基于51单片机点光源自动跟踪系统设计综合设计报告
点光源跟踪报告
3.2编程思想
本设计思想:采用三个光敏三极管采集光强,左右两个用于判断光源的位置是在左还是右,中间的用于精确定位点光源.
方案二：采用大功率三极管TIP31C做大功率LED灯的驱动。大功率三极管TIP31C能通过最大电流为3A，完全能够合乎题目的要求。设计时，利用三极管基极电流与发射极电流的倍数关系，设计出一个电流连续可调的恒流源。实验后发现效果比较明显，易于控制。
由于三极管主要就是通过电流的关系而工作的，其电流特性比较稳定，且易于控制，所以本系统选择了方案二。
图2-1光源检测模块1
由运放的特性知:V2=V3，Ir2=0，由反馈特性知：V2=V1=V4* ;
取R3=1K,R4=9.1K;可得Av=10；再加一级电压跟随器可增加电路带负载能力。
2.2高亮度LED灯驱动电路
本方案要求LED灯的电流能够连续可调，所以采用大功率三极管TIP31C来驱动它，利用三极管集电极电流与基极电流的倍数关系来驱动1Wled灯并实现其连续可调的功能。测试时发现其电流受基极的电位计控制，所以能够实现其连续可调，且效果较好。其详细电路图如下图2-3
七．参考文献
[1]康华光.模拟电子技术基础(第五版).高等教育出版社.2006
[2]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程.电子工业出版社.2007
[3]郭天祥.51单片机C语言教程.电子工业出版社.2008
6.7%
20度
是
0.5度
2.5%
30度
是
点光源跟踪系统设计报告
点光源跟踪系统（B题）方案设计报告摘要：本方案使用TI公司生产的MSP430F247为主控芯片，以TPS61062为核心设计了白光LED驱动电路，应用OPA2335作放大器制作了光源检测电路。
本系统利用以激光笔为中心水平和垂直方向上对称分布的四个光敏三极管为探测端接收光源信号，再利用自适应环境算法、电机分段调速等多种算法实现激光束对白光光源的实时跟踪。
本系统成功完成了基础部分和发挥部分的要求，最终定位误差可控制在1.5cm以内。
关键字: 减速步进电机控制LED电流控制自适应算法一、系统方案的选择1.系统测光部件的选择方案一：以四个光敏电阻为探测端分别对称分布于激光笔水平和垂直方向上，中心处即激光束发光点。
利用光敏电阻在不同光强下电阻值的变化与一个定值电阻串联来输出不同分压值进行判断，当光敏电阻正对光源时电压最大，偏离时电压值线性下降。
方案二：使用四个光敏三极管为测光部件采用方案一的布局方式和工作方式制作探测端，但因三极管有β倍的电流放大作用且光源偏离三极管正对方向时电压值下降的波形斜率更大，所以微小位移的幅值变化更明显。
考虑到二者光敏特性曲线的斜率和幅值变化范围等方面因素，故最终选择方案二。
2.光源跟踪系统转动的控制方案选择方案一：光源跟踪系统由双舵机构成“云台”式结构，机械结构简单、稳定，且舵机在两个方向上都可以做到180°自由的转动，转动速度通过PWM波的占空比控制，但舵机本身控制转角的精度可能使连续小角度定位时产生抖动。
方案二：水平方向利用带减速箱的步进电机控制，垂直方向上利用舵机控制转动。
由于减速箱的使用相当于使步进电机的步长角度变得非常小，使在2米外的光源附近的激光束移动时很平滑，可以做到精确步长控制的连续定位，但缺点是减速箱和电机的完全啮合有一定难度，需要较高的机械加工精度。
综上所述，方案一控制方法最为简易，但控制稳定性可能不足；方案二控制精确度高。
由于本次题目应优先考虑稳定性和准确性，故最终选择方案二。
基于51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计
基于51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计智能LED照明控制系统是基于51单片机的一种照明系统，通过智能化的控制方式，能够实现对LED照明的精确控制和管理。
本文将从系统设计的需求、硬件设计和软件设计三个方面对基于51单片机的智能LED照明控制系统进行详细的介绍。
首先，通过需求分析，我们确定了智能LED照明控制系统的功能。
该系统需要能够根据光照条件自动调整LED的亮度，在不同的时间段实现定时开关机，同时具备手动控制功能。
此外，还要提供远程控制功能，通过手机或者电脑进行远程监控和控制。
接下来是硬件设计部分。
