基于嵌入式的太阳能智能追光系统设计

【摘要】： 太阳能是一种清洁无污染的能源,取之不尽,用之不竭,其广阔的发展前景使得太阳能发电成为一个全球瞩目的、具有深远意义的研究课题。在中国,太阳能资源非常丰富,从其分布来看,西部地区的太阳能年辐射总量很高。因此,开发好太阳能,对中国的西部开发有着重要的现实意义。太阳能的利用,有利于世界的环境保护,因此如何更进一步地提高太阳能光伏发电装置的效率,无论是从科技应用的角度,还是从商业开发的角度讲都是目前亟待解决的课题。然而,太阳能强度和方向不确定性及光照间歇性等特点,给太阳能的收集带来了一定难度。传统的固定式太阳能采集系统没有充分利用太阳的能量,吸收效率相对较低。因此,太阳位置自动追踪技术的研究,对提高太阳能的吸收效率,高效、合理地利用太阳能具有重要的研究价值。 本文基于32位ARM微处理器S3C44B0X,设计了一套太阳能智能追光系统。论文的内容主要包括以下几个方面: 1.研究和分析了目前国内外太阳能追光技术的发展现状,在此基础上提出一种基于嵌入式的两种控制方式结合的太阳能智能追光系统的设计方案。 2.通过对传感器布置方案的比较,确定了最终的传感器部分设计方案,通过实验室测试,实现了实时追光。 3.选择了Samsung S3C44B0X作为核心控制芯片,系统扩展该系统外接4×4键盘和LCD彩色显示器,使系统具有良好的人机交互界面,可以方便地通过键盘对系统进行控制和调整。 4.实现了太阳高度角和方位角,以及日出日落时间的实时计算。系统将光电传感控制方法与太阳运动轨迹控制方法相结合,通过C语言编程,下载到下位机的FLASH中运行。 5.完成了硬件的连接。通过控制云台转动,实现了太阳位置的准确追踪,并实施了同步跟踪,从而保证太阳能收集装置获得最大效率的太阳能。 实验调试结果表明,系统工作稳定、实时性好,能够正确完成对太阳光照的跟踪。同时,文中设计具有控制装置简单,设计合理,成本低,易于实现等特点。通过试验表明,本系统可以提高太阳能转化成电能的效率。 【关键词】：太阳 追光 系统设计 控制 ARM
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-24
• 1.1 太阳能利用现状与趋势11-15
• 1.2 太阳能追光技术国内外发展现状15-17
• 1.2.1 光电追踪15-16
• 1.2.2 视日运动轨迹追踪16-17
• 1.3 嵌入式系统的发展17-22
• 1.3.1 嵌入式发展的历史与现状18-20
• 1.3.2 嵌入式系统的体系结构20-22
• 1.4 论文的主要工作和总体结构22-24
• 2 太阳追光系统的方案选择和总体设计24-33
• 2.1 传感部分相关方案选择24-26
• 2.1.1 基于凸透镜的传感部分方案24-25
• 2.1.2 基于挡板的传感部分方案25-26
• 2.1.3 传感部分方案的比较和选择26
• 2.2 太阳能追光系统的总体设计26-27
• 2.3 计算太阳高度角的原理27-30
• 2.4 计算日出日落时间的原理30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 嵌入式系统的硬件设计33-49
• 3.1 系统硬件设计的总体选择方案33-34
• 3.2 嵌入式处理器模块设计34-39
• 3.2.1 Samsung S3C44B0X简介34-36
• 3.2.2 Samsung S3C44B0X的特性36-39
• 3.3 键盘模块的设计39-41
• 3.4 显示模块的设计41-43
• 3.5 感光模块的设计43-44
• 3.6 传动模块的设计44-45
• 3.7 系统存储器设计45-46
• 3.8 硬件调试接口46-48
• 3.8.1 串口调试接口46-47
• 3.8.2 JTAG调试接口47-48
• 3.9 本章小结48-49
• 4 嵌入式系统的软件设计49-68
• 4.1 嵌入式系统开发环境49-52
• 4.1.1 程序编译环境ADS49-51
• 4.1.2 在线调试代理H-JTAG51
• 4.1.3 程序下载工具Flash Programmer51-52
• 4.2 系统总体的功能和设计方案52-53
• 4.3 系统的初始化53-55
• 4.4 中断程序模块55-56
• 4.5 键盘模块的程序设计56-60
• 4.5.1 4×4键盘的扫描原理及程序设计57-58
• 4.5.2 通过键盘获取一个字符串58-59
• 4.5.3 把字符串转型为整型数59
• 4.5.4 系统功能键的设计59-60
• 4.6 显示模块的程序设计60
• 4.7 太阳运动轨迹追光模式60-61
• 4.8 光电检测追光模式61-62
• 4.9 系统调试与实验结果62-67
• 4.10 本章小结67-68
• 5 结论68-69
• 参考文献69-71
• 作者简历71-73
• 学位论文数据集73

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