全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)設計.doc
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全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)設計,本文45頁，共計近三萬余字，包含完整論文，源代碼，原理圖及系統(tǒng)實現圖紙。摘要 全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調、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行實時跟蹤的應用領域而設計的。 太陽能跟蹤系統(tǒng)的設計是綜合運用物理學、光學，運動學、控制...
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本文45頁，共計近三萬余字，包含完整論文，源代碼，原理圖及系統(tǒng)實現圖紙。
全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)設計
摘 要
全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調、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行實時跟蹤的應用領域而設計的。
太陽能跟蹤系統(tǒng)的設計是綜合運用物理學、光學，運動學、控制理論等學科體現，是當前國內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)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。所以實現對太陽全天候跟蹤，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強度和設定基準電壓比較結果的檢測，并對檢測結果進行邏輯運算后，對負責方位角和高度角的步進電機進行控制，從而實現對太陽全方位跟蹤。1602液晶顯示模塊，顯示系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)及時間。在該論文中詳細闡述了控制系統(tǒng)的組成結構和工作原理。該方法利用九個光敏電阻對當前環(huán)境光線強度進行感應，在不同強度亮度下，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定的基準電壓，比較器將輸出一個信號給單片機，單片機根據比較器輸入的信號進行邏輯運算，然后控制相應步進電機旋轉，直到九個光敏電阻感應光線強度一樣。
在接受控制電路中引入單片機，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。
最后進行了系統(tǒng)聯合調試，結果表明：系統(tǒng)的軟、硬件設計合理可行，為后續(xù)的研究工作奠定了基礎。
關鍵詞：光敏電阻組合檢測元件,比較器模塊,單片機,AT89C52, 液晶顯示屏,1602,LCD,LM354N,LM358,
All-weather Solar Tracking System
ABSTRACT
All-weather solar tracking system for solar air conditioning、Solar hydrogen production、Solar irradiance measurements、materials aging test、solar photovoltaic、 solar water heaters and other high need for solar applications in real-time tracking designed.
Solar Tracking System is a comprehensive application of physics, optics, kinematics, control theory and other disciplines reflected, is the current hot topic of research at home and abroad. Solar is an energy, is renewable energy. It is rich in resources, both free, then no transport, no pollution on the environment. To create a new human life forms, and human society into a era of energy conservation to reduce pollution. So, all-weather track to realize the sun is to improve the use of solar energy, utilization of great significance。
I made all-weather solar tracking system, the system can track the sun all-round, with two degrees of freedom tracking. Through the night or cloudy days, the only one you can track the sun, reliable stability.
ATMEL Corporation AT89C52 use of the system control chip, through the op amp device LM354N, LM358 module composed of relatively light on the photosensitive sensor resistance on the intensity and set the comparison reference voltage detection, and test results of logical operations, the responsible position angle and elevation angle of the stepping motor control, in order to achieve full-track the sun. 1602 LCD Module, Display System on the current work status and time. In the method described in detail the composition of the control system structure and working principle. The method uses nine photosensitive resistance on the current ambient light intensity sensor, at different intensity of light, the photosensitive resistor not the same, so the positive comparator input voltage is different. If the trackpad is not working on the sun, then the resistance of nine photosensitive not the same, the comparator input voltage is not the same, if the input voltage is higher than the set reference voltage, the comparator will output a signal to the SCM, SCM comparator input signal according to logical operations, and then control the corresponding stepper motor rotation, until 9 photosensitive resistance as light intensity sensor.
In an interview with the introduction of single chip control circuit, by taking advantage of its software and hardware resources, the system has superior intelligence, scalability, scalable and easy to operatly weather Genzong the sun provides a reasonable, affordable solutions characteristics.Finally, a joint trial, the results show that: the system software and hardware design is reasonably practicable, for the follow-up research foundation.
