光源跟踪控制系统的设计（最终版）㊣精品文档值得下载

的。

所以我们选用的是液晶显示器，型号。

是种具有位位并行线或线串行多种接口方式，内部含有国标级二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为，内置个点汉字，和个点字符集利用该模块灵活的接口方式和简单方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示行点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

基本特性低电源电压显示分辨率点内置汉字字库，提供个点阵汉字简繁体可选内置个点阵字符时钟频率显示方式半透正显驱动方式，背光方式侧部高亮白色，功耗仅为普通的通讯方式串行并口可选内置转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度，存储温度功能通过单片机输出的电机反馈信号使显示器显示出步进电机的转动状态。

图显示器信号采集处理外界输入信号有种类型开关量数字量和模拟量。

而机器芯片能够接收和处理的信号是点评信号，上述三种信号形式不定直接被识别接收，中间需要接口电路。

输入接口电路的功能如下电平转换将小信号转换为电平或将大电压转换为电平，将模拟量转换为数字量。

放大信号传感器转换后的电压或电流信号都很弱，在进入转换前需要进行信号放大，以满足对输入信号的要求。

抗干扰通过采用光电耦合器滤波电路等措施解决外界信号对机器芯片内部的干扰。

转换采集信号是位的模拟信号到数字信号的转换器，它有路输入通道，能对路模拟信号进行转换，但在同时刻只能转换路。

它是常用的转换器，主要用于要求不是很精确的场合。

其封装及引脚如图所示。

引脚说明是路模拟信号输入。

是转换启动输入脚，有个高脉冲输入时开始进行转换。

是转换结束信号输出端。

是转换结果，是最高位，是最低位。

是转换的位数字信号结果允许输出引脚，当高电平时输出允许。

是轮换器需要的时钟信号。

，是电源输入端。

，是转换参考电压。

地址锁存线。

是地址输入，用它们来选择要转换的通道。

图引脚图信号放大采集电路如图所示。

当光敏三极管受到不同光照时阻值不同。

通过与个固定阻值的电阻串联分压，将阻值变化转化为电压变化。

当光照强度变化时，电压值变化，通过反相比例放大电路将电压值放大，放大后送入路位转换模块中的，分别对四路光敏三极管输出电压进行采集。

图信号放大采集电路图程序运行中会发生多种异常情况，有些可以通过检查输入数据判断，而有些情况系统可以自行校正。

光电传感器误差信号超出死区也应视为异常情况。

可能的原因是出现了干扰光源或太阳能板与太阳位置发生偏离。

为了避免在多云情况下的盲目跟踪，如果辐射强度没有达到特定值，则对于误差信号超出死区不作任何操作。

太阳能板与太阳位置发生偏离的情况下，系统有能力自动的回复运行状态。

在每次定时器中断时，系统都检查控制字。

当控制字表明系统在校正状态时，输出控制量的值由预期位置量和光电传感器误差信号共同计算产生。

检测信号送入单片机口，通过转换，转化为数字脉冲信号当光照强度偏离基准点时，程序通过对临近光照强度的采集，与基准光照强度比较，控制电机转向，准确跟踪光源的具体位置，初始时刻设置基准电压信号，或者预先扫描整个光照区域确定光照强度最大的点所对应的信号电压为基准电压，当光源移动时，光敏三极管接收到的光照强度减小，此时单片机控制电机向周围空间寻找光源，当找到光照强度最大的位置时电机停止移动，同时激光笔被点亮。

软件设计主流程图开机之后，上电复位，系统进行初始化，初始化之后，系统首先判断当时是白天还是黑夜，若是黑夜，则系统启用中断处理程序，进入等待状态，系统进入光电追踪模式。

下图为主流程图。

开始初始化单片机，设置各端口光强信号检测水平垂直信号判断驱动电机处理是否光控停止命令图主程序图子程序流程图按键用来控制电动机的运行情况。

下图为按键模块图按键按键子程序定义变量，光线传感器输入定义变量，光线传感器输入，如果光线传感器为暗，跳到，旋转直到光线传感器为亮，旋转直到光线传感器为亮开始按键正转按键判断反转减速加速显示转动方式转换是将模拟信号和数字信号进行转换。

