实施处理，依据相对位置上的电阻电压的差值通过单片机对步进电机进行控制，实现电机的转动，从而达成对太阳光的跟踪效果。关键词 太阳能，自动跟踪，光敏电阻，步进电机
目 录
1 绪论 1
1.1课题来源与课题意义 1
1.2课题在国内外发展状况 2
1.3课题的主要研究内容 2
2 系统方案 3
2.1太阳跟踪方式 3
2.2方案比较与总结 4
2.3本设计的系统方案 4
3 硬件部分的设计 5
3.1单片机控制电路 5
3.2光电转换电路设计 7
3.3 AD转换模块电路设计 9
3.4步进电机驱动电路设计 10
3.5单片机外围电路设计 11
3.6 HC06无线蓝牙模块 12
3.7液晶显示模块 13
3.8报警模块 14
4 软件部分的设计 14
4.1主程序 14
4.2按键部分 15
4.3指示灯部分 16
4.4模数转换 16
4.5驱动电路 17
4.6 AD电压采样 18
4.7液晶显示模块 19
4.8报警模块 22
5 调试与分析 22
5.1软件设计过程 23
5.2仿真 23
5.3硬件制作过程 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 29
1 绪论
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/> 1.1课题来源与课题意义
近年来，以前一直作为人类社会的主要能源的各种矿产能源，例如石油、煤炭、天然气等能源已经日近枯竭，这种矿产资源是用一点少一点，不可再生，更加严重的问题是，这些能源并不够清洁，在越来越多地使用这种能源之后，地球的环境已经变得越来越差，二氧化碳的过多排放使得地球变暖问题日趋严重。这样的情况的下，人们对新的更加清洁的能源的追求日益强烈，许多国家都越来越注重新能源的研发，这不仅是人们的需要，更是国际社会共同的认知，大家都需要新的可再生清洁能源。目前，新的能源的开发也有可能带动一波新的经济方面的增长，在当今这个新的时代，能够掌握新能源的国家才能在新的局势中占领优势。这些年来，国际上投向新的能源开发方面的资金流量剧增，特别是对诸如风能、太阳能、生物能这些可再生能源上面投入的资金尤其多，这些可再生的清洁能源将是一个非常大的能量新来源，一旦能够找到好的获取这些能源的方法，这能源将是取之不尽，用之不竭的。新的能源获取方法必将是各个国家必争之物，这是经济方面的需要，也是环境的需要，更是科技的需要，各行各业都需要新能源。如今我们的能源方面越来越少，如果不能更加高效率地利用现有能源，积极开发新的能源，我们的日常生活和科技的发展都将受到制约。而在增强重视新的能源开发的大背景下,相对于其他各类能量，太阳能是一种清洁而又庞大，可进行普遍开发利用的新能源,在现今对太阳能的利用效率还没能达到最高。为了能更好的缓解人类社会的能源压力，提高对太阳的利用率是一个非常重要的方式[4]。
太阳光自动跟踪的技术是一种用来提高对太阳光的利用效率的良好方法,这种方法开始为愈来愈多的人所使用。当今对太阳光跟踪技术的研究很多，在这些研究之中，最重要的是能够较为精确的跟踪太阳光的方位，这是对太阳光自动跟踪技术的提高有非常重要的作用。在实际的对太阳能的收集利用的时候，我们不能仅仅将目光集中在比较大的范围上的太阳能的采集中，许多非常小的方面也可以进行太阳能的利用。以我们的角度看来，太阳是在自东向西不断运转的，因此太阳光获取装置决不可固定位置，固定位置的太阳光获取装置在日照角度不断变化的白天，太阳能板能够对着太阳光的时间是有限的，吸收效率非常低下。但在这种情况下，就不能仅仅靠材料方面来提高吸收阳光的效率。因而，研究如何更好地跟踪太阳光成了如今的研究者提高太阳光利用率的主要方向[1]。
1.2课题在国内外发展状况
