基于单片机的太阳能寻光系统的设计毕业论文文档.doc

黑龙江农业经济职业学院 毕业论文 基于单片机的太阳能寻光系统的设计 姓 名： 刘 海 旺 指导教师： 魏 炜 专 业： 新能源应用技术 班 级： 1 2 1 2014年10月26日 目 录 摘 要 1 前 言 2 1 系统方案设计 3 2 模块方案设计 3 2.1 主控模块 3 2.2 寻光模块 3 2.3 舵机模块 3 2.4 电源模块 3 3 系统硬件设计 4 3.1 供电电路设计 4 3.2 主控电路设计 4 3.3 寻光电路设计 5 4 系统软件设计 5 4.1 主要程序段概述 5 4.1.1 主程序概述 5 4.1.2 寻光程序逻辑判断程序 5 4.1.3 内置PWM控制舵机程序 6 5 系统程序流程图 6 5.1 整体程序流程图 6 5.2 模拟太阳能电池板追光流程图 7 6 实物展示 7 7 测试与测试 9 结 论 10 参考文献 11 致 谢 12 附 录 13  基于单片机的太阳能寻光系统的设计 摘 要： 本系统的设计基于单片机对于太阳能电池板的寻光的应用。将模拟太阳能电池板固定在舵机的转臂上，光敏电阻位于模拟太阳能电池板五个方向分布，模拟太阳的东升西落规律，对不同角度的光强进行采集。采用STC单片机作为整套设计系统的主控核心，对光敏电阻采集到的光强信息进行分析处理，从而控制舵机转动，使太阳能电池板始终对准光强最大的方向，保证了太阳能电池板最大效率的采集吸收电能过程。 关键词：单片机，太阳能电池板，光敏电阻，舵机，寻光 前 言 现今社会，在世界范围内，能源主要是石油供求严重失衡，价格暴涨，影响和波及世界各地的经济发展，给世界经济发展带来极大风险的情况。 1.系统方案设计 本设计是基于单片机对于太阳能电池板的寻光系统的应用。其数据处理和智能控制的核心芯片就是单片机，针对于所需功能，此处采用STC系列单片机，利用光敏电阻特性完成光信号的采集，采集到的数据发送给单片机，单片机经过数据处理，将处理的结果通过舵机转动的角度来反映。单片机能够根据光敏电阻采集的数据可以判断光信号最强的方向，来控制舵机转动将模拟太阳能电池板偏向光强最强的方向。总体框图如图1所示。 供电 供电 供电 图1 系统总体框图 模块方案设计 2.1 主控模块 采用STC单片机作为控制芯片，其处理速度快、应用简单，性价比高；并且有内置的PWM波和AD转换，这样利用此单片机的PWM波来实现舵机的伺服控制就很简单。 2.2 寻光模块 采用光敏电阻检测光源。由于光敏电阻的本身特性，其接受光照面电阻的阻值变化，有光和无光对于电阻的阻值大小起一定作用，在硬件实现上，采用5个光敏电阻，成圆周分布，来探测光源的方向。 2.3 舵机模块 本设计系统中，模拟太阳能板固定在舵机的机臂上，单片机通过控制舵机摆动来带动太阳能电池板偏转，使其能够准确的对准光照最强的方向。 2.4 电源模块 本系统的电源主要分成两部分组成：主控部分和转动部分。为了防止系统的稳定性，故采用了双电源模式，利用可充电锂电池作为主控部分的供电电源；模拟太阳能电池板转动的电能由另外一个电源提供。 3.系统的硬件设计 3.1供电电路设计 由于此系统用于户外光能采集，供电电源应采用独立电源最为适宜。另外考虑本控制模块与舵机的工作电压为5V单电源，故此系统采用了三端稳压芯片L7805将锂电池的7.2V直流电稳压成DC5V，电路图如图2所示。 图2 DC5V稳压电源电路原理图 3.2 主控电路设计 主控电路主要是型号为STC89C52的单片机，此款单片机是STC系列中最为常用的一种，功能多，实用性能高。由于本系统中要控制舵机偏转来保证模拟太阳能电池板始终对准光源方向，但是舵机的控制是通过PWM波实现的，恰好STC单片机内部自带PWM功能，这样舵机控制部分就不需要外围电路，使得整体电路简单易行。并且STC单片机功能多，处理速度快。控制模块的电路原理图如图3所示，主要包括单片机、晶振电路、复位电路以及各个控制引脚。 图3 控制模块电路原理图 3.3 寻光电路设计 寻光电路主要利用光敏电阻的光特性实现对光源的检测。其电路原理图见图4所示。 图4 寻光电路原理图 4.系统的软件设计 4.1主要程序段概述 4.1.1 主程