1. 研究目的与意义（文献综述）

当今社会资源紧张，传统能源正在不断减少，同时对环境的危害也在不断加深，导致了环境污染，温室效应等问题，传统能源不适应当前可持续发展的要求。太阳能作为最原始的能量，具有可再生、丰富、安全、洁净、价廉、覆盖范围广等独特的优势。但目前太阳能的利用率偏低，限制了其发展，阻碍了太阳能技术的普及。太阳能技术的普及将会降低人们对传统能源的依赖，可以很好的解决能源问题。因此如何提高太阳板的光电转换效率，成为了一个目前十分重要的研究课题。太阳能跟随系统利用单片机来控制太阳能板的转动，调整角度实现对太阳的追踪，可以一直接受最大光照，有效提高太阳板的光电转换效率。

在跟踪系统研究的方面，来自 inha 大学机电工程系的 yong kim 通过建立极坐标系单轴太阳跟踪系统，对 cpc 太阳能收集热性能进行评价，评测数据表明，与固定式的 cpc 系统比较，跟踪式系统效率提升了 14.9%。1962年智利玛利亚大学(utfsm)的 finster 建立了第一个太阳跟踪器，后来又为它添加了电子控制自动跟踪系统去定位热量计。在高倍聚光发电系统方面，amonix 公司开发了通过 gps 定位和光敏定向来进行跟踪控制的系统，可以使得聚光精度最大不超过 0.5度，从而提升光电转换效率，达到 18% 。在1979年，美国公布的一项专利就是利用重力差式跟随系统实现对太阳能的自动跟随。2002年美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置，利用控制电机完成跟踪。

目前国内太阳能跟随系统主要有两种：一种是根据太阳的运动规律计算跟踪运动轨道的主动跟随系统；另一种是实时探测太阳光线，控制对日角度的被动跟随系统。时钟式跟随系统是最常见的主动跟随系统，其原理是根据太阳在天空中每分钟的运动角度，计算出太阳光接收器每分钟应转动的角度，从而确定出电机的转速，使得太阳光接收器根据太阳的位置而相应变动。其特点是电路简单，但由于时钟累积误差不断增加，系统的跟踪精度很低，而且需要日夜不停的运转，造成能源的浪费。压差式跟随系统的基本原理为：当入射太阳光发生偏斜时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使跟随系统重新对准太阳。根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式，和液压式。该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。但是，该机构只能用于单轴跟踪，精度低。

2. 研究的基本内容与方案

1. 基本内容目标：

   使用单片机、传感器以及电动机设计一个太阳能电池板转动控制装置，使得太阳能电池板自动跟随太阳的运动以获取更多的能量，要求太阳能电池板能朝向天空任何方向，以实现太阳光最大化采集。

2. 本设计拟采用双轴太阳能跟随设计，以51单片机为主控芯片，由光电检测模块 、时钟模块及电机驱动模块等组成。光电模块的传感器采用光敏电阻，通过a/d转换，转换成单片机可以处理的数字信号。单片机对采集的信号进行处理、判断，控制电机对太阳能电池板进行方向的调整，以达到太阳光最大化采集的目标。

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   3. 研究计划与安排

   第1-2 周： 查资料及撰写开题报告；

   第3 周： 审查并修改开题报告；

   第4-10 周： 课题设计与研究；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   【1】范风强.单片机语言c51应用实战集锦【m】.北京：电子工业出版社,2005

   【2】边春远.mcs-51单片机应用开发实用子程序【m】. 北京：人民邮电出版社，2005

   【3】i.scott mackenzie. the 8051 microcontroller fourth edition【m】. 北京：人民邮电出版社，2008

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