太阳能自动追踪系统开题报告

电子信息学院本科毕业设计 论文 开题报告论文题目学生姓名 专业班级 电气工程及其自动化 班 性 别 男一、课题研究意义及现状随着我们生活水平的不断提高，人们对节能环保的意识现在也越累越强了，很多节能环保的小举措在日常生活中是存出不穷啊，例如生活上，废纸回收利用，水反复使用；工程上，风力发电、天阳能发电、乙醇汽油、电汽车。太阳能作为一种新型能源进入了我们的生活。 太阳能既是一次能源， 又是可再生能源。 它资源丰富， 既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于 130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。太阳能利用有光热和光伏。光热的话是现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。太阳能发电广泛用于太阳能路灯、太阳能杀虫灯、太阳能便携式系统，太阳能移动电源，太阳能应用产品，通讯电源，太阳能灯具，太阳能建筑等领域。光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明以及交通信号灯和监控系统，并入电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电能。天台及建筑物表面均可使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。近年来太阳热水器、太阳电池等产品开始实现商业化，太阳能产业初步建立能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨二、课题研究的主要内容和预期目标1. 主要内容设计一个太阳能自动跟踪系统，主控用单片机来实现（具体型号自选） 。系统总体指标及相关功能要求（ 1）系统要求采用光电追踪方式，分析传感器工作原理，分析该传感器大范围、高精度跟踪的可行性。（ 2）分析太阳运行规律，比较国内外主要的几种跟踪方案，提出合理的跟踪策略。（ 3）完成自动跟踪系统控制部分设计设计光电转换电路；选取合适的控制芯片，分析系统的硬件需求，设计控制系统；设计控制方案，步进电动机以及驱动电路等。（ 4）研究系统机械部分设计相关问题，给出解决方案。（ 5）完成整个硬件电路的制作，并编写相关控制程序，软、硬件综合调试通过。（ 6）其他相关功能拓展及性能等的考虑。2. 预期目标（ 1）预期设计一个 太阳能自动追踪系统 ，利用主要以 C语言编程 实现数据的处理。初步设计追踪的控制系统由信号处理电路、 单片机组成。 信号处理电路考虑由 A/D 转换电路、放大等电路组成，经过处理后的信号送给单片机进行处理。单片机是控制系统的核心，主要完成对本系统所有信号的采集以实现对称重物体质量，价格的计算。（ 2） 由于主要是以 C语言为主的主控模块进行实现， 那么利用 C语言实现自动追踪的程序编译成功后，还需要对编译好的程序进行调试通过，通过调节来观察程序能否实现自动追踪的功能，从而满足最初的设计要求。（ 3）系统的硬件电路设计如下图对框图的必要的文字描述AD 转换电路电源切换M S P 4 3 0 光传感器转向电机供电电路三、课题研究的方法及措施1. 研究方法首先要对所需要的单片机进行了解，这需要查阅一定的资料，清楚重量测量所需要实现的功能以及如何实现这些功能，单片机的原理和其所能实现的功能。因为本次研究完成的主要是对太阳的自动追踪设计，其追踪系统主要由光传感器、单片机最小系统、电机控制，电源等组成。根据这些器件以及相关资料，对太阳能自动追踪器所要实现的功能进行编程，并调式通过。在这个过程中，需要查阅相关信息资料。需要编写完整 C 语言程序，并通过调试达到预期的效果。2. 研究措施（ 1） 收集查阅太阳能自动追踪的相关资料， 对单片机的应用设计情况进行了熟悉了解；了解不同的设计实现方法，比较现有的相关方案，确定本课题研究和实现方案，然后对方案中的各单元进行了必要的分析和研究。（ 2）对所研究的自动追踪系统的功能进行详细了解，主要由光传感器、单片机系统、电机控制等组成。（ 3） 根据太阳能自动追踪所要实现的功能， 编写完整的 C语言程序。 完成了编程以后，通过调试通过，看是否满足预先所设想的功能。（ 4）把各个已测试好的模块组装在一起并测试，通过测试，看是否能满足预先所设想的效果。本设计先通过光敏电阻对光线的采集，根据光敏电阻阻值特性，然后将阻值的变化转换成信号，后将信号由运算放大器传输出给单片机，然后通过向系统传递信号然后控制电机的启动和运转。然后单片机控制系统对数据分析进行调整，控制装置的转向，使得电机一直对着太阳转动，实现了对太阳的自动跟踪，而且本系统运用简单，方便。容易实现。四、课题研究进度计划毕业设计期限自 2013 年 6 月 22 日至 2014 年 04 月 22 日。2013 年 6 月 22 日至 2013 年 8 月 30 日 明确任务， 查找资料， 确定系统总体设计方案。2013 年 9 月 1 日至 2013 年 11 月 10 日 写文献综述，外文翻译，完成开题报告，准备开题答辩。2013 年 11 月 26 日至 2013 年 3 月 2 日完成自动追踪系统硬件和检测，对可靠性和安全性进行检测。完成系统的软件设计，同时通过实验模拟测试。2014 年 03 月 10 日至 2014 年 04 月 1 日撰写毕业论文，完善与修改毕业论文。2014 年 04 月 4 日至 2014 年 04 月 18 日做好论文答辩的 PPT资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。五、参考文献[1] 张泽云，黄家栋，段晓波，光伏发电系统并网时对配电网保护的影响 [J]. 河北电力技术 ,20103 [2] 杨肃行．模拟电子技术基础简明教程 [M] ．第 3 版．北京高等教育出版社， 2005. [3 ］钱晓捷等 . 微型计算机原理及接口技术 北京机械工业出版社 2000 ．[4] 薛建国． 基于单片机的太阳能电池自动追踪系统的设计 [J]. 长春师范学院学报， 2005，24（ 3） 26-30. [5] 张洪润 . 传感器应用设计 300 例（上册、下册） [M]. 北京北京航空航天大学出版社，2008.10. [6] Md. Tanvir Arafat Khan. Design and Construction of an Automatic Solar[J].6th International Conference on Electrical and Computer Engineering ICECE 2010, 18-20 December 2010326-329. [7] 高伟 .AT89 单片机原理与应用 [M]. 北京国防工业出版社， 2008.02. [8] 徐文灿，袁俊等．太阳能自动跟踪系统的探索与实验 [J] ．物理实验， 2003， 239 45-48. [9] O.Bingol, A.Altinta, and Y.Oner. Microcontroller based solartracking system and its implementation[J].Journal of Engineering Sciences, vol.12, 2006 243– 248. [10] 来清民 . 传感器与单片机接口与实例 [M]. 北京北京航空航天大学出版社， 2008.01. 指导教师意见指导教师签名年 月 日