我们首先确定了基于51单片机的核心控制模块，并根据系统需求设计了相应的电路板。
核心控制模块主要负责控制LED的亮度，采用PWM控制方式，能够实现精确的亮度调节。
同时，该模块还需要实现定时开关机功能，通过计时器定时开启或关闭LED。
另外，为了实现远程控制功能，我们还设计了无线通信模块，利用无线网络实现用户对照明系统的远程监控和控制。
软件设计是整个系统中非常关键的一部分。
首先，我们需要编写程序来控制核心控制模块，实现LED灯的亮度调节和定时开关机功能。
其次，需要开发相应的用户界面和远程控制程序，为用户提供友好的控制界面，同时实现用户对照明系统的远程监控和控制。
在软件设计过程中，我们需要充分利用51单片机的功能和特性，通过编写高效的程序实现系统的各项功能。
最后，为了保证系统的安全性和可靠性，我们还需要对系统进行测试和调试。
通过模拟不同的使用场景和异常情况，进行全面的测试，确保系统能够正常工作。
同时，还需要进行性能优化和故障排除，保证系统在长时间运行中不会出现问题。
综上所述，基于51单片机的智能LED照明控制系统设计是一个复杂的工程，需要从系统需求、硬件设计和软件设计等多个方面进行全面考虑。
通过合理的设计和严谨的测试，能够设计出高性能、高可靠性的智能LED照明控制系统，为用户提供更好的照明体验。
基于MCS-51单片机的光源跟踪
基于MCS-51单片机的光源跟踪
张天钟;姜宝钧;邓兴成
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2006(004)0z1
【摘要】光源跟踪技术是一项实用的技术,在很多领域上都有应用,尤其用在太阳能设备上,能够使其工作效率更高,能量吸收率更高.文中提出一种基于MCS-51实现对光源跟踪的方法.先用光敏晶体管3DU5对光源信号进行采样,将其通过
ADC0809转换成数字信号后,用AT89S52单片机控制小车,完成光源跟踪.
【总页数】3页(P39-40,98)
【作者】张天钟;姜宝钧;邓兴成
【作者单位】电子科技大学,成都,610054;电子科技大学,成都,610054;电子科技大学,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN202;TP274.52
【相关文献】
1.基于LM3S811单片机的LED点光源跟踪系统的设计 [J], 崔鸣;尚丽
2.基于单片机的光源自动跟踪系统设计 [J], 王菊娇;罗宜春
3.基于430单片机的点光源跟踪系统 [J], 魏春华
4.基于MCS-51单片机的光源跟踪 [J], 张天钟;姜宝钧;邓兴成
5.基于430单片机的点光源跟踪系统 [J], 魏春华
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基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计【摘要】本文针对光伏板自动跟踪系统进行设计和研究。
在介绍了研究背景、问题提出和研究目的。
在详细阐述了光伏板自动跟踪系统设计原理、硬件设计、软件设计、系统测试和性能分析。
在对设计进行总结，分析了设计的优缺点，并展望了未来的发展方向。
该系统可以实现根据太阳位置自动调整光伏板的角度，提高光伏板的光能转换效率。
通过本文的研究，可以为光伏板系统的自动跟踪提供技术支持，并为未来的光伏板系统设计提供借鉴。
【关键词】光伏板、单片机、自动跟踪系统、设计原理、硬件设计、软件设计、系统测试、性能分析、设计总结、优缺点分析、未来展望、研究背景、问题提出、研究目的1. 引言1.1 研究背景目前市面上已经出现了一些光伏板自动跟踪系统，但大多数使用的是传统的模拟信号处理电路，这种系统存在体积大、功耗高、灵活性差的缺点。
本研究将采用单片机作为控制核心，结合传感器实时监测光照强度和位置信息，实现对光伏板的自动跟踪。
通过本研究的实践，将为光伏板自动跟踪系统的设计提供一种新的思路和解决方案，从而更好地利用太阳能资源，提高光伏板的能量利用率，促进清洁能源的发展。
1.2 问题提出现在让我们来看一下问题提出部分。
在光伏板自动跟踪系统设计中，我们面临着一些问题需要解决。
传统的固定式光伏板存在着只能在固定方向上接收阳光照射的局限性，无法充分利用太阳能资源。
由于太阳在天空中的位置不断变化，固定式光伏板无法实现持续高效的能量转换。
光伏板在不同季节、不同地点受到的太阳辐射角度也会有所不同，固定式光伏板无法灵活地调整以适应这种变化。
