摘 要课题的明确立意是设计出一款具有更高性能与此同时低成本的太阳光追踪控制系统，参考一些性能优秀的实现方案，采用了STC89C51单片机来作为主控，在工作过程中它能够通过光敏矩阵来实现对太阳光直射角的实时监测，将检测数据送入到微处理器中，从而使得微处理器能够对光线采集板进行角度调整，使得太阳光与光线采集板永远保持直射状态。在硬件实现方案上，首先将STC89C51单片机植入到了系统框架的核心部位，把它各个输入输出管脚引出，通过特定的端口关系将最小系统电路等一些模块进行了连接，从而构建稳定的硬件运行架构。为了验证设计成果的的合理性，本课题进行了测试环节，完成了对软件程序和硬件电路中各个子模块的运行测试，并且将运行状态下暴露出的不完善之处进行了改进，最终使其呈现出出色的指标性能。
目录
一、 引言 1
（一） 太阳光追踪系统的发展背景 1
（二） 太阳光追踪系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 太阳光追踪系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 太阳光追踪系统主控电路设计 4
（二） 光源直射角检测电路设计 5
（三） 液晶屏显示电路设计 7
（四） 检测板拖动电路设计 8
四、 系统软件设计 11
（一） 太阳光追踪系统的主程序流程设计 11
（二） 光源直射角检测子程序设计 11
（三） 液晶屏显示子程序流程设计 12
（四） 检测板拖动子程序设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
太阳光追踪系统的发展背景
本课题在太阳光追踪控制系统的研发现状前提下，提出了“基于51单片机的太阳光追踪系统的设计课题，本课题进行了对国内外资料的详细查阅，因为这类太阳光追踪控制系统具有很长的发展之路，因此各类研发资料较多，根据时间的进行，最早一批 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
太阳光追踪控制系统的问世要追溯到电子技术兴起之时，科技水品技术在这段时期具有典型的特征，因为各类学科都处于萌芽阶段，因此这时的太阳光追踪控制系统还没有高新技术的加持，内部硬件拓扑结构很简单，这时处在电子管时期，各类电子元器件的外形体积非常庞大，各个元器件之间的间距也较大，此时的控制器还没有高度集成化，只能够执行简单的逻辑驱动控制，在对太阳光追踪控制系统进行控制时，需依赖外围功能电路的工作，才能够实现一些基本的功能。根据科学杂志数据表示，无论是使用者还是研发人员，对于太阳光追踪控制系统的性能现状常常无法完全符合，尤其是在太阳光追踪控制系统对于指令响应速度方面，尽管现在微处理器芯片已经实现了32位数据运算能力，然而用户在使用过后，仍旧是提出越拉越多的使用需求，而对系统外部数据的采集功能方面，使用者需性能更加优秀的智能传感器，从而达到精度更高、采集转换速度更快的探头，这样才可以保证太阳光追踪控制系统工作的各项性能指标，随着32位微处理器的不断普及，大量老旧的太阳光追踪控制系统正在不断被淘汰，而随着太阳光追踪控制系统成熟研发方案的持续推广，大量采用新技术而成的太阳光追踪控制系统持续进入市面，这对于老式陈旧技术是一种冲击，甚至对太阳光追踪控制系统的革新和洗涤，这就在一定程度上促进了太阳光追踪控制系统的不断发展。
太阳光追踪系统的国内外发展现状
对于太阳光追踪控制系统的研发现状来说，如今国际上几乎保持着同样的研究进度，在对太阳光追踪控制系统软件程序和硬件电路等方面的研发方面，国内外都进行了大量的研究，并且取得了相当丰硕的研究成果，将其推向市面供用户所体验，最近一份科学杂志刊登到，内地可以自主掌握太阳光追踪控制系统核心技术的厂家数量越来越多，不断打破海外对于这种系统的技术垄断地位，有相当多的高性能产品已可以和国外发达国家的优秀研发成果展开较量，同时在市面上赢得了越来越多的用户人群。
本文主要研究内容
经过上文对这款太阳光追踪控制系统发展历史等一些内容的介绍，这里将对本文的研发内容进行确定，本课题将要设计的是一款太阳光追踪控制系统，选用的是宏晶公司设计的STC89C51单片机来担任微处理器控制器，本课题将采用模块设计法，将太阳光追踪控制系统整体框架划分为多个功能子电路，在工作过程中它能够通过光敏矩阵来实现对太阳光直射角的实时监测，将检测数据送入到微处理器中，从而使得微处理器能够对光线采集板进行角度调整，使得太阳光与光线采集板永远保持直射状态。
太阳光追踪系统的方案设计
通过上文已经对太阳光追踪控制系统的发展背景以及国内外发展现状进行了简要描述，并确立了各项功能指标，接下来将根据每一项内容进行系统研发方案的构建，本课题将采用系统模块分割法，合理的将太阳光追踪控制系统整体进行划分，生成STC89C51单片机最小系统等一些部分，构成了图中的系统框架结构，接下来将对各功能电路进行设计。
为了实现对太阳光最佳直射角度的检测，本课题选用了两个相同的光敏电阻构建了光敏探头阵列，将这两个光敏探头成正方形安置，从而实现对两个点的光线强度采集，将两个点的光强采集结果以两路模拟电压信号进行输出。
为了实现对光敏探头阵列输出的两路模拟电压信号的输出，本课题选用了ADC0808模数转换器芯片来构建采集电路，单片机将通过并行总线来对其进行驱动控制，实现对两路模拟电压信号的获取。
为了实现对光敏阵列检测板角度的调整，使其保持最佳的太阳光照射角度，本课题选用了小型四相步进电机来构建拖动电路，如下图所示，用于拖动光敏阵列板进行转动。
为了实现将系统运行模式等数据显示给用户，本课题选用了LCD1602液晶屏模块，单片机将通过并行接口对其进行驱动控制，将显示数据送入其内部进行自动显示。


图1 太阳光追踪系统内部框图设计
系统硬件设计
太阳光追踪系统主控电路设计
STC89C51单片机简介
本课题使用的这款STC89C51单片机具有灵活的驱动能力，将它配置到太阳光追踪控制系统内部，可以大幅度提升系统各项指标性能，STC89C51单片机采用的是FLASH来实现程序代码存储，存储性能能够高达4kByte，临时数据存储机制使用的是RAM模块，存储容量可以达到128字节，内部采用了MCS51型CPU，将其配置到了芯片核心部位，搭配了其他一些性能灵活的外围电路模块，如十六位定时器、管脚资源、串口接口以及总线管理器等一些部分，使用者仅需根据开发平台的编程规则，就可以实现对各个指标功能的设计。

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