太阳光自动跟踪系统的研究软件部分(附件)
太阳能作为一种新型的可再生能源，具有储量丰富、获取方便、干净、经济等优点，但目前很多太阳能设备对太阳能的利用率不高，本文设计一种太阳能自动跟踪装置,使太阳能电池板始终与太阳光垂直,保持最大的转换效率。本设计包括光电检测及A/D转换模块、电机驱动模块、DS1302时钟模块、LCD显示模块、独立按键模块和报警模块。通过比较，采用光电跟踪方式实现对太阳的跟踪。选用光敏电阻作为光电传感器，将四个完全相同的光敏电阻分别放置于一块太阳能板的上下左右四个方向的边沿处，当上下或左右的两个光敏电阻接收到的光强不同时，通过A/D转换将信号传送给单片机，驱动步进电机转动，实现对太阳的跟踪。经调试，系统能实现自动跟踪太阳的基本功能。关键词 太阳能，自动跟踪，单片机，步进电机目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 太阳跟踪国内外的研究现状和发展趋势 2
1.3 太阳跟踪系统研究的意义 2
1.4 课题的主要研究内容 3
2 系统总体设计方案 3
2.1 太阳跟踪方式 4
2.2 方案比较与总结 6
2.3 本设计的系统方案 7
3 太阳光自动跟踪系统软件部分的设计 8
3.1 主程序模块 8
3.2 光电检测及 A/D转换模块 10
3.3 驱动电路模块 18
3.4 时钟模块 22
3.5 液晶显示模块 25
3.6 独立按键设计模块 29
3.7 报警模块 31
4 调试与分析 32
4.1 调试方法 32
4.2 软件模块调试 32
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
附录A 硬件原理图 36
附录B 电路PCB布线图 37
附录C 部分程序清单 38
1 绪论
1.1 课题研究的背景
近年来经济的快速发展导致能源消费也在不断增长，在这个提倡节能与环保的时代，解决全球能源危机，改善人们生活质量的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
33
致 谢 34
参 考 文 献 35
附录A 硬件原理图 36
附录B 电路PCB布线图 37
附录C 部分程序清单 38
1 绪论
1.1 课题研究的背景
近年来经济的快速发展导致能源消费也在不断增长，在这个提倡节能与环保的时代，解决全球能源危机，改善人们生活质量的问题随之提上了议程。由于石油和煤炭等矿产能源的存量已经越来越少，而且这些矿产能源的使用会放出大量的二氧化碳，引起温室效应等其他环境问题，污染了我们赖以生存的环境，因此许多国家都开始大规模开发和利用太阳能这个干净无污染的可再生能源，在工业、家庭等许多不同领域里都投入太阳能的使用。
面对化石能源日趋紧张的情况，人类开始大幅度利用太阳能、核能、水能等可再生的能源，太阳能以自己独特的优点受到许多国家的重视。一般煤炭矿物燃料的使用会产生许多有害物质，比如废气和废渣，严重影响我们生活的环境，但是太阳能纯天然无污染，被称作“干净能源”，因而不污染环境。在环境污染愈发严重的现在，这点是非常宝贵的。
丰富的存储量：我国每年太阳辐射到陆地表面的能量相当于130万亿吨煤，全球预计能够开采的煤炭总量为15980亿吨，而还能开采的化石能源总量不过约等于33730亿吨煤[1]，所以太阳能如今是世界上最多的能源，其他能源的丰富程度都比不上太阳能，只有太阳能能够靠满足人们对能源的需求。
获取方便：太阳能无处不在，没有地域的限制，在一些偏远的山村、孤岛，人们获取其他能源不便利，只有太阳能随时随地可以获取，不需要开采和运输，缓解了地域压力。
干净能源：使用太阳能不会产生废气、废水，没有噪声，不产生有害物质，也不会有残余物，对保护环境有着重要作用。
无穷无尽可再生：根据太阳热核反应速度，每一秒都会有大量的氢生成，再由氢聚合成大量的氦，这些氢存储量能够让人类使用最起码200亿年，远远超过了地球本身的寿命。从这个角度来说太阳的能量无穷无尽的，不用担心能源枯竭。
经济性：由于太阳能普遍存在，而且在太阳能利用这片领域，科学技术也在不断发展，太阳能利用的成本比以前已经减少了很多。因为太阳能的多种优点，既保护环境又取之不尽、用之不竭，所以从长远角度考虑，未来太阳能发电的成本会更小。
我国太阳能的资源非常充裕，所以我们要好好利用这个资源，实现走可发展道路的要求。
1.2 太阳跟踪国内外的研究现状和发展趋势
