基于單片機的太陽能跟蹤充電系統設計(畢業論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ................. 9 時鐘電路 .......................................................... 10 電機驅動電路 ........................................................ 10 步進電機的介紹 .................................................... 10 ULN2020 芯片介紹 ................................................... 11 電機驅動電路設計 .................................................. 12 鋰電池充電電路 ...................................................... 13 太陽能充電管理專用充電芯片 CN3063 簡介 ............................. 13 鋰電池充電電路設計 ................................................ 13 電源電路 ............................................................ 14 LM7805 芯片簡介 .................................................... 14 電源電路設計 ...................................................... 15 4 系統軟件設計 .......................................................... 15 系統主程序設計及工作原理 ............................................ 15 太陽跟蹤算法程序設計 ................................................ 16 A/D 轉換程序設計 ..................................................... 17 DS1302 時鐘程序設計 .................................................. 18 5 軟硬件調試 ............................................................ 19 硬件調試 ............................................................ 19 軟件調試 ............................................................. 19 設計中遇到的問題及其解決辦法 ........................................ 20 6 系統測試方法及測試數據 ................................................ 20 7 結論 .................................................................. 21 參 考 文 獻 .............................................................. 22 附 錄 ............................................................. 23 附錄 A 系統電路圖 ......................................................... 23 附錄 B 程序代碼 ........................................................... 24 致 謝 ............................................................. 30 畢業設計成績評定表 1 1 前言 課題的研究背景和意義 全球經濟的快速發展，在很大的程度上都是以石油、天然氣、煤炭等傳統能源的大量開發采用為代價的。 傳統能源的緊缺和使用傳統能源帶來的環境問題，迫使各國開始想對策來應對這些問題。 2 太陽能跟蹤系統的國內外研究現狀 隨著科學技術的迅猛發展，人們對已經把太陽能應用到許多領域，太陽能的使用逐漸進入人類的生活。視日運動軌跡跟蹤法，是通過計算地球上某一點某個時刻太陽的相對位置，從而對太陽進行跟蹤。它能夠對太陽的高度角和方位角進行全面跟蹤，實現更高的采集效率。光電檢測模塊的傳感器部分采用光敏電阻，通過 ATmega16內置的 A/D 轉換，轉換成單片機可以處理的數字信號。設計中為了使太陽能電池板能夠始終正對著太陽則需要四個光敏電阻對陽光強弱進行檢測，這四個光敏電阻為光敏電阻 光敏電阻 光敏電阻 3和光敏電阻 4，光敏電阻間由垂直的遮光板隔開。所有的寄存器都直接與算術邏輯單元 (ALU)相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內同時訪問兩個獨立的寄存器。其中第一功能是作 為數字通用 I/O 接口使用，而復用的功能可分別與片內的各種不同功能的外圍接口電路組合成一些可以完成特殊功能的 I/O 口，如定時器、計數器、串行接口、模擬比較器、捕捉器、 USART、 SPI 等。 晶振電路由圖中的 Y C和 C9組成，接入單片機的 XTAL1和 XTAL2的引腳。實際應用時，如果想簡化線路，可以將 AVCC 直接接到 VCC， AREF懸空，即這部分不需要任何的外圍零件。這是由于光照產生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用硫狀圖案。其中光敏電阻 R7用于檢測當前的太陽光強是否足夠，若光強小于某個值，系統就不進行跟蹤。 ADC 與一個 8通道的模擬多路復用器連接，能對來自端口 A 的 8 路單端輸入電壓進行采樣。 ADC 由 AVCC 引腳單獨提供電源。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電 10 流充電的能力。您可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的； 同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機的轉動速度和加速度，從而達到調速的目的。當通電狀態的改 變完成一個循環時，轉子轉過一個齒距。 圖 11 ULN2020內部結構圖 電機驅動電路設計 電機驅動電 路圖如圖 12 所示 。內部固定的恒壓充電電壓為，也可以通過一個外部的電阻調節。 J5是排陣，與鋰電 池進行相連， BAT 連接鋰電池的正極， J5 中的 GND2 連接鋰電池的負極，即太陽能板的地和鋰電池的地連接在一起。 LM7805 特點如下： （ 1） 最大輸出電流為 ； （ 2） 輸出電壓為 5V； （ 3） 熱過載保護； （ 4） 短路保護； （ 5） 輸出晶體管安全工作區保護。然后，對U0進行判斷，如果 U0 小于設定值，則認為目前的光強太弱不適合跟蹤充電，繼續獲取光敏電阻的電壓值。如果絕對值大于設定值，接著判斷 U1是否大于 U2，若是，則讓步進電機 1 正轉一個角度；若否，則讓步進電機 1 反轉一個角度。本設計的 A/D 轉換程序流程圖如圖 19 所示。 首先，對相關引腳進行初始化，把單片機的 PD PD5 和 PD6 引腳設置為輸出。 確定整個電路沒有短路情況之后，對硬件電路進行供電。再對 DS1302 的實時時鐘程序進行編寫，根據芯片的資料和時序要求，編寫程序，在開發板的數碼管上顯示當前時鐘。線焊接好再測試，步進電機可以運行。最后，我發現原來我沒對端口進行初始化，當加上端口初始化語句之后，正確的結果就出來了。 這次設計的太陽能自動跟蹤系統在軟件設計上較為巧妙，每隔 20 分鐘跟蹤調整一次，這樣就可以大大降低系統的能耗。=~(BIT(PA0)|BIT(PA1)|BIT(PA2)|BIT(PA3)|BIT(PA4))。(BIT(ADIF))))。 j++) //轉 1*n 圈 { for (i=0。 j++) //轉 1 n 圈 { for (i=0。 j++) //轉 1*n 圈 { for (i=0。 j++) //轉 1 n 圈 { for (i=0。 RST_H。 SCL_L。i8。 Delayus(5)。 l_tmpdate[1]=Read_Ds1302(0X83)。 }*/ Write_Ds1302(0x8E,0X00)。 } 30 致 謝 感謝他們一直以來對我的關心和支持。//將轉換好的 BCD時間值寫入相應的地址 }*/ Write_Ds1302(0X80,0)。i7。 /*for(i=0。 if(SDA_IN) temp|=0x80。 Write_Ds1302_Byte(address)。 //發送數據 RST_L。 //調節轉速 } } } /****************************************************************************/ void Write_Ds1302( unsigned char address,unsigned char dat ) { RST_L。 //調節轉速 } } } /********************************************************/ /* /*步進電機反轉 /* /********************************************************/ void motor_rev2() { uchar i。 //調節轉速 } 26 } } /********************************************************/ /* /*步進電機 2 正轉 PB0~PB3 /* /********************************************************/ void motor_ffw2() { uchar i。 //調節轉速 } } } /********************************************************/ /* /*步進電機 1 反轉 /* /********************************************************/ void motor_rev1() { uchar i。 //返回 10 位數據 } /********************************************************/ /* /*步進電機 1 正轉 PB4~PB7 /* /******************************************