由于采用两块蓄电池交替工作和充电，所以本系统在工作时蓄电池放电就不会被充电，充电时不会被用来放电，这样充电与放电是两个独立的过程，这就保证了蓄电池能够工作在更合理的用电方式下。同时为保证核心控制器不受太阳能电池板电压不稳定的影响，需要将控制器的电源接在放电回路中，这样系统在比较稳定的电源环境下工作会得到更理想的效果。但是这也就产生了蓄电池切换的问题。
蓄电池的切换采用继电器进行切换，继电器采用双稳态继电器DS2E-M-3V，它的工作电压为3V，具有两路开关通路，其图如下所示：
这种继电器与普通的单稳态继电器不同，工作时它不需要一直通电才能保持常开状态闭合，其内部结构如下图所示：
通过操作给SET引脚一个高电平，开关会打到另一端上，然后去点这个电平开光会保持在这个位置上而不会复位，如光想复位，只要在RESET引脚通一个高电平就会使开关复位，同样不需要保持电流就可以稳定保持状态。由于不需要保持电流，所以比单稳态继电器更省电，这就是双稳态继电器的优势，但也有一个缺点就是控制电路比单稳态继电器复杂点。继电器驱动电路如下所示：
图 双稳态继电器驱动电路
为保证系统正常工作，在蓄电池切换过程中需要滤掉由于继电器切换而造成的瞬间断电以及继电器和另一个出点闭合时产生的尖峰噪声，解决办法是采用滤波电容。滤波电容采用两个，一个是50V-470uF的极性电容，另一个是104滤波原片电容。大电容在切换电池瞬间放电起到续流作用，及时补充损失的电流保证核心控制系统不会因为电压瞬间下降导致单片机复位造成系统错误，而104原片电容这是用于滤除尖峰电压。实际测试发现稳压效果波动幅度在0.01V以内。
蓄电池切换续流稳压电容电路如下图所示： 图
5.6太阳跟踪器设计
为提高太阳电池板的发电效率，采用跟踪太阳轨迹的办法，让太阳能电池板始终跟种太阳轨迹并让电池板处于最佳角度，最大限度吸收并转换太阳能。目前太阳能跟踪器分为单轴跟踪和双轴跟踪：
（1）单轴跟踪：一般是在水平轴方向跟踪太阳轨迹，而在垂直轴方向通过计算和查阅天文资料确定电池板的仰角。单轴跟踪水平轴跟踪又分为机械式，就是采用机械重力系统为水平轴提供扭转力从而带动电池板的旋转，旋转的速度同样通过计算后，调节机械装置缓慢释放扭矩力。这种方式虽然巧妙但是跟踪效果不是很理想，而且在转过这后还需要人为复位。
另一种单轴跟踪方式是采用密闭气室，利用光照不均使气室内的气体内的气体膨胀从而扭转电池板，这种方式也很巧妙但是跟踪效果同样不是很理想，但是相比前一个不需要人为复位。
（2）双轴跟踪：顾名思义,双轴跟踪可以在水平轴和垂直轴两个轴向跟踪太阳轨迹，这种方式具有更好的跟踪范围，并且能灵活调整跟踪角度，具有更强的太阳轨迹跟踪能力。一般可以采用智能芯片控制或光压差式控制.采用智能芯片的方法是通过计算太阳在一年中的运行轨迹，推算出在当地的对应时间内太阳的
高度从而达到跟踪的目的，由于这种控制器没有直接对太阳在天空中的位置进行测量，所以没有反馈调节，运行一段时间后会出现时间积累误差，导致跟踪效果下降。光压差式跟踪器虽然不通过计算来得到太阳轨迹，但是它可以通过光电传感器直接捕捉到太阳的实时位置，因此出传感器自身的限制外长时间运行跟踪精度不会下降，而且制造成本相对较低。
对比上诉跟踪器的方案，本文采用光电传感器利用电压平衡原理制作的双轴太阳轨迹跟踪器。其设计原理是利用光敏电阻感受阳光 ，当太阳能电池板面正对太阳时，光敏电阻受光平衡，因此电阻值一样大，则光敏电阻上的分压也一样大，通过电压比较器可以输出一个信号使电动机停转。反之当太阳移动时，光敏电阻的阻值不同导致电压不平衡，会使电压比较器的正反输入端电压不一致，这是电压比较器会再次输出一个值驱动电机正反转，调整太阳能电池板的角度，使之重新对准太阳，从而达到跟踪太阳的目的。
其电路原理图如下图所示：
图 太阳跟踪器原理图
光敏电阻的安装过程：以X轴为例，光敏电阻是安装在垂直板的两侧，垂直板垂直于太阳能电池板，事实上光敏电阻不是正对着太阳，而是朝向周围环境，当太阳能电池板正对与太阳时，光敏电阻所感受到的环境光强应该是一样的，为了使环境光源不影响光敏电阻的工作，垂直板被涂成黑色，光敏电阻上还有遮光罩，在光敏电阻与电压比较器的连接处还就有滤波电容，进一步减小环境干扰，
使系统工作稳定。
电机驱动电路：
跟踪器电路图如下图所示：
图电机驱动电路
当阳光偏转时光敏电阻的电压就会不同，如图所示，光敏电阻LDR1和LDR3是一组，放在垂直板的一侧，LDR2和LDR4是另一组，在第一组的对侧。当第一组侧光照比较强时，LDR1和LDR3的电阻会减小，而另一侧的电阻会增大，这样对于电压比较器U1和U2来说，U1的正输入端电压会高于负输入端，所以U1输出高电平，而U2正好相反，正输入端电压小于负输入端，输出低电平，这样就会驱动电机朝一个方向运转。当光照平衡时，U1和U2输出的信号一样，电机就会停止转动。Y轴的工作原理也是这样。 整体装配示意图：
图跟踪器实际电路图
5.7核心控制器模块设计
核心控制器采用STC51单片机控制，MCS-51 单片机是美国INTE 公司于1980 年推出的产品，典型产品有 80 31（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51 的5 倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751 等通用产品，一直到现在， MCS-5 1 内核系列兼容的单片机仍然在使用。可见这种单片机的使用是多么广泛【百度百科】。
为方便开发并达到低成本的目的，采用51单片机即可。核心控制器分为五部分：键盘电路，指示灯显示电路，放电控制继电器电路，单片机最小系统电路和系统电源。
（1）键盘电路：根据用户需要用于输入用电方案指令，具体用电方案将在系统软件部分详细介绍。用户可以根据需要选择三种用电方案，这三种方案分别是：默认模式，蓄电池持续供电模式，太阳能电池板供电模式。为简化设计，并且考虑到操作简便，因此键盘只设计了两个按钮，一个按钮用来作为选择三种模式，两一个按钮用于单片机的复位。
选择按钮的操作很简便，按一下，切换一种模式。每切换三次一循环（既当处于第三种工作模式下时，再按一下按钮，就会切换到第一种工作模式下）。
按钮电路如下图所示：
图按钮电路
与小按键并联的电容是为了进行硬件去抖。因为小按键再按下时会产生抖动从而干扰系统对指令的识别，为了尽量避免这种情况的发上，所以按键需要去抖。 （2）指示灯显示电路：用来指示当前系统工作于哪一个模式下。一共三个小LED发光二极管，尽量选取电流小的。工作于某个模式下，单片机根据程序设定就点亮那一盏小灯。指示灯电路如下图所示：