太阳光源跟踪伺服系统与仿真分析.doc

摘要：在全球各个国家日益剧烈的能源开采环境下，地球所能供给我们的可用资源也濒临绝产。而太阳能作为一种无污染的可再生资源越来越受到人们的重视，那么怎样更好更多的利用起太阳能，这是连年来大家研究的一个关键话题。基于此各类太阳能电池相继问世，但太阳能电池寿命短，废弃物污染严重，且价格昂贵。加上太阳光存在着间歇性，光照强度、方向不断变化的问题，对我们现代的太阳光跟踪装置提出了更高的要求。目前，虽然国际上已出现了许多有关太阳能跟踪装置的改进设计，但大多数太阳板阵列依然没能充分利用起来太阳能资源，致使发电效率低下。据相关实验表明，在太阳能发电中，同等自然条件下自动跟踪系统要比固定发电设备的发电量提高35%左右，因此研究太阳能利用这个课题非常必要。太阳光跟踪技术是一项非常实用的技术，在众多领域均有涉及，尤其是在拥有太阳能的设备上，利用该技术，可以使发电装置的效率更高。

本设计给出了一种基于超低功耗单片机的光源自动跟踪系统设计方案，设计中使用了TI公司的MSP430F系列单片机作为整个系统的控制核心，主要由光源检测，舵机控制等部分组成。利用四路光敏电阻器来检测光源的位置以及强度，进而通过放大传给控制器MSP430F149，经单片机运算处理来确定光源的运动方向，控制两路舵机进行相应转向，达到跟踪光源的目的。当太阳板上传感器水平方向的两路采集值相近，同时竖直方向的两路采集值也相近时，太阳光源将与太阳板相垂直，达到利用率最高的目的。

关键字：msp430f149单片机、自动跟踪、光源、检测、传感器

目录

摘要

ABSTRACT

引言-1

1 绪论-3

1.1 太阳能应用现状-3

1.2 本文设计概述-3

1.3 本文主要内容-4

2 系统设计-5

2.1系统组成-5

2.2 系统工作原理-5

3 系统硬件设计-6

3.1电源设计-6

3.2 MCU部分设计-9

3.3光强采集-11

3.4舵机控制-12

3.5单片机与PC通信模块-15

4 软件设计-18

4.1 主流程图-18

4.2主控模块流程图-18

4.2.1 AD模块-19

4.2.2 PWM 模块-20

4.2.3 串口模块-21

5 系统调试和结果分析-23

5.1 GUI界面开发环境-23

5.1.1 GUI设计-25

5.2仿真模型分析-26

5.2.1系统模型构成-26

5.2.2建立数学模型-26

5.3.1 设计思路-27

5.3.2曲线模拟-28

结论-30

致谢-31

参考文献-32

附录I-33

附录II-36