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光敏电阻作为光电式传感器的一种，它具有灵敏度高、光谱响 抗过载能力强和寿命长等特点。所以选择光敏电阻采集光照信号，并把不同的光照强度转化为不同的电阻值。把光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转化为不同的电压值，电路如原理图所示。于是，就把对光照信号的处理转化为对电压信号V的处理。
其中V5电压信号转换的是光强信号，其功能是测量光照强度，将信号传递给单片机处理，再结合时钟时间从而判断出天气状况，是阴天还是晴天，是否有乌云遮挡。V1，V2电压信号分别表示东西方向的光照强度，通过V1，V2的电压做差即东西方向的光照强度差，可以判断出太阳光线与电池板的水平方向的方位差，使系统做出调整，只要V1，V2的的差值超过设定值，系统就要做出调整。
V3，V4电压信号分表表示的是南北方向的光照强度信号，其工作原理与V1，V2原理相同。
1Rf21Rf11K1U1A21V11R210K3LM358V21R310K1C1104849K+5V21R19KD31U1B1R53100RLM358+5V11R41K6751R6100RAD2E_W1C21042Rf22Rf11K2U1A21V22R210K3LM358V12R310K2C1104849K+5V22R19KD42U1B2R53100RLM358+5V12R41K6752R6100RAD3W_E2C2104
图4.9 光电转换电路-东西方向
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太阳能电池板自动跟踪系统设计
3C1+5V1043R3AD485KV5W120K56LM3393U1B73R25K2SD1781KQ43R1+5V
5K 图4.10 光电转换电路图3-中间
2)信号处理部分：
采用集成电压比较器LM358N作为信号处理的核心元件，电路连接如原理图所示。东西方向光强、光照强度两钟光照状态转换为三个电压值V1，V2，V5作为比较器的输入电压；在使用单个集成运放构成加减法电路时存在两个缺点，一是电阻的选取调整不方便，二是对于每个信号源的输入电阻均较小，因此采用两级电路，如上图2所示第一级电路为同向比例运算电路。由模电知识 得到
若
Rf1Rf2Rf2Vo1?(1?)V1,Vo??Vo1?(1?)V2R1R4R44R1?R2,R3?Rf1,?VO?1?(Rf2(V1?V2)R4)（243（1）4宝贝（（（2（从从从
从以上公式可以很明显的看出本设计完全符合上述公式。本设计中Rf2/R4=9,所以Vo=10（V1—V2)，即将东西方向的电位差放大了10倍并输出。其中二极管起到钳位作用当电压过高时D3导通使得输出点电位为5.7V，输出电位过低时可以使输出点电位保持在-0.7V，这样整体可以起到保护作用不至于烧坏单片机。其中南北方向是东西方向电路图完全一样，原理也相同。
图4.10所示是判断光照强度的信号处理电路，其实主要就是一个电压比较电路采用的是LM339，其W1是电位器，调整W1的电阻就可以调整参考点电压值，当V5值大于参考值时有放大输出三极管导通输出口呈低电位状态，反之呈高电位状态。这样可以很容易的对光照强度的阀值进行设定。从而很容易对体现天亮还是黑状态的光照强度通过对电位器的调整（参考电压）而做出调整。
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4.4 实时时钟模块
由于系统需进行时间控制，因此，需采用实时时钟。若使用单片机计时，长时间会引起较大误差，因此使用串行实时时钟PCF8583。该器件具有实时时钟，可提供秒、分、时、日、星期、月和年(闰
年补偿)，可采用12 h或24 h方式计时。 图4.11 PCF8583
它具有日历时钟、计时、可编程定时中断，并提供256字节低功耗静态RAM。采用I2总线串行数据线，可方便与单片机接口。
OSCI: 振荡器的输入端；OSCO: 振荡器的输出端；A0: 地址输入端；Vss: 电源负端( 地) ；SDA: I2 C总线串行数据线；SCL: I2 C 总线串行时钟线；INT: 开路中断请求输出端( 低电频有效) ；Vdd: 电源正端。
8051 与 PCF8583 接口电路原理图如图 3 所示, P1. 5用作时钟线 SCL, P1.6 用作数据线 SDA。32. 768 kHz 的石英晶体必须接到 OSCI和 OSCO 之间, 微调电容在 OSCI和 Vss之间, 用于对振荡器频率进行微调。
Vdd(+5V)
STC12C5A60S2OSCI32.678kHzOSCOC0.1uFVddPCF8583SCLSDAVss10K10KP1.5P1.6
图4.12 实时时钟PCF8583与单片机连接图
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4.5 RS232通讯模块
单片机从一个I/O引脚逐位传输一系列二进制编码数据，就是串行通信。单片机的串行通信的实现需要以下3个方面的支持：
硬件构成：单片机的串口结构和通信接口连接。通过引脚串行数据接收端RXD和引脚TXD串行数据发送端与外界通信。
通信协议：RS-232通信协议。1）电气特性，对于数据，逻辑“0”的电平高于-3V，逻辑“1”的电平低于+3V；对于控制号，接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V。实际工作时，应保证电平在+—（3~15）V之间。RS-232是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。2)信号接口，与RS-232相匹配的连接器有DB-25、DB-15和DB-9。本设计使用的是DB-9连接器。作为提供多功能I\\O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器，它只提供异步通信的9个信号。
表3.13 DB-9的引脚定义
引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 功能 载波检测 接收数据 发送数据 数据终端准备完成 信号地线 数据准备完成 发送请求 发送清除 振铃提示 图4.13 DB-9的引脚定义
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RxD9U3R2OUTT2INT1INR1OUTR1INT1OUTGNDVCCR2INT2OUTVS-C2-C2+C1-VS+C1+87C565432C71105105105C6RTTxD1011121314104C3+5V1516C8105+5VMAX232A
图 4.14 RS232通讯模块原理图
4.6 EEPROM存储模块
93LC66A/B是4KB,低电压，电可擦除存储器。93LC66A是8位，93LC66B是16位的，本设计中单片机是8位的所以选择8位的93LC66A比较合适。该芯片采用高级COMOS技术，所以功耗很低。对于要求低功耗的设备是很好选择。
CS:芯片选择端口；CLK：时钟信号端；DI：数据输入端口；DO：数据输出端口；Vss：接地端；NC：悬空端口；Vcc：电源端口。
+5VR55.1KR65.1KR75.1KR85.1KCSSKDIDO图4.15 EEPROM连接图
93LC66A/B1234CSSKDIDOVCCNCORGGND8765
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162738495CN1电脑RT+5VC2104