对于新能源方面，我国是一直在积极探索的，因而对于太阳能这种优秀能源，我国也有很多研究。近来1994年的《太阳能》，在这本杂志上，我国就有科学家发表了相关研究。在杂志中述说了一种关于单轴液压为基础的一种自动跟踪器，这种跟踪器可以实现单向跟踪，在国内是一个重大的研究成果。并且根据一些资料显示，我国的国家气象局计量站在更早的时候就做出了相关的成果。早在20世纪90年代就研究制造出了FST型的全自动式太阳跟踪器，这种设备可被成功用于观测太阳的辐射。在我国的江苏省南京市有一座太阳能塔式热发电示范电站，这是在2005年建立的一座电站，是与以色列合作建立的，是我国太阳能发电方面的一个重大突破[3]。
相对于国内来说，国外的太阳能技术发展比我国更早，技术更加先进，近来也取得了相当大的进展。首先说说早年的国外太阳能方面的重大突破，因为这些创新技术的带头，太阳能技术开始进入了一个突飞猛进的时代。美国是在这方面最先取得重大成果的国家，美国最先在20世纪五十年代就已经在贝尔实验室制造出了单晶硅电池，光电转换的效率足足达到了6%，这在当时是一个跨越式的成就。然后是一种可以用来选择性吸收太阳光的特殊的涂层，可选择意味着对太阳光的选择性吸收，这大大提高了对阳光的吸收效率，是又一次跨越性的飞速发展，对太阳能的吸收使用技术的未来发展坚定了重要的基石，这项技术源自于以色列的一位名叫Tabor的科学家，这种涂层是由他所提出的选择性吸收表面概念研究出来的伟大技术。随着对太阳能的开发的深入，愈来愈多的人已经开始察觉到对太阳光的吸收率问题，这也是本次设计要解决的问题，有人设计出了一种单轴的跟踪器，这种单轴跟踪器可以实现在东西方向上的跟踪，不过南北方向上的跟踪需要人工调节，尽管是这样，也会极大地提高了对太阳光的吸收效率，这是太阳能光技术的重大突破，是一个重要的里程碑。此外，在之后的1998年，双轴跟踪式的太阳光追踪系统被研发出来，对太阳能的利用效率得到了进一步的提高[6]。
目 录
1 绪论 1
1.1课题来源与课题意义 1
1.2课题在国内外发展状况 2
1.3课题的主要研究内容 2
2 系统方案 3
2.1太阳跟踪方式 3
2.2方案比较与总结 4
2.3本设计的系统方案 4
3 硬件部分的设计 5
3.1单片机控制电路 5
3.2光电转换电路设计 7
3.3 AD转换模块电路设计 9
3.4步进电机驱动电路设计 10
3.5单片机外围电路设计 11
3.6 HC06无线蓝牙模块 12
3.7液晶显示模块 13
3.8报警模块 14
4 软件部分的设计 14
4.1主程序 14
4.2按键部分 15
4.3指示灯部分 16
4.4模数转换 16
4.5驱动电路 17
4.6 AD电压采样 18
4.7液晶显示模块 19
4.8报警模块 22
5 调试与分析 22
5.1软件设计过程 23
5.2仿真 23
5.3硬件制作过程 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 29
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
/> 1.1课题来源与课题意义
近年来，以前一直作为人类社会的主要能源的各种矿产能源，例如石油、煤炭、天然气等能源已经日近枯竭，这种矿产资源是用一点少一点，不可再生，更加严重的问题是，这些能源并不够清洁，在越来越多地使用这种能源之后，地球的环境已经变得越来越差，二氧化碳的过多排放使得地球变暖问题日趋严重。这样的情况的下，人们对新的更加清洁的能源的追求日益强烈，许多国家都越来越注重新能源的研发，这不仅是人们的需要，更是国际社会共同的认知，大家都需要新的可再生清洁能源。目前，新的能源的开发也有可能带动一波新的经济方面的增长，在当今这个新的时代，能够掌握新能源的国家才能在新的局势中占领优势。