为了充分利用太阳能资源，提高光伏板能量转化效率，我们需要设计一种能够实现自动跟踪太阳位置的光伏板跟踪系统。
这样可以使光伏板始终面向太阳并最大程度地吸收阳光照射，从而提高光伏板的能量转换效率。
本研究旨在解决光伏板固定式安装存在的问题，提出一种基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计方案，以期能够实现更高效的太阳能利用和能量转换。
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计随着现代科技的不断发展，太阳能光伏板已经成为了绿色能源领域的重要组成部分。
传统的光伏板只能在固定的角度接收阳光，这导致了能量利用率的低下。
为了解决这一问题，人们提出了光伏板自动跟踪系统的设计方案。
本文将介绍一个基于单片机的光伏板自动跟踪系统的设计原理和实现方法。
一、设计原理光伏板自动跟踪系统的设计原理是根据光照角度的变化来调整光伏板的角度，使其始终与太阳保持最佳的接收角度，从而最大程度地提高能量利用效率。
光伏板自动跟踪系统的设计包括两个主要部分：光敏元件和控制系统。
光敏元件通常是光敏电阻或光敏二极管，它们的电阻值或电压随着光照强度的变化而变化。
而控制系统则是使用单片机进行控制，根据光敏元件获取的光照信息来调整光伏板的角度。
二、设计实现1.光敏元件的选择光敏元件的选择非常重要，它决定了系统对光照的敏感程度。
常用的光敏元件包括光敏电阻和光敏二极管。
光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化，而光敏二极管的导通电流也随光照强度的变化而变化。
根据具体情况，选择适合自己系统的光敏元件。
2.单片机的选择单片机作为控制系统的核心，需要选择一个性能稳定的单片机。
一般来说，常用的单片机有STC89C52、AT89C51等。
这些单片机都有着丰富的外设资源和稳定的性能，非常适合作为光伏板自动跟踪系统的控制核心。
3.系统电路设计在选择好光敏元件和单片机之后，需要设计系统的电路。
通常来说，系统的电路包括光敏元件的接入电路、单片机的控制电路和电机的驱动电路。
光敏元件的接入电路需要将它的电压或电阻值转换成单片机可以接受的电信号，单片机的控制电路需要根据光照信息来控制电机的转动方向和转动速度，而电机的驱动电路则需要提供足够的电流来驱动电机的正常工作。
4.软件程序设计软件程序设计是整个系统设计中最重要的一部分。
软件程序需要根据光敏元件获取的光照信息来控制电机的转动，以使光伏板始终与太阳保持最佳的接收角度。
基于51单片机智能照明系统的设计
无线模块
• 此模块中最主要的部分是芯片PT2262和 PT2272 。
• PT2262是一种CMOS 工艺制造的低功耗低 价位通用编码电路，PT2262 最多可有12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平, 接低电平),任意组合可提供531441 地址 码,PT2262 最多可有6 位(D0-D5)数据端管 脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出， 可用于无线遥控发射电路 。
基于51单片机智能照明系统的 设计
系统的工作原理
• 本课题为日常家居生活中必不可少的一款智能照明系统。 它以双向可控硅（晶闸管）为主要核心，根据双向可控硅 的工作原理，通过89C51单片机进行双向可控硅的通断时 间控制，软件方面说，就是根据市电也就是交流电220V 有过零点，根据过零点发出外部中断信号，单片机收到信 号后，发出SCR信号（低电平），通过光电耦合芯片将 SCR信号变为高电平输入到双向可控硅的门极，控制双向 可控硅的导通角，调节电压的大小，达到变换灯泡亮度的 作用来进行调光的目的。而这个外部中断是通过过零检测 硬件模块实现的。并且我们使用无线发射接收集成模块对 此装置的开、关以及变亮、变暗进行调节控制。
• 如上图所示，由光敏电阻控制，选择MG45-12型光敏电阻 器，其它亮阻≤2kΩ、暗阻≥1MΩ的光敏电阻器也可代用， 分压电阻选用50k，当外界光照强调较强时，光敏电阻的 阻值较小，则输出电压接近0V，当外界光照强调较弱时， 光敏电阻的阻值较大，则输出电压接近5V。单片机收到输 出电压做出判断，来实现自动开关功能。
软件的整体框图
谢 谢!
