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毕业设计(论文)开题报告-基于单片机的太阳能追光系统的设计

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哈尔滨工业大学

毕业设计(论文)开题报告

题目名称: 基于单片机的太阳能智能追光系统设计 学 院: 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 职 称:

机电学院 电气工程及其自动化

XX XX XX 教授

2019年12月25日

毕业设计(论文)开题报告

一、选题依据 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,所以研究实现对太阳能的高效利用有重大意义。光伏能源是一种发电新能源,具有高清洁度、高再生的特点,在能源紧张的当代其应用价值极高。目前光伏能源发电主要利用光伏设备来实现,但在初期应用过程中人们发现太阳光的移动会决定光伏设备的发电效率,即太阳光直射光伏设备时发电效率将达到最高。因此为了保障光伏发电效率提出一种基于单片机的太阳能智能追光系统设计。 1.国内外现状 美国主要研发了四种自动追光系统。其中最早的系统是一款单轴的追光系统,它使太阳光追踪装置的工作效率提升了许多,同时它还具有体积轻便、易于安装等优点。其次是在加利福尼亚州诞生了一款加入了菲涅尔透镜的双轴自动追光系统,这样提高了硅光电池板单位面积上的接收效率,而提高太阳能的利用效率。 我国步入二十一世纪之后对于自动追光系统的研究更加的火热,已经不仅仅停留在科学研究的层面,一些装置已经能够投入使用。其中以自动追光系统为核心的太阳能发电系统已经投入使用。 2.发展趋势 近年来,随着世界工业化进程的迅猛进度,对于化石燃料的使用越来越频繁,造成的污染越来越严重,甚至已经影响到了人类的正常生活。太阳能发电技术是几乎无污染的一项可长期利用的技术,但现今对于太阳能的使用效率过于低下。这项技术面临着一场历史革命,找到高效利用太阳能的方法已成为发展趋势。太阳能智能追光技术是当今改善工艺流程以提高效率和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。太阳能智能追光技术的发展使得对太阳能的利用率更加广泛而被国内外公认为最有发展前途的节能环保方式。深入了解太阳能智能追光技术的走向,具有十分积极的意义。 3.应用价值 燃烧煤炭,石油等能源不仅污染环境,而且它们属于不可再生能源,照2003年的煤炭开采速度,中国的煤炭再开采80多年即将枯竭。作为能源消耗大国,如何提高对太阳能利用率是解决能源危机的可行方法之一,设计一个对太阳实现智能追光的系统是提高太阳能利用率的根本方法。本设计是集机电、光学,计算机,控制理论为一体的,体现了自动化专业与多学科相结合,相互渗透的特点。本设计的太阳能智能追光系统充分的体现了节能的特点,所以太阳能智能追光系统是值得研究和实际运用的。本设计的研究成功,对创建能源节约型,环境友好型社会具有较大的意义,也有较好的市场发展前景。 二、研究内容 1.主要研究内容、目标及拟解决的关键问题 (1)研究内容: ①硬件设计:根据所设计的太阳能智能追光系统的总体结构和需求,进行追光系统主电路、单片机控制电路、温控电路、时钟电路、复位电路及外围电路等硬件电路的设计及元器件的选型。 ②软件设计:在完成硬件的基础上,对太阳能智能追光系统各部分进行软件方面的研究,系统软件采用模块式的软件原则,主干程序有主程序、中断保护程序和键盘中断服务程序,其余是可被调用的子程序模块,有启动子程序等。 ③充放电设备设计:主要采用PWR2.5标准充电口,实现追光系统的双电源供给,避免出现电池没电导致的无法工作问题。 (2)研究目标:本设计主要是利用单片机知识,设计一个太阳能智能追光系统,使太阳能板在最大限度的采集太阳能的同时,提高光电转换效率,降低功耗。在保证成本低廉、结构简单的前提下,实现较高的跟踪精度和转换效率。 (3)拟解决的关键问题: ①对太阳位置检测系统的设计。 ②步进电机动作指令系统(与太阳同步偏移)的设计。 ③对太阳能板有效地控制降温。 2.拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析 (1)研究方法:首先,对太阳能智能追光系统的国内外研究现状进行调研;其次,构建太阳能智能追光系统的整体结构框图,设计系统的软硬件结构,完成各个模块的协调,完成软件程序的编译;最后,在Proteus上进行系统的测试运行工作,解决存在的问题和不足。 (2)技术路线: (3)实施方案: 太阳能智能追光系统主要由四部分组成,分别为单片机组成的中央处理单元、光电转换电路部分、A/D转换模块电路部分、步进电机驱动电路部分。整体设计框图如图1所示。 进行实物制作与调试 Proteus 仿真调试 查阅相关文献确定研究方向 完成硬件电路设计及元器件的选型 熟悉软件,完成软件程序设计

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