一種新穎的太陽能追蹤采集系統(tǒng)設(shè)計

1．4 其他模塊設(shè)計
無線數(shù)據(jù)接收端由微控制器模塊、無線射頻模塊和串行通信模塊3個模塊組成；而無線數(shù)據(jù)發(fā)送及控制端包含所有11個模塊；機械裝置端主要由兩個步進電機和硅太陽能電池板組成。
(1)微控制器模塊：無線數(shù)據(jù)接收端采用AT89S52 8位單片機；無線數(shù)據(jù)發(fā)送及控制端選用MSP430F149 16位超低功耗單片機，其自帶的ADC12模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供8通道12位A／D采樣；
(2)電機控制模塊：由L298雙路全橋式驅(qū)動芯片控制2個四相八拍的步進電機，以帶動太陽能電池板實現(xiàn)方位角、俯仰角兩個自由度的角度調(diào)整；
(3)溫度檢測模塊：采用Dalias公司生產(chǎn)DS18B20數(shù)字溫度傳感器測量外界溫度；
(4)實時時鐘模塊：選用Dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片DS1302進行時間的計量；
(5)電源電路模塊：電源電路模塊有12 V，5 V和3．3 V三個部分，12 V供步進電機使用，5 V供AT89S52單片機使用，3．3 V供MSP430和其他芯片使用。系統(tǒng)用12 V直流電源供電，利用AMS117-5．0及AMS117-3．3穩(wěn)壓芯片把電源由12 V電壓轉(zhuǎn)換為5 V和3．3 V電壓供各個功能模塊使用；
(6)液晶顯示模塊：選用12864液晶模塊顯示光強、溫度、時間等狀態(tài)；
(7)串行通信模塊：選用MAX232實現(xiàn)單片機和上位機之間的異步串口通信，傳輸數(shù)據(jù)；
(8)鍵盤控制模塊：利用MSP430的P2端口中斷實現(xiàn)鍵盤的操作，控制系統(tǒng)，調(diào)整時間。

2 軟件設(shè)計
2．1 系統(tǒng)工作流程
由于所處地理位置不同(南北半球、海拔高度)和時間季節(jié)的不同，并且系統(tǒng)的機械裝置是隨意放置的，所以系統(tǒng)啟動后硅太陽能電池板的初始基準角度是不正確的。系統(tǒng)上電開機后，首先系統(tǒng)會自動檢測，調(diào)整基本的方向角和太陽能電池板的俯仰角，再進一步的微調(diào)使太陽光線垂直入射太陽能電池板，從而以此點作為基準點進入工作模式。第一次上電運行系統(tǒng)會要求輸入時鐘時間，然后系統(tǒng)就進入了正常工作模式。
實時時鐘開始正常運行，每隔1 s會對DS1302讀取一次，作為太陽能電池板調(diào)整的時鐘時間基準；系統(tǒng)用AD12模數(shù)轉(zhuǎn)換器對采樣通道進行采樣、轉(zhuǎn)換，判斷天氣的晴陰和充電電池的電量狀態(tài)；同時會根據(jù)時鐘時間和和光照強度對太陽能電池板角度進行調(diào)整，使太陽光線始終垂直入射太陽能電池板，以實現(xiàn)光伏發(fā)電的最大化；系統(tǒng)上電以后液晶顯示模塊利用TimerA定時器每秒10次地刷新屏幕，顯示時間日期、天氣溫度、光照強度、充電狀態(tài)等信息；而按鍵的動作是通過MSP430單片機P2端口下降沿的中斷實現(xiàn)的，完成液晶屏幕的切換和時間的調(diào)整等；另外系統(tǒng)會通過無線射頻裝置發(fā)送數(shù)據(jù)到接收端，并上傳到上位機，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。圖6是系統(tǒng)工作的流程圖，分為發(fā)送和接收兩部分流程。