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基于单片机的太阳能追踪系统设计
摘要
随着我国经济的发展越发迅速，各种各样的能源使用量远远跟不上生产量，其中最主要的能源就是炭和石油资源，所以寻找新能源一直都是我们现在一直都在进行的目标。其中太阳能的无污染，可以再生，储存更容易等优点，一直都是现发展下重点开发对象。但太阳能利用效率低一直都是一个问题，所以本设计就是就是制作一个可以让太阳能的收集最大化的装置。
本次的设计使用AT89C52单片机来设计一个太阳能的自动追踪装置。这个装置主要是由光敏电阻传感器，AD转换模块，单片机和步进电机组成，传感器是采用光敏二极管来当做光电转换器，将四个相同的光敏二极管分别放置在东西南北四个方向来采集太阳光，然后光敏传感器把太阳能产生的光信号变为电压信号，通过ADC0809这个芯片把接收的电压信号处理为数字信号反馈给单片机，单片机将数字信号处理对比控制电机转动。
关键词太阳能自动追踪；A/D转换；光敏二极管；步进电机
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1绪论
1.1研究背景
能源是世界上的所有人生活在这个社会所必须的。但是因为石油和煤炭这些燃料不断地使用，使得我们生活的世界环境变得越来越糟糕，一些国家都开始寻找新能源，并且对新能源的探索和开发也变得更加重视[1]。
未来的世界中，炭、石油这些本就经常见到能源虽然依旧是人们重点使用的能源，但除此以外，新能源即可再生能源如太阳能、风能等这些能源也会逐渐走入到我们的视野。以前有人曾经计算过[2]，全世界的煤炭和石油产生的电能每年只增长了1%，而用太阳能和风能产生的电能每年增长的有20%和26%，由此可以看出新能源即这些可再生能源必将成为未来重点发展的技术。从这方面可以看出，太阳能似乎是未来社会能源的主要发展方向。
世界上现在使用太阳能的地方体现在三个方面[3],光能转换为热能、光能转换为电能，还有就是把太阳能储存起来，需要的时候再用。用太阳能制作的产品也是应有尽有，五花八门。
因为太阳能是一种可再生能源，所以它有着别的能源没有的优点[4]：
第一，因为它是太阳发出的能源，所以可以说它的量是我们无法估算的，这么多亿年间，我们使用的它的量也不过2%。
第二，因为我们不论在什么地方，只要是有阳光照射的天气，我们都可以用采集装置来收集太阳能，然后储存起来，在我们的一些偏远地区，更是可以直接现存现用，十分方便。
第三，因为太阳能是一种可再生资源，并且还不会对我们的身体造成影响，什么噪音，产生一氧化碳等有毒气体什么的，它也不会有，所以说它非常有利于生态环境的保持。
说完优点也该来说一说它的缺点了：
最明显的就是，它的能流密度比较低，太阳光好的时候，一平方米的地方能够接收的能量只有1千瓦左右。这就需要很大的采光集热面来满足要求，这样的话，装置的占地面积就会变大，材料和成本也会增加。大气的影响也比较大，使用起来会很困难。
1.2研究的目的
这次课题主要研究的目的就是研究一种基于光敏电阻传感器的太阳能自动追踪系统，可以自动的去追踪太阳照射出的光线，并且可以让太阳光始终都垂直的照在太阳板电池板上，这样就可以吸收更多的太阳光，产生更多的电能或者其它能量，十分实用。
2太阳能自动追踪装置总体上的设计
2.1太阳能的收集方式
现在我们日常生活中的太阳能大多都是用太阳能电池板将收集到的太阳能转变为热能，所以为了尽可能的多收集太阳光，选取自动跟踪的方式，使太阳板始终都与太阳光垂直。最常见的追踪方法是光电自动追踪和计算太阳轨迹追踪两种方法，前面的方法是闭环的不可控制的系统，后面的方法则是开环的可以用程序控制的系统。
2.1.1光电自动追踪的介绍
光电自动追踪采用的是光敏传感器，将四个光敏管分别放置于与双轴步进电机相连的遮光板上，当太阳光照射在我们放置好的遮光板上的时候，光敏电阻就可以把它接收到的光信号经过转换后变成可以识别的电信号，当然这个得出的数值必须在我们之前已经设定好的数值范围里，只有当四个方向的光照强度都差不多的时候，这时候电机才会停止转动，这个时候就表示在这个位置上四个方向接收到的太阳光都是大体上相同的。但是当太阳开始运动了后，因为四个方向的光照强度发生了变化，导致它们之间的偏差变大了，这个时候光敏电阻就会将各个方向收集到的光信号经过转化后可以传输的电信号经过放大电路放大后反馈给控制这个装置的控制芯片处，这样控制装置就会经过分析后控制装置转动来让四个光敏电阻接收到一样的太阳光而运动。这样的光电追踪装置灵敏度会大大提高，结构设计还算简单，但会受到天气的较大影响，如果长时间天气都是乌云，这样的话，太阳光就不能照射到光敏电阻上，这样就很难接收到太阳光了，使装置无法正常运作了。
2.1.2计算太阳轨迹追踪
计算太阳轨迹追踪有单轴的和双轴的两种装置：
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