全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)設(shè)計.doc
約42頁DOC格式手機(jī)打開展開
全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)設(shè)計,摘 要全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調(diào)、太陽能制氫、太陽輻照度測量、材料老化實驗、高效太陽能光伏發(fā)電、高效太陽能熱水器等需要對太陽進(jìn)行實時跟蹤的應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計的。太陽能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計是綜合運用物理學(xué)、光學(xué)，運動學(xué)、控制理論等學(xué)科體現(xiàn)，是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點問題之一。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既...
內(nèi)容介紹
此文檔由會員 losece 發(fā)布
摘 要
全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調(diào)、太陽能制氫、太陽輻照度測量、材料老化實驗、高效太陽能光伏發(fā)電、高效太陽能熱水器等需要對太陽進(jìn)行實時跟蹤的應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計的。
太陽能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計是綜合運用物理學(xué)、光學(xué)，運動學(xué)、控制理論等學(xué)科體現(xiàn)，是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點問題之一。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進(jìn)入一個節(jié)約能源減少污染的時代。所以實現(xiàn)對太陽全天候跟蹤，是提高對太陽能運用，利用率有重大意義。
本人制作全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對太陽全方位跟蹤，具有兩個自由度的跟蹤能力。經(jīng)過黑夜或陰天后，只要太陽一出即可跟蹤，工作可靠穩(wěn)定。
該系統(tǒng)運用ATMEL公司AT89C52控制芯片，通過對運放器LM354N,LM358組成比較模塊對光敏電阻對光線的感應(yīng)強(qiáng)度和設(shè)定基準(zhǔn)電壓比較結(jié)果的檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行邏輯運算后，對負(fù)責(zé)方位角和高度角的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對太陽全方位跟蹤。1602液晶顯示模塊，顯示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)及時間。在該論文中詳細(xì)闡述了控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。該方法利用九個光敏電阻對當(dāng)前環(huán)境光線強(qiáng)度進(jìn)行感應(yīng)，在不同強(qiáng)度亮度下，光敏電阻的阻值不一樣，所以比較器的正輸入電壓也不同。如果跟蹤板不是正對的太陽，那么九個光敏電阻的阻值也不一樣，比較器正輸入的電壓也不一樣，如果正輸入電壓高于設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，比較器將輸出一個信號給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)比較器輸入的信號進(jìn)行邏輯運算，然后控制相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到九個光敏電阻感應(yīng)光線強(qiáng)度一樣。
在接受控制電路中引入單片機(jī)，通過充分利用其軟、硬件資源，使系統(tǒng)具有優(yōu)異的智能性、可擴(kuò)展性、可升級性和操作方便，為對太陽全天候跟蹤提供了合理、廉價的解決方案等特點。
最后進(jìn)行了系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明：系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計合理可行，為后續(xù)的研究工作奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：光敏電阻組合檢測元件 比較器模塊 單片機(jī)（AT89C52） 液晶顯示屏（1602）
目 錄
摘要……………………………………………………………I
ABSTRACT ……………………………………………………II
1 概論…………………………………………………………1
1.1 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀……………………………1
1.2 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)設(shè)計思想…………………………1
1.3 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)研究意義…………………………2
1.4 研究目標(biāo).研究內(nèi)容及擬解決關(guān)鍵問題…………………2
2 系統(tǒng)主控制器…………………………………………………2
2.1 主控制器選用………………………………………………2
2.2 控制器介紹…………………………………………………3
2. 3AT89C52……………………………………………………3
3 系統(tǒng)顯示模塊…………………………………………………5
3.1 顯示模塊選用………………………………………………5
4 驅(qū)動元件………………………………………………………7
4.1 直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的比較………………………………7
