基于dsPIC30F的移动式太阳能自动跟踪系统的设计

【摘要】：新能源和可再生能源在我国社会经济可持续发展中具有重要作用，是我国能源发展的重要内容和组成部分。太阳能是大自然赐予人类的一种取之不尽，用之不竭的清洁、经济的宝贵能源。太阳能跟踪系统能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率。 课题的研究立足于移动物体的太阳光跟踪，其主要目的是探究采用低成本、高效率的方法，使光伏电池组利用太阳能跟踪系统在移动的物体上获得最大的光能量，以提高光伏电池的转换效率，同时根据设备负载的变化使光伏电池输出最大功率。 课题研究的意义在于推进国内太阳能光伏电池的应用，使其朝着普及化的方向发展，本课题主要是研究在移动物体上如何获得最大光功率，拓宽了其应用场合。 论文主要设计内容包括：硬件设计和软件设计。硬件设计主要解决：光敏元件的选择，三维光敏传感器的外形设计及内部光敏管的安装，跟踪系统主控制器的设计，步进电机控制及驱动电路的设计。软件设计主要解决: A/D转换，步进电机转换角的计算，跟踪系统主程序等。 【关键词】：太阳能自动跟踪 三维光敏传感器 光电跟踪 dsPIC30F数字信号处理器 步进电机
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的目的和意义8-9
• 1.1.1 课题研究的目的8
• 1.1.2 课题研究的意义8-9
• 1.2 太阳能自动跟踪系统国内外研究现状9-12
• 1.2.1 太阳能自动跟踪系统的驱动方式9
• 1.2.2 自动跟踪系统跟踪太阳光的方式9-11
• 1.2.3 国内外研究状况11-12
• 1.3 课题研究的主要内容12-15
• 1.3.1 太阳能自动跟踪系统组成及设计要求12-14
• 1.3.2 课题研究内容14-15
• 1.4 论文结构15-16
• 第二章 三维光敏传感器设计16-26
• 2.1 常用光敏传感器16-20
• 2.1.1 光敏电阻16-17
• 2.1.2 光电池17-19
• 2.1.3 光敏二极管和光敏三极管19-20
• 2.2 三维光敏传感器的设计20-25
• 2.2.1 光电集成传感器 LXD/GB5-A1DPH21-22
• 2.2.2 三维光敏传感器的电路设计22-23
• 2.2.3 三维光电传感器性能参数概述23-25
• 小结25-26
• 第三章 跟踪系统主控制器的设计26-59
• 3.1 太阳能自动跟踪系统总体结构26-27
• 3.2 基于 dsPIC30F4013 的硬件电路设计27-30
• 3.2.1 dsPIC30F4013 器件概述27-29
• 3.2.2 自动跟踪系统的基本组成29-30
• 3.3 ADC 模块接口设计30-34
• 3.3.1 dsPIC30F4013 A/D 模块30-31
• 3.3.2 A/D 结果缓冲器31
• 3.3.3 转换操作31-32
• 3.3.4 选择转换过程32-33
• 3.3.5 编程转换触发器的启动33
• 3.3.6 中止转换33-34
• 3.4 LCD 液晶显示屏设计34-39
• 3.4.1 SMG12864G2-ZK 液晶显示模块概述34-35
• 3.4.2 SPI 模块35
• 3.4.3 SPI 功能描述35-36
• 3.4.4 字和字节通信36
• 3.4.5 禁止 SDOx36-37
• 3.4.6 帧 SPI 支持37
• 3.4.7 CPU 休眠模式下的 SPI 工作37
• 3.4.8 128*64LCD 与 dsPIC30F4013 器件的 SPI 通信37-39
• 3.5 dsPIC30F4013 器件的通用异步收发器（UART）模块39-44
• 3.5.1 UART 模块概述39
• 3.5.2 使能并设置 UART39-40
• 3.5.3 发送数据40-41
• 3.5.4 接收数据41-42
• 3.5.5 接收错误处理42
• 3.5.6 UART 通信程序42-44
• 3.6 dsPIC30F4013 的 I2C 通信44-58
• 3.6.1 dsPIC30F4013 的 I2C 模块44
• 3.6.2 I2C 模式下的配置44-45
• 3.6.3 I2C 模块地址45
• 3.6.4 I2C 主器件支持45
• 3.6.5 I2C 主控模式工作原理45-47
• 3.6.6 AT24C08 从器件操作47-48
• 3.6.7 器件寻址48
• 3.6.8 写操作48-49
• 3.6.9 读操作49-50
• 3.6.10 dsPIC30F4013 的 I2C 通信程序50-58
• 小结58-59
• 第四章 步进电机控制及驱动电路59-63
• 4.1 控制及驱动芯片工作原理59-61
• 4.1.1 L297 的工作原理59-60
• 4.1.2 L298 的工作原理60-61
• 4.2 步进电机控制及驱动电路61-62
• 小结62-63
• 第五章 自动跟踪系统的软件开发与调试63-77
• 5.1 MPLAB 集成开发环境简介63-67
• 5.1.1 建立源文件63-65
• 5.1.2 建立一个工程选择芯片65-67
• 5.1.3 程序编译67
• 5.2 软件设计67-76
• 5.2.1 步进电机转换角的产生67-72
• 5.2.2 主程序设计72-76
• 5.3. 整机系统调试76-77
• 第六章 全文总结77-78
• 参考文献78-80
• 致谢80

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