一種新穎的太陽(yáng)能追蹤采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．4 其他模塊設(shè)計(jì)
無(wú)線數(shù)據(jù)接收端由微控制器模塊、無(wú)線射頻模塊和串行通信模塊3個(gè)模塊組成；而無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送及控制端包含所有11個(gè)模塊；機(jī)械裝置端主要由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)和硅太陽(yáng)能電池板組成。
(1)微控制器模塊：無(wú)線數(shù)據(jù)接收端采用AT89S52 8位單片機(jī)；無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送及控制端選用MSP430F149 16位超低功耗單片機(jī)，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(jī)控制模塊：由L298雙路全橋式驅(qū)動(dòng)芯片控制2個(gè)四相八拍的步進(jìn)電機(jī)，以帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板實(shí)現(xiàn)方位角、俯仰角兩個(gè)自由度的角度調(diào)整；
(3)溫度檢測(cè)模塊：采用Dalias公司生產(chǎn)DS18B20數(shù)字溫度傳感器測(cè)量外界溫度；
(4)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊：選用Dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302進(jìn)行時(shí)間的計(jì)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(gè)部分，12 V供步進(jìn)電機(jī)使用，5 V供AT89S52單片機(jī)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(gè)功能模塊使用；
(6)液晶顯示模塊：選用12864液晶模塊顯示光強(qiáng)、溫度、時(shí)間等狀態(tài)；
(7)串行通信模塊：選用MAX232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)之間的異步串口通信，傳輸數(shù)據(jù)；
(8)鍵盤(pán)控制模塊：利用MSP430的P2端口中斷實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的操作，控制系統(tǒng)，調(diào)整時(shí)間。

2 軟件設(shè)計(jì)
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(shí)間季節(jié)的不同，并且系統(tǒng)的機(jī)械裝置是隨意放置的，所以系統(tǒng)啟動(dòng)后硅太陽(yáng)能電池板的初始基準(zhǔn)角度是不正確的。系統(tǒng)上電開(kāi)機(jī)后，首先系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)，調(diào)整基本的方向角和太陽(yáng)能電池板的俯仰角，再進(jìn)一步的微調(diào)使太陽(yáng)光線垂直入射太陽(yáng)能電池板，從而以此點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)入工作模式。第一次上電運(yùn)行系統(tǒng)會(huì)要求輸入時(shí)鐘時(shí)間，然后系統(tǒng)就進(jìn)入了正常工作模式。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘開(kāi)始正常運(yùn)行，每隔1 s會(huì)對(duì)DS1302讀取一次，作為太陽(yáng)能電池板調(diào)整的時(shí)鐘時(shí)間基準(zhǔn)；系統(tǒng)用AD12模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)采樣通道進(jìn)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(shí)會(huì)根據(jù)時(shí)鐘時(shí)間和和光照強(qiáng)度對(duì)太陽(yáng)能電池板角度進(jìn)行調(diào)整，使太陽(yáng)光線始終垂直入射太陽(yáng)能電池板，以實(shí)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(shí)器每秒10次地刷新屏幕，顯示時(shí)間日期、天氣溫度、光照強(qiáng)度、充電狀態(tài)等信息；而按鍵的動(dòng)作是通過(guò)MSP430單片機(jī)P2端口下降沿的中斷實(shí)現(xiàn)的，完成液晶屏幕的切換和時(shí)間的調(diào)整等；另外系統(tǒng)會(huì)通過(guò)無(wú)線射頻裝置發(fā)送數(shù)據(jù)到接收端，并上傳到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)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。