这些年来，国际上投向新的能源开发方面的资金流量剧增，特别是对诸如风能、太阳能、生物能这些可再生能源上面投入的资金尤其多，这些可再生的清洁能源将是一个非常大的能量新来源，一旦能够找到好的获取这些能源的方法，这能源将是取之不尽，用之不竭的。新的能源获取方法必将是各个国家必争之物，这是经济方面的需要，也是环境的需要，更是科技的需要，各行各业都需要新能源。如今我们的能源方面越来越少，如果不能更加高效率地利用现有能源，积极开发新的能源，我们的日常生活和科技的发展都将受到制约。而在增强重视新的能源开发的大背景下,相对于其他各类能量，太阳能是一种清洁而又庞大，可进行普遍开发利用的新能源,在现今对太阳能的利用效率还没能达到最高。为了能更好的缓解人类社会的能源压力，提高对太阳的利用率是一个非常重要的方式[4]。
太阳光自动跟踪的技术是一种用来提高对太阳光的利用效率的良好方法,这种方法开始为愈来愈多的人所使用。当今对太阳光跟踪技术的研究很多，在这些研究之中，最重要的是能够较为精确的跟踪太阳光的方位，这是对太阳光自动跟踪技术的提高有非常重要的作用。在实际的对太阳能的收集利用的时候，我们不能仅仅将目光集中在比较大的范围上的太阳能的采集中，许多非常小的方面也可以进行太阳能的利用。以我们的角度看来，太阳是在自东向西不断运转的，因此太阳光获取装置决不可固定位置，固定位置的太阳光获取装置在日照角度不断变化的白天，太阳能板能够对着太阳光的时间是有限的，吸收效率非常低下。但在这种情况下，就不能仅仅靠材料方面来提高吸收阳光的效率。因而，研究如何更好地跟踪太阳光成了如今的研究者提高太阳光利用率的主要方向[1]。
1.2课题在国内外发展状况
对于新能源方面，我国是一直在积极探索的，因而对于太阳能这种优秀能源，我国也有很多研究。近来1994年的《太阳能》，在这本杂志上，我国就有科学家发表了相关研究。在杂志中述说了一种关于单轴液压为基础的一种自动跟踪器，这种跟踪器可以实现单向跟踪，在国内是一个重大的研究成果。并且根据一些资料显示，我国的国家气象局计量站在更早的时候就做出了相关的成果。早在20世纪90年代就研究制造出了FST型的全自动式太阳跟踪器，这种设备可被成功用于观测太阳的辐射。在我国的江苏省南京市有一座太阳能塔式热发电示范电站，这是在2005年建立的一座电站，是与以色列合作建立的，是我国太阳能发电方面的一个重大突破[3]。
相对于国内来说，国外的太阳能技术发展比我国更早，技术更加先进，近来也取得了相当大的进展。首先说说早年的国外太阳能方面的重大突破，因为这些创新技术的带头，太阳能技术开始进入了一个突飞猛进的时代。美国是在这方面最先取得重大成果的国家，美国最先在20世纪五十年代就已经在贝尔实验室制造出了单晶硅电池，光电转换的效率足足达到了6%，这在当时是一个跨越式的成就。然后是一种可以用来选择性吸收太阳光的特殊的涂层，可选择意味着对太阳光的选择性吸收，这大大提高了对阳光的吸收效率，是又一次跨越性的飞速发展，对太阳能的吸收使用技术的未来发展坚定了重要的基石，这项技术源自于以色列的一位名叫Tabor的科学家，这种涂层是由他所提出的选择性吸收表面概念研究出来的伟大技术。随着对太阳能的开发的深入，愈来愈多的人已经开始察觉到对太阳光的吸收率问题，这也是本次设计要解决的问题，有人设计出了一种单轴的跟踪器，这种单轴跟踪器可以实现在东西方向上的跟踪，不过南北方向上的跟踪需要人工调节，尽管是这样，也会极大地提高了对太阳光的吸收效率，这是太阳能光技术的重大突破，是一个重要的里程碑。此外，在之后的1998年，双轴跟踪式的太阳光追踪系统被研发出来，对太阳能的利用效率得到了进一步的提高[6]。
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