基于單片機的太陽自動跟蹤系統(tǒng)的研究
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2 軟件設計
本文介紹的控制系統(tǒng)的軟件設計采用了結構化、模塊化的程序設計方法。主程序初始化完畢之后，即進入等待狀態(tài)，單片機控制運行交由中斷服務程序控制。所需完成的功能主要由子模塊實現(xiàn)。各部分獨立完成一定的功能，又有機的結合為一個整體，完成所要求的控制任務。
程序的結構如圖7所示。主程序包括初始化、最初的A／D轉換程序。整個程序周期里，初始化程序只在主程序第一次執(zhí)行時執(zhí)行一次。初始化之后，進行最初A／D轉換，實際上等于對A／D轉換濾波器置初始值。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/173191.htm
2．1 定時器1溢出中斷服務程序
定時器1溢出中斷服務程序包含多個模塊，先后在一個T1溢出周期內(nèi)執(zhí)行完畢。這些模塊包括：控制算法、控制量輸出、A／D轉換、轉換結果處理和分析、異常處理等部分。通過每次T1溢出，周期性的采樣、反饋比較、調(diào)整、輸出，從而實現(xiàn)控制策略。
2．2 控制算法
編制控制算法子程序包括以下幾個步驟：計算當前期望位置；計算補償通道輸出值；計算當前實際位置；計算誤差和誤差通道輸出值；補償通道輸出值和誤差通道輸出值相加。
2．3 控制量輸出
單片機輸出的控制量為脈沖輸出，脈沖量的輸出可以通過軟件定時器，規(guī)定脈沖輸出的問隔時間，從而規(guī)定了脈沖輸出的頻率。
2．4 A／D轉換及其轉換結果處理和分析
雖然硬件上對模擬輸入進行了低通濾波，但是仍然會有一些因素可能造成模擬輸入量出現(xiàn)較大的誤差。為了防止這種情況的發(fā)生，需要進行軟件濾波，即數(shù)字濾波處理。數(shù)字濾波有許多優(yōu)點：
(1)數(shù)字濾波器是由程序?qū)崿F(xiàn)的，不需增加硬件設備，數(shù)字濾波可以有多個輸入通道共用，因而成本低。
(2)數(shù)字濾波由程序?qū)崿F(xiàn)，不需要硬件設備，因而可靠性好，穩(wěn)定性高，不存在阻抗匹配問題。
(3)數(shù)字濾波使用靈活，修改方便。而本文采用了算術平均值濾波方法。
2．5 異常處理
程序運行中會發(fā)生多種異常情況，有些可以通過檢查輸入數(shù)據(jù)判斷，而有一些情況系統(tǒng)可以自行校正。光電傳感器誤差信號超出死區(qū)也應視為異常情況?？赡艿脑蚴浅霈F(xiàn)了一干擾光源或太陽能板與太陽位置發(fā)生偏離。為了避免在多云情況下的盲目跟蹤，如果輻射強度沒有達到特定值，則對于誤差信號超出死區(qū)不作任何操作。太陽能板與太陽位置發(fā)生偏離的情況下，系統(tǒng)有能力自動的回復運行狀態(tài)。
在每次定時器T1中斷時，系統(tǒng)都檢查控制字。當控制字表明系統(tǒng)在校正狀態(tài)時，輸出控制量的值由預期位置量和光電傳感器誤差信號共同計算產(chǎn)生。
3 結語
系統(tǒng)采用特制的四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器，并且采用AT89C51單片機作為智能單元，可以實現(xiàn)成本較低的全自動太陽跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)具備較好的穩(wěn)定性，并能夠達到相當好的精確度和靈活性。理論分析和設計結果表明，本方法可以滿足太陽跟蹤控制的要求。
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