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作者：华南理工大学 杨忠银 龚巧文 叶国凯

指导老师：叶成彬 陈崇辉

作品简介：

　　4、降温除尘设计，通过DALLAS公司生产的1-Wire的18B20作为传感探头，将探测出的太阳能电板的温度信号传输到单片机IAP15F2K61S2进行处理，能显示当前温度，当温度高于设定值时，启动循环水进行降温，可以减少温度对半导体结温效应对太阳能发电效率的影响，同时循环水能除去附在太阳板上的灰尘。

　　5、通过无线传输数据，将太阳能电板的实时位置、系统的电压电流、温度等信息传输到上位机，通过上位机显示、控制整个系统。

平台选型说明：

　　本作品的设计平台选型，是基于IAP15F2K61S2单片机为核心的控制。IAP15F2K61S单片机，增强型8051CPU，1T型，运行速度为传统8051的7到12倍;内部有集成10位ADC，速度可达30万次/秒，ADC转换简单方便，无需外加ADC芯片;38个I/O口方便使用，且I/O口的功能可以切换，简化设计外围电路的设计;低功耗设计、空闲模式、掉电模式等，内部高可靠复位，ISP编程，无需外部晶振等强大功能。

设计说明：

　　上图1.1，为太阳能发电系统设计的结构框图，是基于IAP15F2K61S2控制的总核心，总核心单片机控制其他的IAP15F2K61S2子集系统，起到控制和信息传递、交换的作用，总核心单片机能通过串口进行和上位机PC进行通讯，进行数据无线传输和控制。总核心单片机将太阳能电板的实时位置信息，东西南北偏各转角度，系统的电流电压值，太阳板的实时温度等信息传输给上位机显示，反馈为用户。

　　原理框图如上图2.1.1所示，太阳能自动跟踪系统中，要对太阳位置做出判断并且自动跟踪，必须对地面上的太阳能电池板的采光面姿态进行调整，这需要采用机械执行机构实现，机械的动作由控制系统来控制，整个控制部分由信号采集、信号处理、运算、发送控制指令等几部分构成。

　　如上图2.1.2所示，以IAP15F2K61S单片机控制，设计光敏二极管作为传感器，通过将光的信号转换为电信号，输入单片机的ADC输入I/O口，通过单片机的处理，判断，驱动步进机进行实时自动追踪。同时，通过位移函数记录步进机旋转的角度，然后反馈到单片机，单片机又将太阳能电板的实时位置传送到控制的总核心，最后无线传输到上位机显示。在意外事故的情况下，AT24C02芯片可以将数据保存。

　　2.2能量监控管理系统设计

　　本太阳能发电系统有两种输出，直流12V输出和交流220V输出，整个控制过程由IAP15F2K61S2单片机负责监控管理，并根据反馈采样得到的信息判断蓄电池和光伏电池的工作状态，以此作为依据，发送各种控制指令，保证系统按设计需要正常工作。

　　图2.2.2中继电器1为常闭，正常情况下负载接在太阳能发电系统中，使用太阳能发出的电能，当电压低于设定值11.82V时，说明蓄电池的电量不足。通过R1、RH1采样电阻采样到的电流、电压信号传到IAP15F2K61S2单片机芯片10位ADC转换处理，单片机传送信号闭合常开继电器2，延时一定时间后断开继电器1。当太阳能发电系统的电压高于设定值11.82V时，延时一段时间，继电器1闭合，延时一定时间，断开继电器2。整个切换过程由单片机监控，同时蓄电池的电流、电压值通过数码管显示，更加直观、一目了然，而且电流电压值数据传回总核心，然后无线传输给上位机显示。

　　负载为直流12V负载时，直接接在负载接线端，如果接交流220V负载时，在220V的负载端。

　　太阳能系统的蓄电池为12V的直流电，而市电为220V的交流电，要实现太阳能系统和市电的不断电切换，先要对市电进行转换。利用电力电子技术的变换，将220V的市电高效率地装换为12V的直流电源，然后再将直流通过逆变环节变回220V的交流电。

　　上图2.2.3所示是以PWM芯片3844为核心的离线式开关稳压电源，输入范围宽190V~260V交流，即使电网电压上下波动也能达到稳定输出。考虑到本系统控制需要+5V和+12V两个不同等级的直流电压，因此设计有两路直流输出，分别是+5V/1A和+12V/3A输出。

　　2.3水循环降温除尘设计子系统

　　降温除尘设计，通过DALLAS公司生产的1-Wire的18B20作为传感探头，将探测出的太阳能电板的温度信号传输到单片机IAP15F2K61S2进行处理，能显示当前温度，当温度高于设定值时，启动循环水进行降温，可以减少温度对半导体结温效应对太阳能发电效率的影响，同时循环水能除去附在太阳板上的灰尘。

　　2.4无线传输上位机显示设计

　　在单片机应用系统中，与单片机的数据通讯主要采用异步串行通讯。在设计通讯接口时，必须根据需要选择标准接口，并考虑传输媒介、电平转换等问题。在本系统IAP15F2K61S2单片机与上位机PC通讯，采用RS-232接口进行电平转换，电路图如下图4.2所示

　　通过VB语言编写上位机显示界面，显示太阳能电板的实时位置，包括东西、南北偏转的角度和太阳能发电系统的电流、电压值、温度值等。上位机界面显示图下图2.4.3所示

　　如上图2.5.1所示为太阳能发电系统机械设计的结构示意图：最底端为控制电路箱，电路控制部分集中置于该控制箱中，同时该箱也作为

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