过零检测模块
• 此模块的原理主要是利用交流电220V在过零点时产生低电平的脉冲， 使得在软件编程控制灯泡亮度过程中，利用此脉冲来控制双向可控硅 的导通时间，从而达到调节光的亮度的作用，并且还不会发生灯泡闪 烁的现象。也就是说市电的频率与调节灯泡亮度的双向可控硅的通断 的脉冲频率几乎是同频同相的。
光源自动跟踪系统设计报告1
题目光源自动跟踪系统组别第三组姓名农世安、黄勇深、廖晓系（院）信息工程系班级 11应用电子（3+2）指导教师龙祖连、倪杰、张存吉二O一二年九月三日光源自动跟踪系统要摘本设计以TI公司提供的16位超低功耗、高性能嵌入式微控制器MSP430为核心设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统。
循迹小车沿半径r =80cm的半圆黑色循迹线（线宽20mm）自C点运动到D点，在D点停留5S后关掉LED灯并自动返回C点，表示一天周期的结束。
放置在地面的光源跟踪系统，通过运用光敏器件的检测、传感器、AT89S52单片机的强大功能及相关外围电路设计产生控制信号传递给步进电机，使步进电机带动激光笔进行左、右等方向进行光源的实时检测及精确的跟踪。
本文着重讨论电机控制与光源检测定位方法。
关键字光源检测及跟踪光敏器件步进电机目录一、引言 (4)任务与要求 (4)二、方案的选择与论证 (5)1、微控制器模块的选择与论证 (6)2、光敏元器件的选择与论证 (7)3、电机的选择与论证 (8)4、电机驱动模块的选择与论证 (9)5、显示模块的选择与论证 (9)6、方案确认 (10)7、方案论证 (10)三、系统总体设置 (11)1、系统硬件流程图 (11)2、系统软件流程图 (12)四、系统单元设计 (14)1、单片机最小系统 (14)2、电源电路 (15)3、黑白线检测模块 (16)4、电机驱动模块 (16)五、系统总体测试 (17)六、总结 (17)一、引言.任务与要求：设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的模拟光伏发电太阳光自动跟踪系统，系统示意图如图1所示。
光源B使用单只1W白光LED（不得使用任何聚光装置），固定在一可调速循迹小车上，循迹小车沿半径r =80cm 的半圆黑色循迹线（线宽20mm）自C点运动到D点，在D 点停留5S后关掉LED灯并自动返回C点，表示一天周期的结束。
循迹小车的速度以自C点运动到D点的时间为20~50S 可调节。
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综合设计报告设计题目：基于单片机的光源自适应控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日摘要本设计给出了一种基于单片机的点光源自动跟踪系统设计方案, 该设计使用TI公司的超低功耗的AT89C52单片机作为整个系统的控制核心，主要由电机驱动模块，点光源检测模块，电源转换模块等模块组成。
利用8路光敏电阻来检测点光源的位置并将检测到的信号经过放大后进行AD转换，将转换的结果传给控制器AT89C52单片机，经过过单片机的运算和处理来确定点光源的运动趋势，并将运算的控制信号控制两台步进电机，使其跟随点光源运动。
本设计可以扩展为以后的太阳能发电的自动跟踪系统。
该系统不仅能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向, 结构简单、成本低, 而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置, 不必人工干预, 特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况, 有效地提高了太阳能的利用率, 有较好的推广应用价值。
关键词：AT89C52单片机，光源，自动跟踪，传感器目录摘要............................................... 错误！未定义书签。
