分类号：TP271+.5 U D C：D10621-408-（2014）0404-0 密 级：公 开 编 号：2010021180
成都信息工程学院
学位论文
太阳方位探测器
论文作者姓名： 申请学位专业： 申请学位类别： 指导教师姓名（职称）： 论文提交日期：
张中山 电子信息工程 工学学士 王江（副教授） 2014年6月4日
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都信息工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
签名： 日期： 2014年 6月9日
关于论文使用授权的说明
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签名： 日期： 2014年 6月9日
太阳方位探测器
摘 要
由于当今世界能源越来越匮乏，以常规能源为基础的普通能源结构随资源的不断消耗将越来越不适应可持续发展的需要。同时，常规能源的过量消耗引起的环境污染日益严重，人们迫切需要找到一种更加绿色的能源来维持人类的发展，太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、取之不尽用之不竭，具有非常广阔的利用空间。但太阳能利用率低这一问题一直影响和阻碍着太阳能利用的普及和扩张。太阳能自动跟踪系统就是为解决这一问题而设计的，它大大的提高了太阳能的利用效率。而本文则阐述了采用视日运动轨迹跟踪的方法来探测太阳的方位，探测太阳的方位是跟踪太阳的基础，它由天文公式根据当地经纬度和当前时间计算太阳方位，MCU控制系统，利用步进电机双轴驱动，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，调整太阳能电池板的角度实现对太阳方位的探测。
关键词：太阳方位；探测器；MCU；步进电机
I
Solor Tracker
ABSTRACT
Due to the energy in modern society increasingly scarce, conventional energy-based energy structure with the continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development. At the same time, due to excessive consumption of conventional energy consumption environmental pollution is becoming more and more serious, there is an urgent need to find a more green energy to sustain the development of human beings. Solar energy is known as the most primitive energy, and it is clean, renewable, rich and wide distribution and has wide prospects of use. But the solar energy utilization efficiency is low; the problem has been influencing and hindering the popularity of solar energy technology. Solar energy to be automatic tracking systems designed to solve the problem which greatly improve the efficiency in the use of solar energy. The purpose of this article is to expound the sun trajectory tracking method is used to detect the position of the sun, calculate the sun azimuth by the astronomical formular according to local latitude and longitude, and the current time. Computer processor will run the program, through the horizontal tracking mechanism and pitch two degrees of freedom control to adjust the angle of solar panels to achieve the tracking of the sun and detect the position of the sun.
Key words: solar position; detect; SCM; stepping motor
II
目 录
第一章 绪论 .......................................................... 1 1.1 课题研究背景 ..................................................... 1 1.2 国内外现状 ....................................................... 1 第二章 方案设计与选择 ................................................ 4 2.1 光电模式 ......................................................... 4 2.2 视日运动模式 ..................................................... 5 2.3 方案选择 ......................................................... 6 第三章 天文算法 ...................................................... 9 3.1 太阳高度角 ....................................................... 9 3.1.1 太阳赤纬角 .................................................. 10 3.1.2 时角ω ...................................................... 11 3.2 太阳方位角 ...................................................... 12 第四章 硬件电路设计 ................................................. 13 4.1 系统总体框图设计 ................................................ 13 4.2 单片机模块设计 .................................................. 13 4.3 电源模块设计 .................................................... 15 4.4 串口模块设计 .................................................... 16 4.5 电机驱动模块设计 ................................................ 17 4.6 时间模块设计 .................................................... 19 第五章 软件设计 ..................................................... 21 5.1 软件总体流程图 .................................................. 21 5.2 数据发送模块 .................................................... 22 5.3 时间设置模块 .................................................... 23 5.4 角度计算模块 .................................................... 24 5.5 电机控制模块 .................................................... 25 第六章 实测与分析 ................................................... 27 6.1 硬件测试 ........................................................ 27 6.2 软件测试 ........................................................ 30 第七章 结论 ......................................................... 33
III
太阳方位探测器
