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基于单片机的太阳能跟踪发电控制系统的设计




信息 技术 ?  

秦 冲 ? 于 单 片 机 的 太 阳能 跟 踪 发 电控 制 系统 的设 计  基

基 于 单 片 机 的 太 阳 能 跟 踪 发 电 控 制 系 统 的 设 计 
秦 冲 
( 门峡 职 业 技 术 学 院 , 南 - f峡 4 20   三 河 3 7 00)

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要: 从提 高太 阳能 电池 板的输 出功率 出发 ,以太 阳的位置 跟踪 为主要 目标 , 运用低 成本 的 

S C 9 5 单 片机为控 制单元核 心 , 格低廉 的直流 电动机为 动力源 , D lh 为人机交互 系  T 8C 1 价 以 e i p 统开发环境 , 设计 了一种双 轴 自动跟踪发 电控制系统 。实验 表明该系统运行 稳定 , 跟踪效率 比  较高, 具有很高 的实用 价值 。   关键词 : 阳能 ; 太 单片机 ; 跟踪发 电; 制系统  控 中图分类号 :H1  T 2 文献标志码 :  B 文章编 号 :6 15 7 (0 2 0 -190  17 ?2 6 2 1 ) 1 3 - - 0 3

De i n o   l r Tr c i g Po r Co t o   y t m   s d o   i r e nt o l r sg   fSo a   a k n   we   n r lS s e Ba e   n M e o o r l   e
QNCog I  hn  ( a me xaP le h i C l g S n n i 70 0, hn ) S n n i o hc n   ol e, a me x 4 2 0 C ia    y c e a
Abs r c : i  ap  a e  het r e -rc   u   o t n a   i  o  o i prv   u p tp we  fs lrp es,u e    o c s  o - t a t Ths p er k s t  a g tta k s n p sio   s man g al   t i t m o e o t u  o ro  oa  an l s sa lw  o tc n_   t  y t r s sem  t  ol wi STC8 h 9C51m ir c m p t   s te c to  nt h  o p ie DC  t ras p wers ppy a   e Dep ia   ma —   c o o uera  h   onr lu i,t e lw  r   c mo o     o   u l  nd t   lh  s hu n   h
c m p t rit r t   y t o u e n eaci s sem  nd d sg     ou l a s a t mat  rckn   o rc to  y t m . e e e i e trs t  h w h   on a   e ins a d be-xi u o   i ta ig p we  on rls se c Th   xp r m n e ul s o tat s

te s t m u s saby,i  r kn   fi en y i  ih.Thi s sem  ashi   r ci l ale. h   yse r n   t l t tac ig e ci c   hg s s s yt   h   gh p t   u   a ca v

Ke   r s s lre e g ; c o o t l rt c ig p we ; o t l y tm  y wo d : oa   n ry mirc nr l ; a kn   o rc n r   se oe r os

硬件及软件设计 , 最终 用 最 少 的 、 节 省 的元 器件 , 现 电  最 实

0 引 言   
随着世界经济的快速发展 , 能源 的需求也越来越 高 , 对  
而 在 现 有 的 能源 结 构 中 , 类 所 利 用 的 能源 主要 是 石 油 , 人 天 

路 的 功 能 J  。

在本设计 中, 阳位置传感 器上的光敏二级管就是数  太
据 采集 的 感 应 装 置 , 过 光 敏二 级 管 对 光 线 的 强 弱 而 引 起  通

的电路 电压值的量地改变 , 把这 个电压值采集 出来 。如 图 
1所示 。  
V CC  

然气 , 煤炭等 化石 能源。然 而, 这些 能 源都是 不可 再生 能 
源 。并且 , 这些能源的资源也是 非常有 限的。面对有 限的  能源和对能源的无 限需求 , 人们 开始探寻 可替 代当前 能源 
的新 型 能 源 。太 阳能 无 疑 是 一 种 环 保 , 色 的 能 源 , 绿 而且 ,  

它是巨量的 、 可再生的。因此在对新能源的开发利用上 , 太  阳能发电无 疑有着 它独特 的优 势。然 而, 当前的技术 条  于 件限制 。光伏发 电的转换效率较低 。是制约太阳能发电的  瓶颈 。因此 , 在现有条件下 , 寻求一种实用的方式去提高太  阳能的发电效率是 非常必要 的。实践证 明 , 阳能 的发 电  太 效率和太阳能发 电板 的与太 阳光线 的角度有很大关系。在  太 阳能发电中 , 太阳能发电板实 时和太 阳光线保 持垂直 的  角度能较大提高太 阳能的发电效率 …。   有人提 出基 于 P C和实时时钟 芯片 的太 阳能 双轴机  L 械追踪 系统 的设 计 , 有效提 高太 阳能 的利 用率 嵋 , 能 j而本 
图 1 采 集 电 路 

文 的设 计是基 于低成本 的单 片机的双轴 机械跟踪 定位 系 

在这部分电路 中, 光敏 二级管 施加正 向电压 , 串  对 并

构 统 , 借助于 Po u 软件实现 电路仿真 。通过验证 , 并 rt s e 取得  联 一个滑动变阻器 , 成一个回路。当光敏二极管在太 阳  光 的不 同强度照射下 , 这个 电路 的电压产 出不 同的变 化。   了 良好 的效果 。  

把这个 电压 值采集出来 , 送入单 片机 处理 。由于这个电路 

1 跟 踪 传 感 器 的数 据 采 集 电 路 设 计   
电子 电路 系统设 计 , 就是依 据事 先提供的功能和技术 

中采集 的电压值是模 拟的变化量 , 而单 片机接受的只能是 

经 过数字量 化的 电压值 , 因此 , 在送入单 片之前 , 要对采集  的电压 值进行 模数 转换  。本设计 中, 数转 换 采用 的  模 D 00 模 其   指标 , 合运用 电子技 术平 台所提供 的知识 , 电路 进行  是 A C 8 8 数转换芯片 , 电路 图如图 2所示 。 综 对
作 者简介 : 秦冲( 9 2 18 一 )男 , , 河南三 门峡人 , 教师 , 硕士 , 主要研究方 向为控制工程 。  
?l 9 - 3  

Ma i   u d g髫 Auo a o , e 2 1 4 ( :3 1 1 c n B ii h e ln t t n F b 0 2, 1  ) 1 9~ 4   m i  

?

