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光源跟蹤控制系統設計.doc

資料分類:設計作品 上傳會員:小木匠 更新時間:2019-11-20
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摘要:太陽能是一種常見的為密度低、 空間分布不斷變化。因為地球圍繞太陽公轉還有地球自身自傳而產生季節變化、天氣變化、晝夜交替、經緯度地理因素等自然因素的影響,這就使得收集有了更大的難度。雖然現在世界各國研究人員相繼研發出許許多多利用太陽能的設備,但是還遠遠不夠,原因所在,正是季節變化、天氣變化、晝夜交替、經緯度地理因素等自然因素的影響導致的太陽能設備對太陽輻射能量接受利用率不高。就現在來說,怎樣才能提升利用率,還是世界學者的研究的重中之重。我們要想破解這一難題,一是增加太陽能設備的能量轉換效率,二是增大設備的能量接收效率,前者還有待研究,而后者使用現在的技術就能夠解決。 

增大太陽能設備的能量接收效率的方法通常有跟蹤和聚焦兩種方式。對太陽跟蹤與非跟蹤,接收效率相差高達37.7%,可見精確的跟蹤系統能讓利用率大幅增加。

本設計使用意法半導體公司出品的低功耗的STM32F103單片機作為整個系統的核心,使用線性電荷耦合元件(線陣CCD)來探測光源的位置,經過單片機的運算和處理來確定光源的運動軌跡,驅動舵機轉向,使其跟隨光源運動,實現對光源的自動跟蹤。

 

關鍵詞 STM32F103單片機;光源;自動跟蹤;太陽能

 

目錄

摘要

Abstract

1 緒論-1

1.1 課題背景-1

1.2 課題意義-2

1.3 任務背景-2

1.4 本章小結-2

2 系統總體設計-3

2.1 主控芯片的選擇-3

2.2 電動機的選擇-5

2.3 傳感器的選擇-7

2.4 本章小結-9

3 硬件設計-11

3.1 傳感器模塊-9

3.1.1 概述-9

3.1.2 線陣CCD的結構和工作原理-9

3.2 驅動裝置-12

3.3 主控芯片-14

3.3.1 特性概述-14

3.3.2 供電電路-15

3.3.3 時鐘源電路-17

3.3.4 RS-232電路-19

3.4 本章小結-20

4 軟件設計-21

4.1 線性CCD模塊-18

4.1.1 線性CCD工作信號-18

4.1.2  AD轉換-19

4.1.3 圖像采集程序設計-20

4.2 數據處理-20

4.2.1 濾波算法-21

4.2.2 偏差計算-22

4.3 舵機程序設計-22

4.3.1 PWM配置-22

4.3.2 PID控制設計-23

4.4 主程序-25

4.5 本章小結-26

5 系統調試-27

5.1 J-Link仿真器-27

5.2 傳感器模塊調試-27

5.3 舵機調試-28

5.4 系統聯調-28

5.5 本章小結-29

結論-30

致謝-31

參考文獻-32

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