光源跟踪控制系统设计.doc

摘要:太阳能是一种常见的为密度低、 空间分布不断变化。因为地球围绕太阳公转还有地球自身自传而产生季节变化、天气变化、昼夜交替、经纬度地理因素等自然因素的影响，这就使得收集有了更大的难度。虽然现在世界各国研究人员相继研发出许许多多利用太阳能的设备，但是还远远不够，原因所在，正是季节变化、天气变化、昼夜交替、经纬度地理因素等自然因素的影响导致的太阳能设备对太阳辐射能量接受利用率不高。就现在来说，怎样才能提升利用率，还是世界学者的研究的重中之重。我们要想破解这一难题，一是增加太阳能设备的能量转换效率，二是增大设备的能量接收效率，前者还有待研究，而后者使用现在的技术就能够解决。 

增大太阳能设备的能量接收效率的方法通常有跟踪和聚焦两种方式。对太阳跟踪与非跟踪，接收效率相差高达37.7%，可见精确的跟踪系统能让利用率大幅增加。

本设计使用意法半导体公司出品的低功耗的STM32F103单片机作为整个系统的核心,使用线性电荷耦合元件（线阵CCD）来探测光源的位置，经过单片机的运算和处理来确定光源的运动轨迹，驱动舵机转向，使其跟随光源运动，实现对光源的自动跟踪。

关键词 STM32F103单片机；光源；自动跟踪；太阳能

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 课题意义-2

1.3 任务背景-2

1.4 本章小结-2

2 系统总体设计-3

2.1 主控芯片的选择-3

2.2 电动机的选择-5

2.3 传感器的选择-7

2.4 本章小结-9

3 硬件设计-11

3.1 传感器模块-9

3.1.1 概述-9

3.1.2 线阵CCD的结构和工作原理-9

3.2 驱动装置-12

3.3 主控芯片-14

3.3.1 特性概述-14

3.3.2 供电电路-15

3.3.3 时钟源电路-17

3.3.4 RS-232电路-19

3.4 本章小结-20

4 软件设计-21

4.1 线性CCD模块-18

4.1.1 线性CCD工作信号-18

4.1.2  AD转换-19

4.1.3 图像采集程序设计-20

4.2 数据处理-20

4.2.1 滤波算法-21

4.2.2 偏差计算-22

4.3 舵机程序设计-22

4.3.1 PWM配置-22

4.3.2 PID控制设计-23

4.4 主程序-25

4.5 本章小结-26

5 系统调试-27

5.1 J-Link仿真器-27

5.2 传感器模块调试-27

5.3 舵机调试-28

5.4 系统联调-28

5.5 本章小结-29

结论-30

致谢-31

参考文献-32