4.2 步進(jìn)電機(jī)控制原理…………………………………………7
4.3 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制時序……………………… …8
5 比較器與光敏電阻………………………………… ………9
6 檢測模塊設(shè)計………………………………………………10
6.1方案……………………………………………………10
6.1方案論證…………………………………………………11
6.2 光敏電阻與板夾角…………………………………………11
7 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)電源設(shè)計………………………12
7.1 方案…………………………………………………………12
7.2 方案論證……………………………………………………12
8 系統(tǒng)組成原理…………………………………………………12
8.1 接收系統(tǒng)……………………………………………………12
8.2 用戶控制系統(tǒng)………………………………………………14
8.3顯示系統(tǒng)……………………………………………………14
9系統(tǒng)軟件設(shè)計…………………………………………………15
9.1軟件流程圖…………………………………………………15
9.2程序清單……………………………………………………18
結(jié)束語……………………………………………………………33
參考文獻(xiàn)……………………………………………………34
附錄………………………………………………………………35
概論
太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進(jìn)入一個節(jié)約能源減少污染的時代。所以實現(xiàn)對太陽全天候跟蹤具有重大意義。
參考文獻(xiàn)
【1】 李全利、遲榮強(qiáng)編著.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》.高等教育出版社，2008
【2】葛偉亮 編著.《自動控制元件》.北京理工大學(xué)出版社，北京航空航天大學(xué)出版社，西北工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007
【3】徐文燦.編著.《太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的探索與模擬實驗》 南京大學(xué)出版社
【4】 施耐德電氣公司 編著.《自動化解決方案指南》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007
【5】 胡耀輝編著.《單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典》.北京：冶金工業(yè)出版社，2006
【6】 李軍編著.《51系列單片機(jī)高級實例開發(fā)指南》.北京航空航天大學(xué)出版社，2005
【7】 梁恩主，梁恩維等編著.《Protel 99 SE電路設(shè)計與仿真教程》.北京:清華大學(xué) 2002年11月
【9】張繼和、封志宏編.《電機(jī)與控制》. 西南交通大學(xué)出版社，2002年5月
【10】Introduction to Electronic Circuit Design . Richard R.Senturia
Beijing:Beijing Aerospace University Press, July.2002
【11】Reinhard Wilhelm. Springer.《Compiler Construction》. 2001, First Edition
【12】ThinasArts, Markus Mohnen, Springer.《Implementation of Functional Languge》. 2002, First Edition
全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調(diào)、太陽能制氫、太陽輻照度測量、材料老化實驗、高效太陽能光伏發(fā)電、高效太陽能熱水器等需要對太陽進(jìn)行實時跟蹤的應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計的。
太陽能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計是綜合運用物理學(xué)、光學(xué)，運動學(xué)、控制理論等學(xué)科體現(xiàn)，是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點問題之一。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進(jìn)入一個節(jié)約能源減少污染的時代。所以實現(xiàn)對太陽全天候跟蹤，是提高對太陽能運用，利用率有重大意義。
本人制作全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對太陽全方位跟蹤，具有兩個自由度的跟蹤能力。經(jīng)過黑夜或陰天后，只要太陽一出即可跟蹤，工作可靠穩(wěn)定。
該系統(tǒng)運用ATMEL公司AT89C52控制芯片，通過對運放器LM354N,LM358組成比較模塊對光敏電阻對光線的感應(yīng)強(qiáng)度和設(shè)定基準(zhǔn)電壓比較結(jié)果的檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行邏輯運算后，對負(fù)責(zé)方位角和高度角的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對太陽全方位跟蹤。1602液晶顯示模塊，顯示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)及時間。在該論文中詳細(xì)闡述了控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。該方法利用九個光敏電阻對當(dāng)前環(huán)境光線強(qiáng)度進(jìn)行感應(yīng)，在不同強(qiáng)度亮度下，光敏電阻的阻值不一樣，所以比較器的正輸入電壓也不同。如果跟蹤板不是正對的太陽，那么九個光敏電阻的阻值也不一樣，比較器正輸入的電壓也不一樣，如果正輸入電壓高于設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，比較器將輸出一個信號給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)比較器輸入的信號進(jìn)行邏輯運算，然后控制相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到九個光敏電阻感應(yīng)光線強(qiáng)度一樣。
