点光源跟踪系统课程设计

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1、 指导教师评定成绩：指导教师评定成绩： 审定成绩：审定成绩： 自自 动动 化化 学学 院院 计算机控制技术课程设计报告计算机控制技术课程设计报告 设计题目：光源随动系统 单位（二级学院）：单位（二级学院）： 学学 生生 姓姓 名：名： 专专 业：业： 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 设计时间：设计时间： 2013 年年 6 月月 摘摘 要要 本设计给出了一种基于单片机的点光源自动跟踪系统设计方案, 该设计使用 TI 公司的超低功耗的 AT89C52 单片机作为整个系统的控制核心， 主要由电机驱动模 块，点光源检测模块，电源转换模块等模块组成。利用 8 路光敏电阻来检

2、测点光源 的位置并将检测到的信号经过放大后进行 AD 转换，将转换的结果传给控制器 AT89C52 单片机，经过过单片机的运算和处理来确定点光源的运动趋势，并将运算 的控制信号控制两台步进电机，使其跟随点光源运动。 本设计可以扩展为以后的太阳能发电的自动跟踪系统。该系统不仅能自动根据 太阳光方向来调整太阳能电池板朝向, 结构简单、成本低, 而且在跟踪过程中能自 动记忆和更正不同时间的坐标位置, 不必人工干预, 特别适合天气变化比较复杂和 无人值守的情况, 有效地提高了太阳能的利用率, 有较好的推广应用价值。 关键词：关键词：AT89C52 单片机、光源、自动跟踪、传感器 目目 录录 摘要 .

3、错误错误! !未定义书签。未定义书签。 目录 3 一 设计题目 . 4 1.1 基于单片机的光源自适应控制系统设计 . 4 1.2 设计要求 . 4 二 设计报告正文 5 2.1 设计方案总体方向的选择 5 2.1.1 系统方案的拟定 5 2.1.2 方案选择 . 5 2.2 硬件电路的设计 6 2.2.1 A/D 转换模块 . 6 2.2.2 步进电机模块 9 2.2.3 电机驱动模块 11 2.2.4 检测模块. 13 2.2.5 单片机模块 . 14 2.3 系统软件设计 18 三 总体调试 19 3.1 总体调试 19 3.2 问题及解决方案. 19 3.2.1 通道比较阀值的设置 .

4、 19 3.2.2 电机的防抖 . 19 四 设计总结 . 20 五 参考文献 21 六 附录 22 一、一、设计题目设计题目 1.11.1 基于单片机的光源自适应控制系统设计基于单片机的光源自适应控制系统设计 设计一控制系统，假设有一个太阳能电池板，为了使电池板最大限度的接受光照 强度，通过控制器调节电池板的角度使电池板始终正对光线。采用步进电机作为角 度调整装置，使系统能上下和左右旋转。 1.21.2 设计要求设计要求 1.绘制原理图； 2.连接电路； 3.编写程序； 4.调试运行。 二、二、设计报告正文设计报告正文 2.12.1 设计方案的选择设计方案的选择 2.1.1 系统方案的拟定

5、1.方案一 由检测电路、 AT89C52 单片机、 时钟电路、 A/D 转换控制电路等主要模块组成。 传感器部分采用光敏二极管，将光信号变换为电信号。经过 A/D 转换将其转化离散 的数字信号。控制电路以单片机为核心，能够对采集的数字信号进行处理和判断， 控制步进电机运转使传感器光板正对光线。 2.方案二 以单片机低功耗 LM3S1138 微控制器作为核心控制单元，光强度检测模块，时 钟模块，电机驱动，电源供电，步进电机控制电路模块等主要模块组成。传感器采 用光敏电阻，LM3S1138 微控制器自带 8 个 10 位 A/D，能够识别模拟信号。控制电 路以单片机为核心，能够对采集的模拟信号进行

6、处理和判断对步进电机实现控制。 2.1.2 方案选择 比较以上两方案可知，系统的工作原理是一致的，都是通过传感器感受光强变化 并间接或直接将其转化成单片机能够识别的信号， 通过单片机处理信号并进行判断， 步进电机控制电路根据单片机传出的信号转动。不同的是选择的控制器，从单片机 方面考虑，方案一所使用的传统的 AT89C52 单片机器件比方案二所使用的 LM3S1138 微控制器成本低，但是方案二集成 8 为 A/D/处理模块，对于处理数模显 得简单方便。经过试验，采用外接 A/D 模块的方案一，传感器采集数据电路处理较 复杂，A/D 模块后期程序编写遇到瓶颈，无法实现，于是改为选择采用 LM3S1138 微控制器的方案二，因为有经验借鉴，因此设计题目的要求得以方便实现。综合考 虑，最后确定选择方案二。 系统组成及工作原理以单片机为控制核心，采用光强度检测电路测量，以光敏电 阻传感器作为测量元件，构成光电测量模块。该系统可分为