基于单片机与步进电机的太阳能塔钟的设计毕业论文.doc

基于单片机与步进电机的太阳能塔钟的设计 学生：徐会真 指导教师:刘应乾 （滨州学院自动化系，滨州） 摘 要 关键词：，， The Design of Solar Tower Clock based on Single Chip and Stepper Motor Abstract Solar energy, as a new energy, because its clean, low carbon and environmental protection, is more and more popular. Solar power is the energy convert solar radiant energy to electricity directly and use in the most directly in all renewable energy and the least links of all renewable energy conversion to solar energy. The technology of solar power generation is applied to building tower clock power design in this article, and a new type of power in building tower clock is designed. Because the randomness of solar power, in order to improve the efficiency of solar cells, a solar tracking device is designed in this paper. This device will track the suns rays at any positions automatically. The interrupt control of the 8051 single-chip microcomputer will be adopted in this paper so as to ensure the operate of the building tower clock precisely. Key words: solar cells, single chip microcomputer, stepping motor 目 录 3 1.1 太阳能塔钟的发展现状和趋势 3 1.2 本论文主要内容 4 第二章 太阳能电池供电 5 2.1 太阳能电池发电原理 5 2.2 太阳能电池的物理模型 5 2.3 蓄电池的选择 6 2.4 太阳能电池防过充电保护电路 7 2.5 单片机用+12V—+5V变换电路 8 第三章 步进电机的单片机控制 9 3.1 步进电机及工作原理 9 3.1.1 步进电机概述及工作原理 9 3.1.2 步进电机种类及原理 10 3.2 步进电机的驱动电路 12 第四章 系统的总体设计 15 4.1 步进电机的选择 15 4.2 太阳能电池阵列的设计 15 4.3 太阳能发电系统参数设计 16 4.4 太阳能发电系统跟踪器的设计 18 4.4.1 传感器结构 18 4.4.2 立柱转动式跟踪器 19 4.4.3 MPPT控制器 19 4.4.4 系统硬件设计 20 4.4.5 驱动电路 21 4.4.6 DC/DC、MPPT电路 22 4.4.7 蓄电池充放电控制电路 23 4.5 系统的总体设计 24 4.5.1 硬件设计 24 4.5.2 软件程序设计 26 第五章 结论 29 参考文献 30 第一章 绪论 1.11.2 本论文主要内容 论文的第一章为绪论，介绍了国内外发展的现状以及论文研究的目的和意义等内容；第二章介绍太阳能发电的原理和蓄电池及充电电路的选择；第三章介绍了步进电机的选择及其控制；第四章进行了系统的总体设计；第五章是结论。 第二章 太阳能电池供电 2.1 太阳能电池发电原理 太阳能电池是一种直接将光能直接转化成电能的半导体器件，虽然形式多样，但其基本原理都大体一致。图2-1为光生伏打效应原理图，其核心部分是p-n结。当入射光照在电池上时，能量大于硅禁带宽度的光子穿过反射膜进入硅片中，在n区、耗尽区和p区激发出电子-空穴对（光生载流子）。电子-空穴对在耗尽区中产生后，立即被内电场分离，电子被送进n区，空穴则被推进p区。在n区，电子-空穴对产生后，空穴便向p-n结边界扩散，一旦到达p-n结边界，在自建电场的作用下被电力牵引做漂移运动，越过耗尽区进入p区，电子则被留在n区。P区中的电子同样的先因扩散，后