太阳能自动追踪系统开题报告

电子信息学院

本科毕业设计(论文)开题报告

论文题目

学生姓名 专业班级 电气工程及其自动化 班 性 别 男

一、课题研究意义及现状

随着我们生活水平的不断提高，人们对节能环保的意识现在也越累越强了，很多节

能环保的小举措在日常生活中是存出不穷啊，例如：生活上，废纸回收利用，水反复使

用；工程上，风力发电、天阳能发电、乙醇汽油、电汽车。太阳能作为一种新型能源进

入了我们的生活。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，

又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入

一个节约能源减少污染的时代。太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无

论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。每年到达地球表

面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，

这一点是极其宝贵的。根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而

地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

太阳能利用有光热和光伏。光热的话是现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其

能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太

阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及

慢慢释放太阳热力的建筑材料。太阳能发电广泛用于太阳能路灯、太阳能杀虫灯、太阳

能便携式系统，太阳能移动电源，太阳能应用产品，通讯电源，太阳能灯具，太阳能建

筑等领域。光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以

半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间

操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光

伏系统可为房屋提供照明以及交通信号灯和监控系统，并入电网供电。光伏板组件可以

制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电能。天台及建筑物表面均可使用光伏板

组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建

筑物的光伏系统。

近年来太阳热水器、太阳电池等产品开始实现商业化，太阳能产业初步建立能源问

题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的

大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨

二、课题研究的主要内容和预期目标

1.主要内容：

设计一个太阳能自动跟踪系统，主控用单片机来实现（具体型号自选）。

系统总体指标及相关功能要求：

（1）系统要求采用光电追踪方式，分析传感器工作原理，分析该传感器大范围、高精

度跟踪的可行性。

（2）分析太阳运行规律，比较国内外主要的几种跟踪方案，提出合理的跟踪策略。

（3）完成自动跟踪系统控制部分设计：设计光电转换电路；选取合适的控制芯片，分

析系统的硬件需求，设计控制系统；设计控制方案，步进电动机以及驱动电路等。

（4）研究系统机械部分设计相关问题，给出解决方案。

（5）完成整个硬件电路的制作，并编写相关控制程序，软、硬件综合调试通过。

（6）其他相关功能拓展及性能等的考虑。

2.预期目标

（1）预期设计一个太阳能自动追踪系统，利用主要以C语言编程实现数据的处理。初

步设计追踪的控制系统由信号处理电路、单片机组成。信号处理电路考虑由A/D转换电路、

放大等电路组成，经过处理后的信号送给单片机进行处理。单片机是控制系统的核心，主

要完成对本系统所有信号的采集以实现对称重物体质量，价格的计算。

（2）由于主要是以C语言为主的主控模块进行实现，那么利用C语言实现自动追踪的

程序编译成功后，还需要对编译好的程序进行调试通过，通过调节来观察程序能否实现自

动追踪的功能，从而满足最初的设计要求。

（3）系统的硬件电路设计如下图：

光传感器

M

AD

转换电路

S

供电电路

P

4

3

电源切换

0

转向电机

对框图的必要的文字描述

三、课题研究的方法及措施

1.研究方法：

首先要对所需要的单片机进行了解，这需要查阅一定的资料，清楚重量测量所需要实

现的功能以及如何实现这些功能，单片机的原理和其所能实现的功能。因为本次研究完成

的主要是对太阳的自动追踪设计，其追踪系统主要由光传感器、单片机最小系统、电机控

制，电源等组成。根据这些器件以及相关资料，对太阳能自动追踪器所要实现的功能进行

编程，并调式通过。在这个过程中，需要查阅相关信息资料。需要编写完整C语言程序，

并通过调试达到预期的效果。

2.研究措施：

（1）收集查阅太阳能自动追踪的相关资料，对单片机的应用设计情况进行了熟悉了解；

了解不同的设计实现方法，比较现有的相关方案，确定本课题研究和实现方案，然后对方

案中的各单元进行了必要的分析和研究。

（2）对所研究的自动追踪系统的功能进行详细了解，主要由光传感器、单片机系统、

电机控制等组成。

（3）根据太阳能自动追踪所要实现的功能，编写完整的C语言程序。完成了编程以后，

通过调试通过，看是否满足预先所设想的功能。

（4）把各个已测试好的模块组装在一起并测试，通过测试，看是否能满足预先所设想

的效果。

本设计先通过光敏电阻对光线的采集，根据光敏电阻阻值特性，然后将阻值的变化

转换成信号，后将信号由运算放大器传输出给单片机，然后通过向系统传递信号然后控制

电机的启动和运转。然后单片机控制系统对数据分析进行调整，控制装置的转向，使得电

四、课题研究进度计划

毕业设计期限：自2013年6月22日至2014年04月22日。

2013年6月22日至2013年8月30日:明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案。

2013年9月1日至2013年11月10日:写文献综述，外文翻译，完成开题报告，准备

开题答辩。

2013年11月26日至2013年3月2日：完成自动追踪系统硬件和检测，对可靠性和

安全性进行检测。完成系统的软件设计，同时通过实验模拟测试。

2014年03月10日至2014年04月1日：撰写毕业论文，完善与修改毕业论文。

2014年04月4日至2014年04月18日：做好论文答辩的PPT资料，准备答辩，并提

交所有电子文档材料。

五、参考文献

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[10] 来清民.传感器与单片机接口与实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.01.

指导教师意见

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