国外早就开始对太阳能的应用进行研究，1921-1945年第二次世界大战爆发，在这段时间内太阳能利用的研究暂时处于低潮，研究资金也撤回了很多。但是之后的20年太阳能利用的研究开始在各个领域取得进展。二十世纪50年代，美国首先研制出了6%实用型单晶硅电池，这是美国在太阳能利用领域的一个转折点，一年后以色列提出选择性吸收表面理论并成功研制出了选择性太阳吸收涂层。而日本在太阳能利用这块领域也不甘示弱，20世纪70年代，日本就开始对如何利用太阳热能进行研究，到90年代更是进入了一个研究高峰期。德国是世界上利用太阳能发电最多的国家，而且20世纪末德国就使用了采用单轴太阳跟踪设备的太阳能厨房。几年后美国也研发出了单轴跟踪器，通过跟踪太阳运动的轨迹自动跟踪太阳东西方向的运行，太阳能的转换效率提高了十五个百分比[2]。21世纪初美国又成功研制出了双轴跟踪器和新型的太阳能跟踪装置，在太阳能利用这块领域又抢占先机，是美国历史上的又一个里程碑。
国内的许多专家学者从20世纪以来对太阳能的利用也有了明显进展。20世纪末，国家气象局计量站研制出了能够观察太阳辐射的FST型全自动太阳跟踪器，两年后推出了太阳灶自动跟踪系统；之后国家出版了《太阳能》杂志，里面详细介绍了能实现单向跟踪的单轴液压自动跟踪器；1997年国内已经研制出了单轴太阳跟踪器，是中国在利用太阳能领域中的一个转折点，同美国一样，能够自动跟踪太阳东西方向运行，南北方向也一样是通过手动调节来跟踪，太阳能接收的效率显著提高了。
根据目前国内外专家学者对太阳跟踪的研究情况来看，由于太阳能应用系统成本比较大，以及各方面的限制条件，普遍采用单轴跟踪装置实现太阳跟踪。但是科学在进步，技术在发展，相信在不久的将来人类就会研制出双轴太阳能跟踪装置，进一步提高太阳能的转换效率。
1.3 太阳跟踪系统研究的意义
当今世界能源短缺问题越来越严重，长期以来，世界能源主要依靠石油、煤炭等矿物燃料，但是这些都是不可再生能源，且储量有限，可供我们挖采与使用的越来越少，同时这些矿物燃料的使用会污染环境，严重破坏生态平衡，造成无法挽回的损伤。因此，采用新能源和可再生能源是保护生态环境、走可持续发展之路的重大措施。太阳能作为一种新型能源，具有无穷无尽可再生、干净环保、获取方便、经济等优点，但是又存在着许多缺点，比如太阳不断运动因而空间分布也不断变化，因此目前很多太阳能设备，不仅成本比较高而且不能充分利用太阳能，所以本设计的目的就是通过跟踪太阳来提高太阳能的接收率和利用率，对解决当前能源危机，保护生态环境有重要意义。
目前市面上很多太阳能电池板的阵列都是朝南固定的，而太阳能电池板的发电效率与它接收的光照强度成正比关系[3]，因此发电效率并不理想。所以我们要让太阳光尽量垂直照射到电池板上，才能
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 太阳跟踪国内外的研究现状和发展趋势 2
1.3 太阳跟踪系统研究的意义 2
1.4 课题的主要研究内容 3
2 系统总体设计方案 3
2.1 太阳跟踪方式 4
2.2 方案比较与总结 6
2.3 本设计的系统方案 7
3 太阳光自动跟踪系统软件部分的设计 8
3.1 主程序模块 8
3.2 光电检测及 A/D转换模块 10
3.3 驱动电路模块 18
3.4 时钟模块 22
3.5 液晶显示模块 25
3.6 独立按键设计模块 29
3.7 报警模块 31
4 调试与分析 32
4.1 调试方法 32
4.2 软件模块调试 32
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
附录A 硬件原理图 36
附录B 电路PCB布线图 37
附录C 部分程序清单 38
1 绪论
1.1 课题研究的背景
近年来经济的快速发展导致能源消费也在不断增长，在这个提倡节能与环保的时代，解决全球能源危机，改善人们生活质量的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
33
致 谢 34
参 考 文 献 35
附录A 硬件原理图 36
附录B 电路PCB布线图 37
附录C 部分程序清单 38
1 绪论
1.1 课题研究的背景
近年来经济的快速发展导致能源消费也在不断增长，在这个提倡节能与环保的时代，解决全球能源危机，改善人们生活质量的问题随之提上了议程。由于石油和煤炭等矿产能源的存量已经越来越少，而且这些矿产能源的使用会放出大量的二氧化碳，引起温室效应等其他环境问题，污染了我们赖以生存的环境，因此许多国家都开始大规模开发和利用太阳能这个干净无污染的可再生能源，在工业、家庭等许多不同领域里都投入太阳能的使用。
