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于基51单片机点光源自动跟踪系统设计综合设计报告-学位论文.doc
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2023-07-02
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于基51单片机点光源自动跟踪系统设计综合设计报告-学位论文.doc
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1
指导教师评定成绩:
审定成绩:
重 庆 邮 电 大 学
自 动 化 学 院
综合设计报告
设计题目:基于单片机的光源自适应控制系统设计
单位(二级学院): 自 动 化 学 院
专 业: 自 动 化
设计时间: 2012 年 10 月
重庆邮电学院自动化学院制
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2
摘 要
本设计给出了一种基于单片机的点光源自动跟踪系统设计方案, 该设计使用
TI 公司的超低功耗的 AT89C52 单片机作为整个系统的控制核心,主要由电机驱动
模块,点光源检测模块,电源转换模块等模块组成。利用 8 路光敏电阻来检测点光
源的位置并将检测到的信号经过放大后进行 AD 转换,将转换的结果传给控制器
AT89C52 单片机,经过过单片机的运算和处理来确定点光源的运动趋势,并将运算
的控制信号控制两台步进电机,使其跟随点光源运动。
本设计可以扩展为以后的太阳能发电的自动跟踪系统。该系统不仅能自动根据
太阳光方向来调整太阳能电池板朝向, 结构简单、成本低, 而且在跟踪过程中能自
动记忆和更正不同时间的坐标位置, 不必人工干预, 特别适合天气变化比较复杂和
无人值守的情况, 有效地提高了太阳能的利用率, 有较好的推广应用价值。
关键词:AT89C52 单片机,光源,自动跟踪,传感器
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87986802/bg3.jpg)
3
目 录
摘要...............................................错误!未定义书签。
目录................................................................3
一 设计题目.........................................................4
1.1 基于单片机的光源自适应控制系统设计..........................4
1.2 设计要求....................................................4
二 设计报告正文.....................................................5
2.1 设计方案总体方向的选择......................................5
2.1.1 系统方案的拟定........................................5
2.1.2 方案选择..............................................5
2.2 硬件电路的设计..............................................6
2.2.1 A/D 转换模块 ..........................................6
2.2.2 步进电机模块..........................................9
2.2.3 电机驱动模块.........................................11
2.2.4 检测模块.............................................13
2.2.5 单片机模块...........................................14
2.3 系统软件设计...............................................18
三 总体调试........................................................19
3.1 总体调试...................................................19
3.2 问题及解决方案.............................................19
3.2.1 通道比较阀值的设置...................................19
3.2.2 电机的防抖...........................................19
四 设计总结....................................................... 20
五 参考文献........................................................21
六 附录............................................................22
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87986802/bg4.jpg)
4
一、设计题目
1.1 基于单片机的光源自适应控制系统设计
设计一控制系统,假设有一个太阳能电池板,为了使电池板最大限度的接受光照
强度,通过控制器调节电池板的角度使电池板始终正对光线。采用步进电机作为角
度调整装置,使系统能上下和左右旋转。
1.2 设计要求
1.绘出电路原理图;
2.制作电路图;
3.编写程序;
4.调试运行。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87986802/bg5.jpg)
5
二、设计报告正文
2.1 设计方案的选择
2.1.1 系统方案的拟定
1.方案一
本方案是由检测电路、AT89C52 单片机、时钟电路、A/D 转换控制电路等主要
模块组成。传感器部分采用光敏二极管,将光信号变换为电信号。经过 A/D 转换
将其转化离散的数字信号。控制电路以单片机为核心,能够对采集的数字信号进行
处理和判断,控制电机运转使太阳能板正对光线。
2.方案二
本方案用以单片机 STC12C5A60S2 为核心,光强度检测模块,时钟模块,步进
电机控制电路模块和 12864 液晶显示等主要模块组成。传感器采用光敏电阻,
STC12C5A6S2 单片机自带 10 位 A/D,能够识别模拟信号。控制电路以单片机为
核心,能够对采集的模拟信号进行处理和判断对步进电机实现控制。
2.1.2 方案选择
比较以上两方案可知,系统的工作原理是一致的,都是通过传感器采集太阳光并
间接或直接将其转化成单片机能够识别的信号,通过单片机处理信号并进行判断,
步进电机控制电路根据单片机传出的信号转动。所不同的是采用元器件差异,但从
单片机方面考虑,方案一所使用的传统的单片机器件方案二所使用的系列成本低。
根据实际情况方案一的元器件基本都是简单易上手的器件,运用起来比较灵活,原
理简单容易理解方便写程序代码。综合考虑,最后确定选择方案一。
系统组成及工作原理以单片机为控制核心,采用光强度检测电路测量,以光敏电
阻传感器作为测量元件,构成光电测量模块。该系统可分为电源模块电路、光电测
量电路、时钟电路、步进电机控制电路、单片机、A/D 转换电路。选用的主要器件
有:光敏电阻,时钟芯片 74LS74,AT89C52,步进电机与转换芯片 ADC0809 等。
系统设计框图如图 2-1 所示。
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