在接受控制電路中引入單片機(jī)，通過充分利用其軟、硬件資源，使系統(tǒng)具有優(yōu)異的智能性、可擴(kuò)展性、可升級性和操作方便，為對太陽全天候跟蹤提供了合理、廉價的解決方案等特點。
最后進(jìn)行了系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明：系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計合理可行，為后續(xù)的研究工作奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：光敏電阻組合檢測元件 比較器模塊 單片機(jī)（AT89C52） 液晶顯示屏（1602）
目 錄
摘要……………………………………………………………I
ABSTRACT ……………………………………………………II
1 概論…………………………………………………………1
1.1 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀……………………………1
1.2 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)設(shè)計思想…………………………1
1.3 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)研究意義…………………………2
1.4 研究目標(biāo).研究內(nèi)容及擬解決關(guān)鍵問題…………………2
2 系統(tǒng)主控制器…………………………………………………2
2.1 主控制器選用………………………………………………2
2.2 控制器介紹…………………………………………………3
2. 3AT89C52……………………………………………………3
3 系統(tǒng)顯示模塊…………………………………………………5
3.1 顯示模塊選用………………………………………………5
4 驅(qū)動元件………………………………………………………7
4.1 直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的比較………………………………7
4.2 步進(jìn)電機(jī)控制原理…………………………………………7
4.3 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制時序……………………… …8
5 比較器與光敏電阻………………………………… ………9
6 檢測模塊設(shè)計………………………………………………10
6.1方案……………………………………………………10
6.1方案論證…………………………………………………11
6.2 光敏電阻與板夾角…………………………………………11
7 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)電源設(shè)計………………………12
7.1 方案…………………………………………………………12
7.2 方案論證……………………………………………………12
8 系統(tǒng)組成原理…………………………………………………12
8.1 接收系統(tǒng)……………………………………………………12
8.2 用戶控制系統(tǒng)………………………………………………14
8.3顯示系統(tǒng)……………………………………………………14
9系統(tǒng)軟件設(shè)計…………………………………………………15
9.1軟件流程圖…………………………………………………15
9.2程序清單……………………………………………………18
結(jié)束語……………………………………………………………33
參考文獻(xiàn)……………………………………………………34
附錄………………………………………………………………35
概論
太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進(jìn)入一個節(jié)約能源減少污染的時代。所以實現(xiàn)對太陽全天候跟蹤具有重大意義。
參考文獻(xiàn)
【1】 李全利、遲榮強(qiáng)編著.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》.高等教育出版社，2008
【2】葛偉亮 編著.《自動控制元件》.北京理工大學(xué)出版社，北京航空航天大學(xué)出版社，西北工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007
【3】徐文燦.編著.《太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的探索與模擬實驗》 南京大學(xué)出版社
【4】 施耐德電氣公司 編著.《自動化解決方案指南》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007
【5】 胡耀輝編著.《單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典》.北京：冶金工業(yè)出版社，2006
【6】 李軍編著.《51系列單片機(jī)高級實例開發(fā)指南》.北京航空航天大學(xué)出版社，2005
【7】 梁恩主，梁恩維等編著.《Protel 99 SE電路設(shè)計與仿真教程》.北京:清華大學(xué) 2002年11月
【9】張繼和、封志宏編.《電機(jī)與控制》. 西南交通大學(xué)出版社，2002年5月
【10】Introduction to Electronic Circuit Design . Richard R.Senturia
Beijing:Beijing Aerospace University Press, July.2002
【11】Reinhard Wilhelm. Springer.《Compiler Construction》. 2001, First Edition
【12】ThinasArts, Markus Mohnen, Springer.《Implementation of Functional Languge》. 2002, First Edition