面对化石能源日趋紧张的情况，人类开始大幅度利用太阳能、核能、水能等可再生的能源，太阳能以自己独特的优点受到许多国家的重视。一般煤炭矿物燃料的使用会产生许多有害物质，比如废气和废渣，严重影响我们生活的环境，但是太阳能纯天然无污染，被称作“干净能源”，因而不污染环境。在环境污染愈发严重的现在，这点是非常宝贵的。
丰富的存储量：我国每年太阳辐射到陆地表面的能量相当于130万亿吨煤，全球预计能够开采的煤炭总量为15980亿吨，而还能开采的化石能源总量不过约等于33730亿吨煤[1]，所以太阳能如今是世界上最多的能源，其他能源的丰富程度都比不上太阳能，只有太阳能能够靠满足人们对能源的需求。
获取方便：太阳能无处不在，没有地域的限制，在一些偏远的山村、孤岛，人们获取其他能源不便利，只有太阳能随时随地可以获取，不需要开采和运输，缓解了地域压力。
干净能源：使用太阳能不会产生废气、废水，没有噪声，不产生有害物质，也不会有残余物，对保护环境有着重要作用。
无穷无尽可再生：根据太阳热核反应速度，每一秒都会有大量的氢生成，再由氢聚合成大量的氦，这些氢存储量能够让人类使用最起码200亿年，远远超过了地球本身的寿命。从这个角度来说太阳的能量无穷无尽的，不用担心能源枯竭。
经济性：由于太阳能普遍存在，而且在太阳能利用这片领域，科学技术也在不断发展，太阳能利用的成本比以前已经减少了很多。因为太阳能的多种优点，既保护环境又取之不尽、用之不竭，所以从长远角度考虑，未来太阳能发电的成本会更小。
我国太阳能的资源非常充裕，所以我们要好好利用这个资源，实现走可发展道路的要求。
1.2 太阳跟踪国内外的研究现状和发展趋势
国外早就开始对太阳能的应用进行研究，1921-1945年第二次世界大战爆发，在这段时间内太阳能利用的研究暂时处于低潮，研究资金也撤回了很多。但是之后的20年太阳能利用的研究开始在各个领域取得进展。二十世纪50年代，美国首先研制出了6%实用型单晶硅电池，这是美国在太阳能利用领域的一个转折点，一年后以色列提出选择性吸收表面理论并成功研制出了选择性太阳吸收涂层。而日本在太阳能利用这块领域也不甘示弱，20世纪70年代，日本就开始对如何利用太阳热能进行研究，到90年代更是进入了一个研究高峰期。德国是世界上利用太阳能发电最多的国家，而且20世纪末德国就使用了采用单轴太阳跟踪设备的太阳能厨房。几年后美国也研发出了单轴跟踪器，通过跟踪太阳运动的轨迹自动跟踪太阳东西方向的运行，太阳能的转换效率提高了十五个百分比[2]。21世纪初美国又成功研制出了双轴跟踪器和新型的太阳能跟踪装置，在太阳能利用这块领域又抢占先机，是美国历史上的又一个里程碑。
国内的许多专家学者从20世纪以来对太阳能的利用也有了明显进展。20世纪末，国家气象局计量站研制出了能够观察太阳辐射的FST型全自动太阳跟踪器，两年后推出了太阳灶自动跟踪系统；之后国家出版了《太阳能》杂志，里面详细介绍了能实现单向跟踪的单轴液压自动跟踪器；1997年国内已经研制出了单轴太阳跟踪器，是中国在利用太阳能领域中的一个转折点，同美国一样，能够自动跟踪太阳东西方向运行，南北方向也一样是通过手动调节来跟踪，太阳能接收的效率显著提高了。
根据目前国内外专家学者对太阳跟踪的研究情况来看，由于太阳能应用系统成本比较大，以及各方面的限制条件，普遍采用单轴跟踪装置实现太阳跟踪。但是科学在进步，技术在发展，相信在不久的将来人类就会研制出双轴太阳能跟踪装置，进一步提高太阳能的转换效率。
1.3 太阳跟踪系统研究的意义
当今世界能源短缺问题越来越严重，长期以来，世界能源主要依靠石油、煤炭等矿物燃料，但是这些都是不可再生能源，且储量有限，可供我们挖采与使用的越来越少，同时这些矿物燃料的使用会污染环境，严重破坏生态平衡，造成无法挽回的损伤。因此，采用新能源和可再生能源是保护生态环境、走可持续发展之路的重大措施。太阳能作为一种新型能源，具有无穷无尽可再生、干净环保、获取方便、经济等优点，但是又存在着许多缺点，比如太阳不断运动因而空间分布也不断变化，因此目前很多太阳能设备，不仅成本比较高而且不能充分利用太阳能，所以本设计的目的就是通过跟踪太阳来提高太阳能的接收率和利用率，对解决当前能源危机，保护生态环境有重要意义。
目前市面上很多太阳能电池板的阵列都是朝南固定的，而太阳能电池板的发电效率与它接收的光照强度成正比关系[3]，因此发电效率并不理想。所以我们要让太阳光尽量垂直照射到电池板上，才能
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3347.html
