向日葵式太阳能电池板控制器设计.doc

WEIJI 成绩评定表 设计课题 向日葵式太阳能电池板控制器设计 学院名称 ： 电气工程学院 专业班级 ： 自动F0902 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ：  目 录 1 引言 4 2 总体方案设计 4 2.1硬件组成 4 2.2 方案论证 5 2.3 总体方案 6 3 硬件电路设计 6 3.1 单片机及其外围电路 6 3.2 光强传感器及其电路 8 3.3 A/D转换器（ADC0809）及其与MC9S08AW60接口电路 10 3.4 直流电机驱动电路 11 3.5向日葵式太阳能电池板控制器总电路设计 12 4 系统软件设计 13 5总结 15 参考文献 15 附录A 系统原理图 16 1 引言 进入21世纪以来，环保问题日益突出，新能源的研究也越来越多的被关注。太阳能的利用是现阶段利用最多的新型能源。比较成熟的产品包括：太阳能热水器、太阳能汽车、卫星太阳能供电装置等等。所有的这些产品最重要的环节是太阳能电池板吸收阳光产生电能。一般太阳能电池板朝向是固定的,而太阳的位置在变化,无法保证太阳光始终垂直于太阳能电池板,使得转换效率降低,造成所需的电池板面积增大,设备成本增加,不利于推广与应用。 我的课程设计：向日葵式太阳能电池板控制器设计，主要的功能是使太阳能电池板能够自动跟踪太阳的方位，即太阳光线始终垂直照射在太阳能电池板上。这样太阳能电池板就能产生更多的电能，提高了转换效率。能够进一步扩大太阳能的应用范围。由于专业知识的限制，我只设计了控制部分，所以假设机械执行机构能够实现所预定的功能，即能够让太阳能电池板按照预定的控制输出方向移动，实现控制功能。 2 总体方案设计 2.1硬件组成 图2. 硬件方框图 硬件方框图如图2.所示。按照，控制系统的硬件应包括以下几部分：1）控制器。作为控制系统的核心，可采用工控机、DCS或微控制器，。 2）光强传感器。。控制器输出的控制信号。 方案论证 控制器A/D转换电路按照与计算机的接口方式可分为并行接口和串行接口两种方式。并行接口的A/D转换器与计算机接口时需要占用较多的I/O口线，且实现光电隔离时电路复杂，但价格较低。串行接口的A/D转换器与计算机接口时占用的I/O口线少，一般只需要3条，易于实现光电隔离，但价格较贵。 A/D转换器按转换原理可分为逐次逼近型、双积分型、并行型、V/F转换等几种形式，其特点分别如下： 逐次逼近型：转换速度较高，分辨率高的价格较贵，抗干扰能力较差。 双积分型：转换速度慢，价格较便宜，转换精度高，抗工频干扰能力强。 并行型：转换速度极高，电路规模大，价格昂贵。 V/F转换型：价格低廉，精度高，与计算机接口简单，易于实现光电隔离，缺点是需要较多的外围元件。 综合考虑分辨率、精度、转换速度、价格等诸多因素，经上述比较，确定采用逐次逼近型 执行机构是电动机，需要通过电路对其进行控制，因此，主要由控制电路组成。 总体方案 按照上述方案论证的结果，的总体方案框图如图2.所示。 图2. 总体方案框图图2.中，3 硬件电路设计 3.1 单片机及其外围电路 1、采用48脚QFN封装、44脚LQFP封装、64脚QFP封装和64引脚LQFP封装。2、MC9S08AW60采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器，是第一款认可用于汽车市场的微控制器。可应用在家电、汽车、工业控制等场合，具有业内最佳的性能。3、MC9S08AW60是首个能支持5V而基于高性能HCS08核系列成员。它包含众多有价值的特性--60K flash 存储器、2K RAM、灵活而无需外部元件的内部时钟发生器、低压检测、高性能、模数转换器（ADC）、串行通信模块等。4、即使在各类恶劣环境下, 9S08AW系列亦达到极佳的EMC性能。它提供了不同的引脚数(64, 48或44)、封装选项(QFP, LQFP或 QFN) 及温度范围 (-40至85和-40至125摄氏度)。 MC9S08AW60单片机特性： 8位的HCS08中央处理器（CPU）的内部总线频率具有模块保护与安全选项功能的60KB片选上在线可编程FLASH存储器2KB片选上的RAM可选的看门狗（COP）复位具有自动比较功能的16通道，10位模数转换器两个具有可选的13位断点的串行通信接口模