太阳能板自动追光系统设计与实现

摘要

传统的矿物能源濒临枯竭，且使用过程中容易造成环境污染，在这种情况下，可再生的清洁能源的利用显得日益紧迫。太阳能具有可再生、分布地域广、使用清洁、经济效益高等优势，是理想的新能源，其开发使用是解决能源短缺、温室效应和环境污染等问题的有效途径。
　　 在传统的太阳能采集装置中，以固定接收的居多。而采用自动接收装置，可以大大提高太阳能的采集效率。本文开发了一套太阳自动追踪系统，该系统能够使得太阳能电池板始终垂直于太阳光线，最大限度的采集太阳能。在保证成本低廉、结构简单的前提下，实现了较高的跟踪精度。
　　 本文所研究的太阳能板自动追光系统以单片机PIC16F877为控制核心，通过RS485总线与上位机相连，实现了集中控制。系统采用的追踪策略是以视日运动轨迹追踪为基础，采用倾角传感器进行误差校正，保证了系统的精确性和稳定性。单片机控制电机转动，使得太阳能电池板跟踪太阳，并同时检测充电电路和供电电路的工作状态，当出现异常时及时断开电路。倾角传感器提供太阳能电池板的方位角和倾仰角，反馈给系统进行位置校正。上位机事先计算出太阳在预定时刻的方位，通过RS485总线传送给单片机，负责在上下位机之间的通讯控制，并显示出各个太阳能控制节点的工作状态。软件部分采用模块化设计思想，利用C语言编程实现。
　　 最后的软硬件联合调试表明，系统能够实现自动、精确的跟踪太阳，满足了集中控制的要求，达到了设计的目的。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 能源短缺与环境污染

1．1．2 太阳能的优势

1．1．3 我国的太阳能资源分布

1．2 研究目的及意义

1．3 国内外发展现状及趋势分析

1．3．1 太阳能利用现状

1．3．2 太阳能追踪现状

1．4 论文的主要工作及总体结构

1．5 本章小结

第二章 系统总体设计

2．1 太阳能光电转换原理及设备构成

2．1．1 太阳能电池原理及分类

2．1．2 蓄电池原理及使用

2．2 太阳追踪方案

2．2．1 追踪方案的确定

2．2．2 视日运动轨迹中太阳位置的计算

2．3 组网方案

2．3．1 组网方案设计与选择

2．3．2 485简介

2．4 系统总体设计

2．5 本章小结

第三章 硬件系统设计

3．1 硬件系统总体方案

3．2 单片机介绍

3．3 倾角传感器介绍

3．4 电机驱动电路设计

3．5 时钟电路设计

3．6 存储电路设计

3．7 485电路模块

3．8 电流检测模块

3．9 电压检测模块

3．10 本章小结

第四章 软件系统设计

4．1 软件开发环境介绍

4．1．1 上位机软件开发环境介绍

4．1．2 单片机软件开发环境介绍

4．2 系统程序总体介绍

4．3 上位机程序介绍

4．3．1 上位机程序流程

4．3．2 通信协议的建立

4．3．3 主要通信过程分析

4．4 下位机程序介绍

4．4．1 控制板程序介绍

4．4．2 采集板程序介绍

4．5 本章小结

第五章 系统调试与实现

5．1 调试工作

5．2 系统测试

5．3 本章小结

第六章 总结展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