1、 I 摘 要 以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断的消耗， 将越来越不适应可持 续能源的发展的需要。加速开发以太阳能为主体的可再生能源以成为人们的共 识。太阳能作为一种作为一种清洁能源，倍受人们重视。精确跟踪太阳，对太阳 能利用率的提高是显著的，市场上急需一种高精度，高稳定性的跟踪控制器。 跟踪太阳的方式主要有光电跟踪和视日运动轨迹跟踪。 光电跟踪主要控制过 程是： 由光敏传感器采集太阳与光伏电池板之间水平与垂直方向的位置偏差信号 与光强信号，并反馈给数据处理器与控制器，经过数据的处理与放大，发出驱动 信号，经过驱动电路控制步进电机的转动，经过减速机构缓慢调整角度。视日运 动轨迹跟踪将太阳
2、位置受时间、季节、所在地区经维度等因素综合考虑。 本设计采用光时互补的跟踪方法，即是以视日运动轨迹跟踪为粗调，从时钟 模块读出当前时间计算出太阳的空间位置， 并根据经纬度进一步计算出太阳的方 位角和高度角。由单片机发出驱动信号控制步进电机转动，到达指定位置。先大 致定位太阳的位置。当转到既定位置之后再采用光电跟踪方式，精确定位。这样 可以互相弥补不足。为完成本设计，本文对跟踪方式进行了深入的研究，并在此 基础上主要采用 CDS 光敏电阻，STC12C5A 单片机与步进电机完成跟踪器的设 计。首先根据设计要求和指标，提出系统的设计方案并确定方案性原理上的可行 性。根据要求和各个模块的功能，完成主
3、要器件的选型。在硬件系统设计的基础 上，使用汇编语言完成软件程序的程序编写。最后，论文还对整个课题设计进行 总结，并对课题中存在的问题提出了改善措施和进一步完善本系统的建议。 主要工作包括以下内容： （1）设计太阳能电池板自动跟踪的电路原理图; （2）设计单片机的外围电路，光电转换电路，步进电机驱动控制电路; （3）设计整个系统的电路原理图; （4）软件的设计：使用 C51 语言实现了单片机的控制程序设计; 关键词： 光电跟踪;视日运动轨迹跟踪;光敏电阻;单片机 太阳能电池板自动跟踪系统设计 II Abstract As the consumption of natural resources
4、 based on conventional energy sources in energy structure, it will not become more and more able to meet the requirements for sustainable energy development. It becomes our common views to accelerate the exploitation of the solar energy which is the the main body of the renewable energy. As a kind o
5、f clean energy, the solar energy is becoming much appreciated. Therefore, tracking the sun precisely is significant to improve the utilization rate of solar energy and the market need a high-precision, high stability tracking controller. There are mainly two ways to track the sun , including trackin
6、g the sun by photosensitive sensor and tracking the suns trajectory. The process of tracking by sensor is mainly : the sensor receive the signals which are the position discrepancy between the sunlight and the solar panel，in other word ,that is the position of the horizontal and vertical direction deviation. And feedback to the data processor and controller, then process the data and amplify , output driving signal . At last ,through the rotation of the stepper motor controlled by driving ci