信 息技术 ?  

秦 冲 ? 于单 片机 的太阳能跟踪发 电控制 系统 的设 计  基
全年 的功率输 出, 而能从整体上降低成本 。 从  

pl 0=1;   pl 1=0;  
p1 = 1   2 ;

参考文献 :  
[ ]卢 鑫. 阳能 聚光光伏 跟踪 系统结 构的可行性探讨 [ ] 学术  1 太 J.
交 流 ,0 9 (2 4 42  20 , 1 ):1 .

dly 5 )  ea( 0 ;
pl 0=0;  
pl 1= 0;   p1 =0 : 2  

[ ]伍春生. 2 基于 PC 6 87 自动太 阳跟 踪器 的设 计 [ ] 现代  I 1F 7 A J.
电 子 技 术 ,0 7 ( O :4 —5 . 2 0 , 2 ) 171 3  

dl (0   e y 5 ); a

[ ]周建林. 3 一种新型的太 阳光伏发 电跟踪系统设计 [ ] 电气应  J.
用 ,0 9 ( 0 :87 . 2 0 , 1 )6 -1  

[ ]薛建国. 4 基于 H YM86 5 3和单 片机 的低功耗 太 阳能电池 自动 

4 小 结   
本文通过对本 系统 的控制核心做 了详 细的阐述 , 对各  电路 的设 计 , 实施 , 功能作 出详尽的介绍 。在实 际过 程 中,  
在 针 对 本 课 题 设 计 的 电路 板 进 行 了数 据 采 集 、 动 控 制 的  运

跟踪系统设计 [ ] 沈 阳工 程学 院学 报 , J. 自然 科学 版 ,0 5  20 ,
( ) 1 316  2 :1 —1 .

[ ]王雪文. 阳能电池板 自动跟踪控制系统设计 [ ] 西北大学  5 太 J.
学报 , 自然 科 学 版 , 04, 4 2 :6 —6 . 2 0 3 ( ) 13 14 

[ ]付家才. 6 单片机控制工程实践技术[ . M]北京 : 化学工业出版社.  

实际调试 。调试结果 达到设 计要 求 。本设 计 的单 片机控  制和监控系统较 P C控制价格 低廉 , L 更加 符合 经济性 , 比  较适 合用于大 型的太 阳能跟踪 发 电。由于能 有效地 增加 
收 稿 日期 :0 1 6—1  2 1 —0 0

( 接第 9 上 7页 )  

图 8 弧 齿 锥 齿 轮 实体 模 型 

图 6 扫 描 混合 截 面 

3 结 语   
在 Po E环境 下实现 了弧齿锥齿 轮的参数化建 模 , r / 于  是只需按设计要求 修改模数 , 齿数 等基本参数就可得到精  确的不同参数 的弧齿锥齿 轮三维实体模型 , 有利于快速设  计 与优化 ,提高了工作效率 , 于其几何 设计 、 对 传动分 析 、   加工制造各领域 的深入 研究具有极其重要 的意 义  。  
参考文献 :  
[ ]刘惟 信. 1 圆锥齿轮与双曲面齿轮传动 [ . M] 北京 : 人民交通 出 
版 社 ,9 0 1—4  18 . 11 .

2 6 创建第一个 齿廓 , 轴” . 以“ 阵列 的方 式  阵 列 齿 槽 
1 )选取 扫引线 和扫描混 合截 面 , 扫描 混合 完成 第一  个轮齿 的创建 , 图 7  见 。

[ ]王伟 , 2 刘伟 , 基于 Po E的弧齿锥齿 轮参数 化建模 [ ] 机  等. r / J.
电 技 术 ,0 0,1 :06 . 2 1 ( )6 -2  

[ 3]钟 E铭 .Po E IE R Wi fe3 0机 械 设 计 实 例 教程  t r/ NGN E   li   . dr [ . 京: M] 北 清华 大学出版社 ,0 7  20 .
[ 4]黄 恺 . 雷 . 杰 . m E参 数 化 设 计 高 级 应 用 教 程 [ ] 北  李 刘 P/ M .
京 : 学 工 业 出 版 社 ,0 8  化 20 .

[ ]王霄 刘会 霞. r/ N I E R Wife3 0典型机 械零件设计  5 PoE G N E   l i  . dr

图 7 单个齿廓 
2 )以 “ ” 列 的方 式 阵列 齿 槽 。 轴 阵  

手册 [ . 京 : 学工 业 出版 社 ,0 7  M] 北 化 20 .

[ 6]林爱琴 , 黄恺 .P / o r E环境 下 的弧齿锥 齿轮 三维参 数化 造型  [] J .辽宁工学院学报 , 0 4 2 ( ):03 . 2 0 ,4 5 3 -2  

3 )圆孑 切除 , L 倒角及 修饰 后得 到如 图 8所示 的 圆弧  锥齿轮三维实体模 型。  
Ma i ud g日 Auo ao , e 2 1 , 1 J :3 c n ii h eB ln t tn F b 0 2 4 ( ) 1 9~1 1 m i   4  收 稿 日期 :0 1— 7—2   21 0 2

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1 41 ?  


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