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2.1.1方案的比较及确定
方案1：
根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以下功能模块:传感器、转向电机、智能控制部分，蓄电电路，供电电路等。
传感部分：选择光敏二极管，价格低，性能稳定；转向电机：可选用步进电机，也可以选用普通电机，智能控制：选择AT89S52单片机。蓄电、供电部分要用稳压电路，输出设备：包括蓄电池、按钮或开关、各类指示灯等。
方案2：
系统总体构成包括阴影法跟踪太阳，单片机控制，蓄电、供电等几个模块。 阴影法跟踪太阳：本方案选择的是将太阳能电池板一整块从中间分成四块，然后在分割线上插上3厘米的硬纸板，再在四小块的太阳能电池板上安装传感器（尽量贴着纸板）组成的四鉴探测器，较以往的单个光敏传感器跟踪或单筒光敏传感器探测器，其跟踪效果精确而又稳定，曾强了其跟踪的可靠性，蓄电电路、和供电电路都是基本的稳压电路。多传感器设计思想解决了传统的单个探测器一直存在的错误率高的问题，灵敏度低的缺点，增强了太阳能跟踪系统的可靠性。
根据本次设计的要求，以及两个方案的元器件对比，选择方案2。系统组成框如图2-1所示。
AD转换电路 转向电机太阳电池板电路切换 供电电路 蓄电池 传感器按键设置太阳能电池板布局的特色展示
- 6 - AT89S52 图2-1太阳能跟踪系统总体框图
全自动太阳能跟踪系统
阴影法跟踪装置的示意图：
分割板 太阳能电池板2.1.2系统的工作过程
本装置主要是跟踪太阳让太阳能电池板与太阳保持垂直的，一旦太阳又偏移或是突然变天（雷雨）情况时，与至相应的四个探测器(四快太阳能电池板上各一个)根据分割板的阴影来判断其太阳的方向，将四个传感器检测的信号传给单片机，在进行比较，然后作出相应的正转或者反转，电机就向太阳所在的方向转去。若检测到每个传感器都是很暗的特征，并且持续一段时间则就启动供电电路对用电器进行供电，反之当四个传感器检测的结果差异很大就单开蓄电电路，关闭供电电路。当太阳能电池板发的电不够用时就可以自动切换成市电给用电器供电（多个供电模式可供选择防止出现故障）。
传感器四个
2-1局部图
阴影法跟踪装置（特色）
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三、自动跟踪系统设计
3.1.1系统总体结构
本系统包括光电转换器、步进电机、89C51系列单片机以及相应的外围电路等。太阳能电池板有两个自由度。控制机构将分别对X、Y方向与Z方向进行调整。单片机加电复位后，X、Y方向将处于旋转状态，单片机将对采样进来的电压信号进行判断，电压有增大和减小两种可能，如电压增大，则让电池板继续转动，一旦电压减小，单片机将立即发出信号，让电机反转，实现电池板对太阳的跟踪。
传感器 光电转 单片机 驱动步进电电源 图4-1系统总体结构
3.1.2 光电转换器
光电转换器接收太阳光，将光信号转换成电信号，单片机根据采集来的信号进行分析比较，得出结果最终控制步进电动机的转动与转向来达到太阳能电池面板始终垂直于入射光线，从而达到最高效率的利用太阳能。本设计的光敏器件选为光敏电阻。利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处的下方。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，两个光敏电阻接收到的光强度相同，所以它们的阻值相同，此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时，接收光强多的光敏电阻阻值减少，驱动电动机转动，直至两个光敏电阻上的光照强度相同，称为光敏电阻光强比较法。其优点在于控制较精确且电路比较容易实现。
3.1.3光电转换电路
下图中光电转换电路是其中的一组，另一组电路与此相同。当阳光正对太阳能板时，光敏电阻R1、R2都是高电阻， A、B两点电压相等。四运放LM124的输出的电压相同，单片机收到的信号差为零，所以单片机不控制电动机转动。若阳光发生倾斜，使Rl被阳光射中呈低电阻，则A点电位比B点高。运算放大器U2A
- 8 - 全自动太阳能跟踪系统
的作用是一个电压跟随器，起缓冲、隔离、提高带载能力的作用，保持采样信号的稳定。U3A是减法器，其输出为A与B的电压差值。因为A与B的电压差值可正可负，而单片机的输入端不能为负的电压值，所以U3A正的输入端接了个偏置电压电路，使U3的输出始终为正值。
3.1.4 AT89C51单片机
控制部件选择ATMEL公司生产的AT89C5l型单片机。[29]AT89C5l是一种低功耗、高性能的8位单片机，片内带有4KB的Flash可编程可擦除只读存贮器，它采用CMOS工艺和高密度非易失性存贮器技术，而且引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的Flash存贮器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存贮器编程器来编程。AT89C5l是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。
三级程序存贮器保密；128字节内部RMA；32条可编程I/O线；2个16位定时器/计数器；6个中断源；可编程全双工串行通道；片内时钟震荡器 。
AT89C5是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到OHz，并提供两种可用软件选择的省电方式，即空闲方式和掉电方式。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保持内部RAM的内容，直到下一次硬件复位为止。
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二、AT89C51的引脚[31]：
AT8C951引脚采用双列直插式封装(DIP)或方形封装。双列直插式封装的如图所示，共有40个引脚，下面将对这些引脚进行说明。
图4-4 AT89C51的引脚
1.主电源引脚 (1)Vcc:电源端。 (2)GND:接地端。
2.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2：
(1)XTAL1:接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡信号源时，该引脚接收外部振荡源的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
(2)XTAL2:接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡信号源源时，此引脚应悬浮不连接。
3 控制或与其它电源复位引脚RTS。
RST：复位输入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。在对Flash存贮器编程期间，该引脚也用于施加编程语序电源。
4.输入/输出引脚P0.0-P0.7、Pl.O-P1.7、P2.0-P2.7
(1)P0端口(PO.0-PO.7):P0是一个8位漏极开路型双向I/0端口。作为输入口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8位TTL输入，对端口锁存器写“1”时，又可作为高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据时，它是分时多路转换的地址(低8位)/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在对Flash编程时，PO端口接收指令字节;而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。
(2)P1端口(P1.0-P1.7):P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。Pl的输出可驱动4个TTL输入。对端口锁存器写“1”时，通过内部的上拉电阻把
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