跟踪太阳随动系统设计

摘要

太阳跟踪的方法主要有两种，光电跟踪和视日运动轨迹跟踪。在分析比较了两种跟踪方法后，本系统采用两种方法相结合的方式来实现对太阳的跟踪。与目前普遍采用的两种跟踪方法相互切换的结合方式不同，本系统是将两种方法同时用在一次跟踪动作里，系统实际跟踪轨迹值由视日运动轨迹理论计算值、预修正量和光电跟踪产生的对预修正量进行调整的调整量确定。当光线强度不够时，或者视日运动轨迹理论计算值和预修正量确定的跟踪误差足够小时，由于光电检测电路不产生信号，光电跟踪方法产生的调整量为零，系统以视日运动轨迹理论计算值和之前确定的预修正量进行跟踪，此时的跟踪角度可以认为是最佳角度。这样既提高了系统的稳定性又提高了跟踪精度。在控制系统的设计中，本控制系统采用以单片机为核心的计算机闭环控制系统，主要由单片机、模数及数模转换、直流电机及其驱动器、机械执行机构、光敏二极管、光电检测电路组成。在采光板平面上装有光敏二极管，光电检测电路产生电平信号，通过模数转换反馈到单片机，计算机运行程序调整跟踪角度，并利用调整量调整预修正量。控制系统的软件用C和汇编编写。因此，本文所研究的太阳自动跟踪装置的控制系统具有高精度、高可靠性等优点，且对装置机械执行机构的精度要求不高，具有极强的实用性。

关键词: 太阳自动跟踪，计算机控制，太阳能装置，光电检测

目录

摘要 I

Abstract II

1  绪论 1

1.1 研究的背景 1

1.2 研究的意义 2

1.3 本设计研究的主要内容 3

2  系统设计方案及系统工作原理 4

2.1 系统总体分析 4

2.1.1 开环控制系统 4

2.1.2  闭环控制系统 5

2.2 单片机控制系统 5

2.3 检测模块的控制系统 6

2.4 太阳跟踪系统的工作原理 7

2.5 执行机构控制系统 7

3  太阳光检测方法及应用 8

3.1光电检测 8

3.2 光电检测电路原器件的选取 8

3.3 光电检测电路设计 9

4  单片机控制系统设计 12

4.1 AT89S52的主要性能特点 12

4.2 AT89S52引脚功能 13

4.3 AT89S52内部结构框图简介 15

4.4 数模转换控制电路 15

4.5 模数转换控制电路 17

5  机械执行机构 19

5.1 机械执行机构的设计 19

5.2  电气执行机构的设计 20

5.2.1 直流电机的工作原理 20

5.2.2  直流电机的调速原理 21

5.3 直流电机的驱动器设计 21

6  系统软件设计 23

6.1 软件开发工具 23

6.2 软件总体设计思路 23

6.3 光电跟踪模块的软件设计 24

7  系统调试 25

7.1 系统调试 25

7.2 系统主要功能的实现 25

7.3 系统改进方向 25

8  结论与展望 26

8.1 结论 26

8.2 展望 26

致谢 27

参考文献 28

附录 29