追踪式太阳能热水器的设计.doc

摘要:精确的追踪太阳移动的位置可以极大的提高太阳能的利用率。因此，可以使更小体积的采热管不断受热，以此来节约材料，减小安装空间。

本设计的双轴太阳跟踪装置，以视日运行轨迹为一级跟踪，用光电跟踪方式进行二级跟踪，实现两级精确跟踪，即基于双轴的光电跟踪。光电跟踪是通过光敏传感器来收集太阳与电池板的位置所偏离的信号与光强信号，并反馈给数字处理器与控制器，经受系统内部处理后，发出驱动信号，通过驱动电路装置来控制电机轴的转动，调整其角度。本设计主要采取光敏电阻来设计光强检测电路，STC12C5A60S2单片机控制步进电机的驱动装置以此达成控制步进电机的转动来组成跟踪装置，并根据设计的软件流程来编写程序，从而实现对太阳的主动追踪。 

关键词 太阳能热水器；单片机；步进电机；追踪

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.1.1 能源发展的现状-1

1.1.2 太阳能发展的前景-1

1.1.3 太阳能热水器发展的现状-2

1.2 研究的目的及意义-2

1.2.1 研究的目的-2

1.2.2 研究的意义-2

1.3 本章小结-2

2 太阳能热水器跟踪系统的设计及方案-3

2.1 跟踪控制器-3

2.1.1 光电传感式跟踪控制-3

2.1.2 视日轨迹跟踪控制-3

2.1.3 压差式跟踪控制-4

2.2 跟踪控制系统的总体设计-4

2.2.1 跟踪系统的原理-4

2.3 机械部分的设计-5

2.3.1 机械传动机构的设计-5

2.3.3 驱动电机的选择-6

2.4 本章小结-6

3 系统硬件部分的设计-7

3.1 硬件的总体设计-7

3.2 单片机控制电路的设计-7

3.2.1 STC12C5A60S2单片机简介-7

3.2.2 单片机最小系统电路设计-8

3.2.3 复位电路-8

3.2.4 时钟电路-9

3.3 光电检测电路的设计-9

3.3.1 光电检测原理-9

3.3.2 光敏传感器及元件-10

3.4 液晶显示电路设计-11

3.4.1 LCD1602芯片简介-11

3.4.2 液晶显示电路设计-11

3.5 步进电机驱动器电路的设计-12

3.5.1 ULN2003芯片的介绍-12

3.5.2 驱动电路原理及电路图-12

3.6 本章小结-13

4 软件设计-14

4.1 开发环境简介-14

4.2 软件总体设计-14

4.3 光照强度信号采集程序设计-16

4.4 液晶显示程序设计-16

4.5 步进电机软件程序设计-17

4.6 本章小结-18

5 系统调试与技术指标-19

5.1 调试-19

5.1.1 硬件调试-19

5.1.2 软件调试-20

5.2 技术指标-20

5.3 本章小结-21

结论-22

致谢-23

参考文献-24

附录-25