摘 要

本文对太阳追踪系统的优势、国内外太阳能发电现状、太阳能发电主要原理以及太阳追踪的原理进行了相应的介绍，并根据相应的任务和目的，对太阳能跟随系统的各组成元件进行了相关分析。在此基础上，借助EDA工具软件Protues针对太阳追踪系统进行了仿真，制作了相应硬件部分，并完成了实物的构建 。在相同的环境下对系统进行测试,所得数据结果对于提高电池板对太阳能的利用率具有重要指导意义。

在这篇论文中，我研究的课题为“基于单片机的阳光跟随系统设计”，因此，在文章的开始，对于太阳能的现状有一个基础的介绍。本文将会对太阳能追踪系统的总体流程及原理，元器件及组成电池的材料、太阳能电池的原理、电机转动方案等部分展开全面介绍。还有电机控制，显示电路，控制电路部分部分，单片机及芯片部分，以及软件部分等进行一一说明。并且对太阳能充放电控制的原理和功能进行预想，以及相应电路的构造进行分析 。対传统的太阳能发电系统工作原理基础上进行研究，设计出了一款基于单片机的阳光跟随系统的设计方案。

关键词：太阳追踪系统；光伏组件；蓄电装置；控制电路

Abstract

In this paper, the advantages of the solar tracking system, the current situation of solar power generation at home and abroad, the main principles of solar power generation and the principles of solar tracking are introduced, and the components of the solar tracking system are analyzed according to the corresponding tasks and purposes. Based on this, the main tasks and purposes of this research are proposed, and the principles and characteristics of commonly used solar panels, photovoltaic modules and power storage devices are analyzed. On this basis, the sun tracking system is simulated with EDA tool software Protues, and the corresponding physical objects are made.The system is tested in the same environment, and the obtained data results have important guiding significance for improving the utilization rate of solar energy by the battery panel.

In this paper, my research topic is "The design of sunlight following system based on single chip microcomputer". therefore, at the beginning of the article, I have a basic introduction to the current situation of solar energy. This article will give a comprehensive introduction to the overall process and principle of the solar tracking system, the components and materials that make up the battery, the principle of the solar battery, the rotation scheme of the motor, etc. There are motor control, display circuit, control circuit part, microcontroller and chip part, as well as software part to explain one by one. The principle and function of solar charge and discharge control are predicted, and the structure of the corresponding circuit is analyzed. Based on the study of the working principle of traditional solar power generation system, a design scheme of sunlight following system based on single chip microcomputer is designed.

Key Words：solar tracking system；photovoltaic modules ；power storage devices；control circuit

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 太阳能发电的工作原理 2

第2章 系统总体设计 4

2.1设计要求 4

2.2 系统方案的确定 4

2.3 系统整体框图 5

2.4 单片机的选择 5

2.5 显示模块的选择 6

2.6 本章小结 6

第3章 系统硬件设计 7

3.1 单片机最小系统电路设计 7

3.1.1 STC89C52单片机简介 7

3.1.2振荡时钟电路介绍 8

3.1.3 复位电路介绍 9

3.2 模数转换电路设计 9

3.2.1模数转换器简介 9

3.2.2 模数转换电路介绍 11

3.3 太阳能充电电路的设计 12

3.3.1 电池充电模块简介 12

3.3.2 太阳能电池简介 13

3.3.3太阳能充电电路介绍 15

3.4 液晶显示电路设计 16

3.4.1 LCD1602液晶显示屏简介 16

3.4.2 液晶显示电路介绍 18

3.5 电机控制电路设计 19

3.6 光照强度感应电路 19

3.7 本章小结 20

第4章 系统软件设计 21

4.1 设计思路 21

4.2 系统主程序设计 21

4.3 数模转换子程序设计 22

4.4 液晶显示子程序设计 22

4.5 中断服务子程序设计 23

4.6 本章小结 24

第5章 系统安装与调试 25

5.1 系统仿真 25

5.2 硬件调试 25

5.3 软件调试 26

5.4 数据分析 26

5.5 本章小结 27

总 结 28

参考文献 30

附录 31

附录A：源代码 31

致谢 37

第1章 绪论

现今社会的科技飞速发展，互联网应用层出不穷，但现代社会的基础能源仍是石油这种不可再生的非清洁能源。目前全世界的能源消耗还是以石油、天然气、煤等为主，但这些能源都是不可再生的，若是长期如此，资源很容易枯竭，并且燃烧大量的化石燃料会产生大量的二氧化碳以及各种有害气体，会给大气造成严重的破坏^[1]。人们已经认识到这些问题的存在，尝试逐步摆脱对这些能源的依赖，转而发展其他清洁可再生能源。随着科技的不断发展以及可持续发展战略的提出，人们在不断更改现有的能源结构，走更加环保且可持续发展的能源道路。

1.1 课题背景

在科学家对未来的预测中，未来的能源结构中，矿物质能源仍然会占据较大的比重。但可再生的能源已经受到了越来越多的关注，例如太阳能和风能，在不少国家，他们甚至成为主要的能源来源，占据了不小的国家能源来源占比。相比过去，关于可再生能源的研究与发展也有了较大的发展和突破。太阳能不仅能量巨大而且还能长期供应，是完全清洁的能源^[2]。而目前关于低温光热技术的技术研究已经趋于成熟，在可以预见的未来，会有较大规模应用的实现。

1.2 国内外发展现状

从上世纪七十年代以来，石油危机为各行各业带来了潜在的危机，受到了各国的重视。由于自然资源在全球范围被过度的开采使用，造成了严重的污染与破坏。在联合国的的召集下，世界上大部分国家参与了由联合国召开的“世界首脑会议”，商讨如何平衡发展与环境之间的矛盾。经过商讨，最后达成共识，各国准备走可持续发展战略，积极探索和加快发展新能源技术，进行能源结构调整和转型。这就是《里约宣言》与《21世纪议程》。而作为可再生能源和清洁能源的太阳能，成为了首选的能源发展技术。或者直接投入巨额资金，直接由政府参与或主导光伏发电技术的开发，或者加速其工业化进程，这个以德国为最。同时，由于人们环保意识的觉醒，对于清洁能源的需求大幅度上升，特别是家用太阳能光伏发电系统，更是形成一种流行风尚，现在规模一直在以每年三到四成的速度增长，成为如今全球增长速度最快的一种能源。

而随着我国国力发展，能量的需求也是不断增长。例如，西部大开发以来，随着西部丰富的风能和太阳能资源有效地大量开发应用，我国已经逐渐解决了当地数千万群众的用电问题。特别是西部面积广大，但是人口却较少，导致了地广人稀的特点，这一点不利于铺开常规的电网建设。利用当地长时间、高强度的稳定日照资源优势，国家大力发展光伏发电技术。在那些人口相对集中一些、比较稠密的地区，国家通过建立独立的光伏发电站来解决当地居民的用电问题。自从“中国光明工程”在96年开始实施之后，我国在西部地区大力发展光伏发电和风能发电，使得当地居民的人均拥有发电量超过了全国水平的三分之一。根据我国相关专家预测，在未来的十年，我国的光伏发电技术将会飞速进步，迎来一个飞跃，而成本将会大幅度下降，是光伏发电技术变成一项能够大规模普及的廉价技术。