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向日葵式自动跟踪系统设计 　　太阳能作为一种清洁无污染的能源 ， 发展前景非常广阔 ， 太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题 ， 这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的 ， 没有充分利用太阳能资源 ， 发电效率低下。据实验 ， 在太阳能光发电中 ， 相同条件下 ， 采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高 35 % ， 因此在太阳能利用中 ， 进行跟踪是十分必要的[1]。 系统的总体设计原理是根据太阳在天空的运行轨迹随着每天的时间和日期的周期性变化得来的，51单片机利用太阳角度的变化规律，根据太阳角度与时间的对应关系来控制双轴电机驱动系统从而使得实验板与太阳光线保持垂直。由于使用了电压采样反馈调整控制技术，该系统具有实时性高、可靠性强、精度高等优点。 一、机械部分设计 　　如图１所示，向日葵板是固定在双轴系统之上的。轴１必须与地轴保持平行关系。以济南市为例，济南处在北纬36.65°，所以轴１与底座的夹角为36.65°才能保持轴1与地轴平行。太阳在地球上的直射范围是从南纬23.5°到北纬23.5°，在半年之中变化了47°。所以向日葵板的轴在纵向的变化范围为47°，每半个月的转动角度约为4°。在横向的转动中，从早晨的6点开始到晚上的6点共转动180°，约每半个小时转动7.5°。 轴端的电位器通过分压把角度值转化为电压值，进而通过AD芯片，把电压值转化为数值，从而达到了把角度值转化为数据的目的。 图1 二、电路控制部分设计 1 、时钟信号产生电路 由于系统需要精确的实时时钟，并且需要调时方便的电路，以保证向日葵板与太阳光线的垂直。由于单片机的实时时钟误差不易控制，调试不方便，所以采用DALLAS公司生产的ds1302时钟芯片。该时钟芯片具有实时时钟和31字节的静态RAM，采用串行通讯，可方便的与单片机接口。DS1302可以提供秒、分、时、日、星期、月、和年，并且带有闰年补偿功能，能够采用12或24小时方式计时，采用双电源供电。将DS1302的SCLK、I/O、RST三根引脚与单片机AT89S51的三根输入口相连接，如图2所示。 图2 时间显示电路 向日葵板的运行是通过时间来控制的，所以要有时间显示部分来确定系统的运行没有发生紊乱。时间显示电路采用MAX7219驱动数码管，MAX7219驱动的数码管显示稳定，并且使用串口与单片机通信，大大节省了I/O资源。 图3 AD转化电路 AD转换器采用ADC0809转换芯片，该芯片为CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近。其时钟信号由单片机的ALE端经二分频后提供。与单片机接口如图4所示。 　　 图４ 双轴驱动部分 　　一般的电机存在要和不紧问题，用在本系统上很容易出现打滑现象。所以采用5伏的减速电机驱动双轴系统。驱动电路采用六管单元的H桥驱动电路。 图５ 电源 由于AD转换对参考电压的要求严格，所以采用市场上买来的开关稳压电源，不再采用自己制作的电源。 反馈部分 反馈电压由旋转式WH5碳膜电位器。电位器接在电源上时，电位器的轴转动，就会引起本身电阻值的变化，从而使得本身的分压而变化。变化的电压通过模数转化芯片转化为数据送入单片机。 三、程序流程图 图6 四、致谢 由于是我们自己独立设计的系统，其间参考了很多的资料，所有资料在此无力一一列出，仅列举一些参考次数多的资料和网站表示感谢。 参考文献 【1】基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计 福建莆田学院电子信息工程系 薛建国 【2】单片机原理及接口技术 李朝青 北京航空航天大学出版社 【3】电子发烧友 附图：生成的PCB 图7 附图：控制电路 P1.0—P1.3接电机驱动电路 附源程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H LJMP LOOPCUR ORG 000BH AJMP READ ORG 0050 BITCNT DATA 30H BYTECNT DATA 31H COMMAND DATA 32H RCV DATA 40H XMT DATA 50H IO BIT P2.6 SCLK BIT P2.7 RST BIT P2.5 DB 3AH, 42H, 4AH, 52H, 5AH, 62H, 6BH,73H, 7BH,83H, 8BH,93H,9CH,0A4H,0ACH,0B4H,0BCH,0C4H,0CDH,0D5H,0DDH,0E5H,0EDH,0F5H,0FEH,77H,7CH,81H,86H,8BH,90H,95H,9AH,9FH,0A4H,0A9H,0AD