高雨虹 徐照胜

摘要：要想很好的解决环境保护和世界能源短缺问题，就必须开始着手进行太阳能利用的研究。只有如此，才能达成能源节约和环境保护的目的，实现人类的可持续发展。

关键词：单片机;太阳能电池板;自动对光跟踪系统

从环境保护与世界能源短缺这威胁人类的两大问题出发，本篇文章主要是为了研究能够实现对太阳能进行充分利用，进而促进太阳能利用效率大大提升的目的，着手开发和研究太阳自动追踪系统。加之可以提升开发属于清洁能源的太阳能的力度，这在能源节约和环境保护两方面都具有极其重大的现实价值。

一、 单片机选择

单片机一般是由等电路集成电路芯片、微处理器、存储器、I/O接口、计数器/定时器、串行接口以及中断系统这几个重要部件共同构建而形成的一个微型计算机，因而也可以叫做单片微型计算机单片机。其能够被大范围应用于很多种分布式系统及控制系统中，主要是因为其具有低能耗、小体积、强抗干扰力、强适应性、高产品化等优点。现如今，可以看到大众生活的几乎每一个领域都可见单片机的身影，可以想见单片机的应用范围是多么的广了。往大了说，导弹上装置的导航系统、飞机上控制的多种仪表以及工业自动化全程和计算机数据传输与通讯网络的数据处理和实时控制。往小了说，大众生活中经常使用的多种智能化的IC卡，出行驾驶小轿车上的安全保障系统，摄像机、自动洗衣机、摄像机的控制以及电子宠物、程控玩具等。此外，还有现如今科技的前沿领域，以医疗器械、机器人、智能仪表为标志的自动控制领域，都可见单片机的身影，其在这些领域中都发挥着极其重要的作用。基于此，本篇文章中从实际出发，设计选择将性能高、电压低的AT89C52单片机作为整个自动对光跟踪系统的系统控制器，该系统的构成就不再赘述。

二、 光电转换装置

光敏二极管光强比较法是本篇文章研究的自动对光跟踪系统所采用的方法，利用该方法可以通过设置出一种以前没有的光电转化装置非常出色的完成光电转化的难题。该装置利用上述提到的方法可以很好的达成全方位追踪太阳垂直方向和水平方向的目的，在夜间还会自动化的恢复位置。如果太阳在水平方向或者是垂直方向上出现偏移的时候，在四个光电管D1、D2、D3、D4中一定会有一个接受到阳光的照射，此时就可以对太阳的运动方向进行明确的判断了。应用处于太阳直射下的光敏二极管，会发生电流的变化现象的原理，在传感器东边、西边这两个方向上分别放置两个光敏二极管D1、D2。当太阳能电池板处于太阳直射下，此时设置于东西两边的光敏二极管所接收的太阳光照强度没有差异，因而具有完全相等的采样电压，这时电动机不会转动。假如太阳能电池板和太阳光照方向在垂直方向上有夹角存在时，此时有一个光敏二极管接受的光照强度比较大，因而其随着增大的电流值，电动机会开始转动，直到两个都接受相同的光照强度。此外放置D3，同一原理，假如太陽光照垂直，电动机则不会转动，有夹角存在时，则会转动，直至D1、D2、D3这三个所放置的光敏二极管所接收的太阳光照强度没有差异。再将D4放置于太阳能电池板的背部，当太阳能电池板接受到太阳光的垂直照射时，此时位于该处的D4所接受的光照强度远大于D1、D2、D3。因而通过相应的具有精确控制、实现难度小特点的程序对太阳能电池板的方位角进行调控，电动机转动直至D1、D2、D3所接收的太阳光照强度都超过D4，设置D4的初衷是为了能达成每天太阳能电池板可以自动化恢复位置的目的。

三、 时钟电路系统

本篇文章的设计中所选择的是将性能高、电压低的AT89C52单片机作为整个自动对光跟踪系统的系统控制器，该类单片机通过中断时钟，可以产生频率为三百千赫的时钟脉冲。与自十千赫到一千二百八十千赫的ADC0808时钟频率要求标准。三态锁是ADC0809所具备的功能，把ADC0809输入端和四个信号的端子相加，之后选择控制地址线有三个单片机的I/O接口来进行。如此方可实现利用AT89C52单片机控制ADC0809的任何一个转换通道。如果要转化某一个通道，一般是当转化上一个通道的状态结束后，读取到单片机所传出的指令后，才可以进行下一通道的转化。因为本文中所选择使用的单片机的时钟脉冲为十二兆赫，因而转化时间不是特别长。与此同时，还能够实时性的采集每一个电路中的电压变化状况，这一设计完全满足了太阳能的跟踪实时性需要及要求。

四、 基本工作原理

在本篇文章的太阳能跟踪传感器设计中，因为光敏二极管具有完全相同的光电特性，因而当太阳光垂直照射传感器的时候，接受太阳光线照射的三个设置于太阳能电池板上的光敏二极管D1、D2、D3的光影长度都被认为是零。这主要是由于太阳光斑直径的大小要远超过D1、D2、D3间距离的最大值。当偏移量存在于传感器和太阳光照时，此时二者间的偏移量越大，传感器上的光影也就越大。这个时候因为被太阳光照射的D1、D2、D3的特性不同于光影区域的特性，因而系统就会对空间姿态进行调整，直至光线和传感器垂直为止。打个比喻，就好像向日葵永远围着太阳转动一样。

五、 结束语

本篇文章主要从单片机选择、光电转化装置、时钟电路系统、基本工作原理这四个方面对基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统进行系统性的阐述。现如今，为了寻求解决能源危机的办法，基于太阳能的优点，太阳自动追踪系统已然是现下最火热的话题和研究。笔者极其相信在不久的将来，世界能源的主体一定是太阳能。基于此，要想很好的解决能源危机，就必须进行深入的研究。虽然当前的研究还不够成熟，但是也取得了一定的成绩。因而笔者希望研究队伍能够越来越壮大，早日达成具有低成本、高精度、优良性能的太阳自动追踪系统的研究目的。

参考文献：

[1]施秉旭.基于单片机的太阳能电池板自动跟踪系统的设计[J].电子技术与软件工程，2016（3）：262.

[2]肖健新.基于单片机太阳能自动跟踪系统的研究与设计[J].数码世界，2017（4）：130-131.

[3]王定玲，夏美娟.太阳能自动跟踪系统设计[J].江苏科技信息，2017（2）：62-63.

[4]闫璞，王贵锋.基于单片机技术的室内照明光伏优化供电控制系统设计[J].中国新技术新产品，2018（2）：22-24.

作者简介：

高雨虹，徐照胜，江西省新余市，新余学院。