自动光源跟踪器的设计

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1、自动光源跟踪器的设计[摘要]自动光源跟踪器使用Freescale公司的超低功耗的MC9S12XS128单片机作为整个系统的控制核心，主要由电机驱动模块，光源检测模块，电源转换模块等模块组成。利用4路光敏电阻来检测光源的位置，经过单片机的运算和处理来确定光源的运动趋势，并将运算的控制信号传给四台舵机，使其能够在三维面内跟随光源运动。[关键词]S12；光源；跟踪；光明电阻AutomaticlightsourcetrackerdesignDuanShilei(ShaanxiUniversityofTechnologySchoolofelectricalengineeringautomati

2、on084class,ShaanxiHanzhoung723003)Teacher:HuBo[Abstract]AutomaticlightsourcetrackerusingFreescale'sultralowpowerMC9S12XS128MCUasthecontrolcoreofthesystem,mainlybythemotordrivemodule,lightdetectionmodule,apowersupplyconversionmoduleandothermodules.The4photosensitiveresistortodetectthepositionoft

3、helightsource,throughtheMCUtodeterminethemovementofthelightsourceandthetrend,operationcontrolsignalistransmittedtothefouractuator,whichcanfollowthemovementofthelightsourceinathree-dimensionalsurface.[Keywords]S12;lightsource;tracking;photosensitiveresistance目录1.引言11.1课题背景11.2目的及意义11.3光源跟踪装置目前现状

4、11.4设计思路及任务要求21.5进度安排22.方案论证32.1系统设计概述32.2方案选择与论证32.2.1主控芯片的选择32.2.2电机的选择42.2.3传感器的选择42.2.4电源模块42.2.5采集方案的选择43系统硬件设计53.1硬件方框图53.2单片机MC9S12XS12853.3舵机83.4光敏电阻93.5信号放大器93.6硬件电路图设计94．系统软件设计114.1主程序114.2各个模块的初始化124.2.1锁相环模块144.2.2I/O端口144.2.3PWM模块144.2.4PIT定时器模块154.2.5A/D转换模块154.3PID调节154.4程序算法185．

5、系统仿真与硬件调试及分析195.1开发环境195.2软件调试205.3硬件调试205.4结果分析216.总结与展望22致谢23参考文献24附录25附录A：系统原理图25附录B：系统实物图26附录C：元器件清单29附录D：单片机最小系统板PCB原理图30附录E：英文文献及其翻译31附录F：源程序351.引言1.1课题背景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

6、。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光源自动跟踪系统设计方案,该设计使用Freescale公司的超低功耗的MC9S12XS128单片机作为整个系统的控制核心，主要由电机驱动模块，光源检测模块，电源转换模块等模块组成。利用4路光敏电阻来检测光源的位置并将检测到的信号经过放大传给控制器MC9S12XS128单片机，经过单片机的运算和处理来确定光源的运动趋势，并将运算的控制信号传给四台舵机，使其跟随点光源运动。当水平方向上的2路光敏电阻测量数值相对接近，同时竖直方

7、向上的2路光敏电阻测量数值也相对接近时，传感器模块将精确的指向光源。本系统可以扩展为以后的太阳的跟踪。太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔。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