目录. (3)一设计题目 (4)1.1 基于单片机的光源自适应控制系统设计 (4)1.2 设计要求 (4)二设计报告正文 (5)2.1 设计方案总体方向的选择 (5)2.1.1 系统方案的拟定 (5)2.1.2 方案选择 (5)2.2 硬件电路的设计 (6)2.2.1 A/D转换模块 (6)2.2.2 步进电机模块 (9)2.2.3 电机驱动模块 (11)2.2.4 检测模块 (13)2.2.5 单片机模块 (14)2.3 系统软件设计 (18)三总体调试 (19)3.1 总体调试 (19)3.2 问题及解决方案 (19)3.2.1 通道比较阀值的设置 (19)3.2.2 电机的防抖 (19)四设计总结 (20)五参考文献 (21)六附录 (22)一、设计题目1.1基于单片机的光源自适应控制系统设计设计一控制系统，假设有一个太阳能电池板，为了使电池板最大限度的接受光照强度，通过控制器调节电池板的角度使电池板始终正对光线。
采用步进电机作为角度调整装置，使系统能上下和左右旋转。
1.2设计要求1.绘出电路原理图；2.制作电路图；3.编写程序；4.调试运行。
二、设计报告正文2.1设计方案的选择2.1.1系统方案的拟定1.方案一本方案是由检测电路、AT89C52单片机、时钟电路、A/D转换控制电路等主要模块组成。
传感器部分采用光敏二极管，将光信号变换为电信号。
经过A/D 转换将其转化离散的数字信号。
控制电路以单片机为核心，能够对采集的数字信号进行处理和判断，控制电机运转使太阳能板正对光线。
2.方案二本方案用以单片机STC12C5A60S2为核心，光强度检测模块，时钟模块，步进电机控制电路模块和12864液晶显示等主要模块组成。
传感器采用光敏电阻，STC12C5A6S2单片机自带10位A/D，能够识别模拟信号。
控制电路以单片机为核心，能够对采集的模拟信号进行处理和判断对步进电机实现控制。
2.1.2方案选择比较以上两方案可知，系统的工作原理是一致的，都是通过传感器采集太阳光并间接或直接将其转化成单片机能够识别的信号，通过单片机处理信号并进行判断，步进电机控制电路根据单片机传出的信号转动。
所不同的是采用元器件差异，但从单片机方面考虑，方案一所使用的传统的单片机器件方案二所使用的系列成本低。
根据实际情况方案一的元器件基本都是简单易上手的器件，运用起来比较灵活，原理简单容易理解方便写程序代码。
综合考虑，最后确定选择方案一。
系统组成及工作原理以单片机为控制核心，采用光强度检测电路测量，以光敏电阻传感器作为测量元件，构成光电测量模块。
该系统可分为电源模块电路、光电测量电路、时钟电路、步进电机控制电路、单片机、A/D转换电路。
选用的主要器件有:光敏电阻，时钟芯片74LS74，AT89C52，步进电机与转换芯片ADC0809等。
系统设计框图如图2-1所示。
图2-1 系统设计框图2.2硬件电路的设计2.2.1 AD转换模块1.ADC0809的内部逻辑结构ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2.ADC0809引脚结构ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。
IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。
VCC：+5V工作电压。
GND：地。
REF（+）：参考电压正端。
REF（-）：参考电压负端。
START：A/D转换启动信号输入端。
ALE：地址锁存允许信号输入端。
（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。
OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。
CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。
A、B、C：地址输入线。
如图2-2所示图2-2实物图和管脚图ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。