Key words: photosensitive detection elements combined resistance comparator module microcontroller (AT89C52) liquid crystal display (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)展現狀……………………………1
1.2 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)設計思想…………………………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.研究內容及擬解決關鍵問題…………………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 驅動元件………………………………………………………7
4.1 直流電機與步進電機的比較………………………………7
4.2 步進電機控制原理…………………………………………7
4.3 步進電機正反轉控制時序……………………… …8
5 比較器與光敏電阻………………………………… ………9
6 檢測模塊設計………………………………………………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)軟件設計…………………………………………………15
9.1軟件流程圖…………………………………………………15
9.2程序清單……………………………………………………18
結束語……………………………………………………………33
參考文獻……………………………………………………34
附錄………………………………………………………………35
謝辭………………………………………………………………36
參考文獻
【1】 李全利、遲榮強編著.《單片機原理及接口技術》.高等教育出版社，2008
【2】葛偉亮 編著.《自動控制元件》.XXX理工大學出版社，XXX航空航天大學出版社，西北工業(yè)大學出版社，哈爾濱工業(yè)大學出版社，哈爾濱工程大學出版社，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》 南京大學出版社
【4】 施耐德電氣公司 編著.《自動化解決方案指南》.XXX：機械工業(yè)出版社，2007
【5】 胡耀輝編著.《單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經典》.XXX：冶金工業(yè)出版社，2006
【6】 李軍編著.《51系列單片機高級實例開發(fā)指南》.XXX航空航天大學出版社，2005
【7】 梁恩主，梁恩維等編著.《Protel 99 SE電路設計與仿真教程》.XXX:清華大學 2002年11月
【9】張繼和、封志宏編.《電機與控制》. 西南交通大學出版社，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)設計
摘 要
全天候太陽能跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調、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行實時跟蹤的應用領域而設計的。
太陽能跟蹤系統(tǒng)的設計是綜合運用物理學、光學，運動學、控制理論等學科體現，是當前國內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)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。所以實現對太陽全天候跟蹤，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強度和設定基準電壓比較結果的檢測，并對檢測結果進行邏輯運算后，對負責方位角和高度角的步進電機進行控制，從而實現對太陽全方位跟蹤。1602液晶顯示模塊，顯示系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)及時間。在該論文中詳細闡述了控制系統(tǒng)的組成結構和工作原理。該方法利用九個光敏電阻對當前環(huán)境光線強度進行感應，在不同強度亮度下，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定的基準電壓，比較器將輸出一個信號給單片機，單片機根據比較器輸入的信號進行邏輯運算，然后控制相應步進電機旋轉，直到九個光敏電阻感應光線強度一樣。
在接受控制電路中引入單片機，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。
最后進行了系統(tǒng)聯合調試，結果表明：系統(tǒng)的軟、硬件設計合理可行，為后續(xù)的研究工作奠定了基礎。
關鍵詞：光敏電阻組合檢測元件,比較器模塊,單片機,AT89C52, 液晶顯示屏,1602,LCD,LM354N,LM358,
All-weather Solar Tracking System
ABSTRACT
All-weather solar tracking system for solar air conditioning、Solar hydrogen production、Solar irradiance measurements、materials aging test、solar photovoltaic、 solar water heaters and other high need for solar applications in real-time tracking designed.
Solar Tracking System is a comprehensive application of physics, optics, kinematics, control theory and other disciplines reflected, is the current hot topic of research at home and abroad. Solar is an energy, is renewable energy. It is rich in resources, both free, then no transport, no pollution on the environment. To create a new human life forms, and human society into a era of energy conservation to reduce pollution. So, all-weather track to realize the sun is to improve the use of solar energy, utilization of great significance。
I made all-weather solar tracking system, the system can track the sun all-round, with two degrees of freedom tracking. Through the night or cloudy days, the only one you can track the sun, reliable stability.
ATMEL Corporation AT89C52 use of the system control chip, through the op amp device LM354N, LM358 module composed of relatively light on the photosensitive sensor resistance on the intensity and set the comparison reference voltage detection, and test results of logical operations, the responsible position angle and elevation angle of the stepping motor control, in order to achieve full-track the sun. 1602 LCD Module, Display System on the current work status and time. In the method described in detail the composition of the control system structure and working principle. The method uses nine photosensitive resistance on the current ambient light intensity sensor, at different intensity of light, the photosensitive resistor not the same, so the positive comparator input voltage is different. If the trackpad is not working on the sun, then the resistance of nine photosensitive not the same, the comparator input voltage is not the same, if the input voltage is higher than the set reference voltage, the comparator will output a signal to the SCM, SCM comparator input signal according to logical operations, and then control the corresponding stepper motor rotation, until 9 photosensitive resistance as light intensity sensor.
In an interview with the introduction of single chip control circuit, by taking advantage of its software and hardware resources, the system has superior intelligence, scalability, scalable and easy to operatly weather Genzong the sun provides a reasonable, affordable solutions characteristics.Finally, a joint trial, the results show that: the system software and hardware design is reasonably practicable, for the follow-up research foundation.
Key words: photosensitive detection elements combined resistance comparator module microcontroller (AT89C52) liquid crystal display (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)展現狀……………………………1
1.2 太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)設計思想…………………………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.研究內容及擬解決關鍵問題…………………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 驅動元件………………………………………………………7
4.1 直流電機與步進電機的比較………………………………7
4.2 步進電機控制原理…………………………………………7
4.3 步進電機正反轉控制時序……………………… …8
5 比較器與光敏電阻………………………………… ………9
6 檢測模塊設計………………………………………………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)軟件設計…………………………………………………15
9.1軟件流程圖…………………………………………………15
9.2程序清單……………………………………………………18
結束語……………………………………………………………33
參考文獻……………………………………………………34
附錄………………………………………………………………35
謝辭………………………………………………………………36
參考文獻
【1】 李全利、遲榮強編著.《單片機原理及接口技術》.高等教育出版社，2008
【2】葛偉亮 編著.《自動控制元件》.XXX理工大學出版社，XXX航空航天大學出版社，西北工業(yè)大學出版社，哈爾濱工業(yè)大學出版社，哈爾濱工程大學出版社，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》 南京大學出版社
【4】 施耐德電氣公司 編著.《自動化解決方案指南》.XXX：機械工業(yè)出版社，2007
【5】 胡耀輝編著.《單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經典》.XXX：冶金工業(yè)出版社，2006
【6】 李軍編著.《51系列單片機高級實例開發(fā)指南》.XXX航空航天大學出版社，2005
【7】 梁恩主，梁恩維等編著.《Protel 99 SE電路設計與仿真教程》.XXX:清華大學 2002年11月
【9】張繼和、封志宏編.《電機與控制》. 西南交通大學出版社，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