下图为转换模块图转换转换模块子程序开始初始化等待，中断转换返回路是否转换完输入数据路模拟信号，输入转换结果，路输入转换结束系统扫描四路输入，采样数据后进行判断轴和轴电机运转情况下图为电机驱动模块图电机驱动电机驱动子程序定义变量，轴电动机控制端定义变量，轴电动机控制端定义变量，全学习与应用，电子工业出版社，北京，谢楷，赵建系列单片机系统工程设计与实践，机械工业出版社，北京，陈维，李戬洪太阳能利用中的跟踪控制方式的研究能源工程刘巍，王志超，沈峘，太阳自动跟踪系统的研究与设计水电能源科学，王尚文，高伟，黄树红混合双轴太阳自动跟踪装置的研究，郁有文，常健，程继红传感器原理及工业应用西安电子科技大学出版社，西安，赵瑞，贺建军多传感器信息融合技术计算机测量与控制魏守山，莫以为，黄云奇基于单片机和驱动芯片的步进电机控制系统设计机床电器陈维，李戬洪太阳能利用中的跟踪控制方式的研究能源工程王雪文，王洋，阎军锋，赵武等太阳能电池板自动跟踪控制系统的设计西北大学学报自然科学版，万里瑞太阳能电池自动跟踪系统的设计机械工程与自动化胡勋良，强建科，余招阳太阳光跟踪器及其在采光中的应用电子技术附录系统原理图附录主程序定义变量，光线传感器输入定义变量，光线传感器输入定义变量，限位开关定义变量，限位开关定义变量，开始跟随开关定义变量，停止跟随开关定义变量，轴电动机使能定义变量，轴电动机使能定义变量，轴电动机控制端定义变量，轴电动机控制端定义变量，轴电动机控制端定义变量，轴电动机控制端定义变量低位作输入端，调子程序两个电动机停止等待开始跟随开关被按下如果光线传感器为暗，则跳到，如果光线传感器为暗，则跳到，判断停止跟随按钮两个电动机停止，循环，如果光线传感器为暗，跳到，旋转直到光线传感器为亮，旋转直到光线传感器为亮轴和轴电动机组合运动轴和轴电动机正转轴电动机正转轴电动机反转轴电动机反转轴电动机正转轴和轴电动机反转轴电动机控制端启动参数设置扫描四向轴两边采样是否相等调整轴方向步进电机轴两边采样是否相等调整轴方向步进电机结束定义变量，轴电动机控制端轴和轴电动机组合运动轴和轴电动机正转轴电动机正转轴电动机反转轴电动机反转轴电动机正转轴和轴电动机反转源程序见附录程序实现太阳跟随系统实时跟踪太阳，当直射到太阳能电池板的光线变弱时，程序会自动改变电池板的方向位置去得到最大的强度的太阳光。

当任意个光线传感器检测到的光强低于阈值时通过电位器调节设置，单片机就会通过启动轴和轴电动机进行组合运动，以调整太阳能电池板的朝向。

当两个传感器都检测到阈值以上的光线时电动机就会停止运动，从而实现太阳能电池板对光线的跟随功能。

系统原理图见附录本系统是有控制核心的单片机对光敏三极管检测的光源的信号进行分析和处理然后控制步进电机，使其跟随点光源移动。

达到跟踪点光源的目的。

系统的硬件主要有控制器单片机，电机驱动模块，检测模块，显示模块，键盘等模块组成的。

系统调试和结果分析仿真本系统中通过的单片机仿真来实现其功能，并且能够在仿真中看见十分近似于真实的结果。

通过对步进电机的软件设计和硬件设计包括步进电机的结构原理及应用，根据原理和硬件的设计利用语言编写程序，经过反复运行和调试，实现单片机对步进电机的控制。

采用了比较常用功能相对强大的单片机作为核心控制器来仿真步进电机的控制。

步进电机的软件仿真设计单片机以其较小的体积低成本高可靠性高附加值等优点实现了过去个很复杂的电路所能实现的功能，因而被广泛的应用，也取代了经典的控制系统步进电机是种将电脉冲转变为角位移的执行机构，可通过控制脉冲数来控制角位移量，从而达到准确的定位目的，也可通过控制脉冲的频率来控制电机的转速和加速度。

该设计的软件结构中系统上电后先进行必要的初始化操作，包括主处理器内部时钟系统的设置定时计数器的初始化串行口端口及中断系统的设置等。

在完成初始化工作之后，控制器将等待命令输入，命令输入来自两个方面其是控制器本身的键盘其二是通过串行口接收上位机的控制命令。

控制器接收到有效的命令输入后即对所接收到的命令进行解释执行，这里可执行的主要命令包括细分设置命令速度控制命令正转或反转给定步数命令及连续运行命令等。