重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）
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重庆邮电大学移通学院 毕业设计（论文）
设计（论文）题目： 光源跟踪随动系统
单 位（系别） ： 自动化系 学 生 姓 名 ： 杨朕
专 业 ： 电气工程及其自动化 班 级 ： 05110801 学 号 ： 0511080132 指 导 教 师 ： 蒋建春 答辩组 负责人 ： 程安宇
填表时间： 20 年 月
重庆邮电大学移通学院教务处制
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摘要
目前太阳能是一种清洁无污染的能源, 发展前景非常广阔, 太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题, 这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的, 没有充分利用太阳能资源, 发电效率低下。据实验, 在太阳能光发电中, 相同条件下, 采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，因此在太阳能利用中进行跟踪是十分必要的。
本设计给出了一种基于单片机的点光源自动跟踪系统设计方案, 该设计使用TI公司的超低功耗的MSP430F149 单片机作为整个系统的控制核心，主要由电机驱动模块，点光源检测模块，电源转换模块等模块组成。利用4路光敏三极管(3DU33)来检测点光源的位置并将检测到的信号经过放大传给控制器MSP430F149单片机，经过单片机的运算和处理来确定点光源的运动趋势，并将运算的控制信号传给两台步进电机，使其跟随点光源运动。当水平方向上的2路光敏三极管测量数值相对接近，同时竖直方向上的2路光敏三极管测量数值也相对接近时，位于竖直传感器中间的激光笔将精确的指向点光源。同时将光敏三极管检测的信号显示在LCD液晶屏幕上。
本设计可以扩展为以后的太阳能发电的自动跟踪系统。该系统不仅能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向, 结构简单、成本低, 而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置, 不必人工干预, 特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况, 有效地提高了太阳能的利用率, 有较好的推广应用价值。 【关键词】 MSP430 光源 跟踪 检测 传感器
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ABSTRACT
Currently solar energy is a clean and pollution-free energy, the development prospects are very bright, solar power has become the world's fastest-growing technology. But it also has intermittent, light direction and intensity of the problem change over time, which the collection and use of solar energy put forward higher requirements. At present, many solar arrays are basically fixed, do not make full use of solar energy resources, power generation efficiency is low. According to experiment, solar power, the same conditions, power generation equipment using automatic tracking equipment than the fixed power generating capacity increased by 35%, so to track utilization of solar energy is necessary.
This design gives a light source based on single chip design of automatic tracking system, the design uses TI's MSP430F149 ultra-low power microcontroller controls the whole system as the core, mainly by the motor drive module, point source detection module, power supply conversion module and other modules. Using 4 phototransistor (3DU33) to detect the location of a point source is detected and amplified signal to pass the controller MSP430F149 microcontroller, operation and processing through the MCU to determine trends in the movement of light source, and operation of the control signal transmission to two stepper motors, to follow the point source movement. When the horizontal direction, 2-way phototransistor relatively close to measured values, while 2-way vertical phototransistor on the measured values are relatively close, the sensor is located in the middle of the vertical laser pointer to point to the exact point of light. Phototransistor detected the same time are shown on the LCD liquid crystal screen.
This design can be extended automatically for subsequent sun tracking system. The system can not only automatically adjust the direction of sunlight solar panels toward the simple structure, low cost, but also in the process of tracking memory and can automatically correct the coordinates of the location at different times, without human intervention, especially for more complex and non-weather people on duty, effectively improving the utilization of solar energy, has a higher value.
【Key Words】 MSP430 light source tracking detection sensor
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目 录
前言........................................................................................................................................................ 6 第一章 绪论........................................................................................................................................... 7 第一节 太阳光能发电的发展背景及国外研究现状 .......................................................................... 7 第二章 系统设计方案 .......................................................................................................................... 8 第一节 系统设计概述 ...................................................................................................................... 8 第二节 主控芯片的选择 ................................................................................................................... 9 第三节 电机的选择 .......................................................................................................................... 9 第四节 电机驱动的选择 ................................................................................................................. 10 第五节 传感器的选择 .................................................................................................................... 10 第六节 LCD液晶显示器的选择 ...................................................................................................... 11 第七节 系统硬件设计 .................................................................................................................... 11 一
硬件方框图 ......................................................................................................................... 11
二 单片机MSP430 ........................................................................................................................ 12 三 步进电机 ................................................................................................................................. 15 四 液晶显示器 .............................................................................................................................. 16 五 信号放大器 .............................................................................................................................. 20 第八节 硬件电路图设计................................................................................................................... 20 一
电源转换电路设计 .............................................................................................................. 20
二 信号检测电路设计 ................................................................................................................... 21 三 步进电机驱动电路设计 ........................................................................................................... 21 四 键盘设计 ................................................................................................................................. 22 五 液晶显示器的设计 ................................................................................................................... 23 六 系统原理图 .............................................................................................................................. 24 第三章 印刷电路图的绘制 ................................................................................................................. 25 第一节 PCB图绘制的准备.............................................................................................................. 25 第二节 PCB的绘制......................................................................................................................... 25 第四章 系统仿真实验 ...................................................................................................................... 26
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第一节 程序在硬件电路上的仿真 .................................................................................................. 26 第二节 程序在硬件电路上仿真的原理 ........................................................................................... 27 第三节 软件仿真.............................................................................................................................. 28 一 程序流程图 ............................................................................................................................ 28 二 源程序 ................................................................................................................................... 29 第四节 系统调试和分析 ................................................................................................................. 30 一
电机正转运行 ..................................................................................................................... 30
二 仿真结果与分析..................................................................................................................... 31 总结...................................................................................................................................................... 32 致谢...................................................................................................................................................... 33 参考文献 .............................................................................................................................................. 34 附 录.................................................................................................................................................... 35