本文關(guān)鍵詞：太陽(yáng)跟蹤自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

?自動(dòng)化技術(shù)?

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

太陽(yáng)跟蹤自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
王東江　　劉亞軍 （天津市電視技術(shù)研究所　　天津　�。常埃埃保梗� ）

［ 摘　 要］ 隨著太陽(yáng)能不斷被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)利用， 如何應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)有效捕捉太陽(yáng)能更是當(dāng)前自動(dòng)化業(yè)界所面臨的最新課題， 本次設(shè) 計(jì)就是利用自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能的最大化合理

應(yīng)用。 系統(tǒng)闡述了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程以及軟硬件部分的設(shè)計(jì)， 統(tǒng) 本 系 采用ＡＴ８９Ｓ５２單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心， 統(tǒng)采用了兩種追蹤模式： 電檢測(cè)追蹤模式和太陽(yáng)角度追蹤模式。 天時(shí)系統(tǒng)采用 系 光 晴 光電檢測(cè)追蹤模式， 陰天時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入太陽(yáng)角度追蹤模式。 光電檢測(cè)追蹤模式下， 電檢測(cè)部分采用光電二極管作為光電傳感器， 而 在 光 利 用硬件裝置通過(guò)光電二極管的比較電路來(lái)判斷太陽(yáng)的方位， 而達(dá)到了追蹤太陽(yáng)的目的。 太陽(yáng)角度追蹤模式下，要是通過(guò)軟件計(jì)算 從 在 當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)靥?yáng)高度角和太陽(yáng)方位角， 配合硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的追蹤。 統(tǒng)的軟件和硬件采用模塊化設(shè)計(jì)思想， 成了系統(tǒng)的制作。 再 系 完 ［ 關(guān)鍵詞］ 太陽(yáng)能　　自動(dòng)化控制　　追蹤系統(tǒng)　　光電檢測(cè)　　太陽(yáng)角度　　單片機(jī) ［中圖分類(lèi)號(hào)］ＴＮ３０４ ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］Ａ ［文章編號(hào)］１００７－９４１６（２０１０）０７－００１９－０８

Ｄｅｓｉｇｎ�。铮妗。粒酰簦铮悖铮睿簦颍铮臁。樱螅簦澹怼。铮睢。樱铮欤幔颉。校铮鳎澹颉。牛睿澹颍纾�
［Ｋｅｙ�。鳎铮颍洌荩樱铮欤幔颉。牛睿澹颍纾�；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｔｒａｃｋｉｎｇ�。樱螅簦澹�；Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ�。模澹簦澹悖簦椋铮�；Ａｎｇｌｅ�。铮妗。裕瑁濉。樱铮欤幔�；Ｍｉｃｒｏ�。茫铮睿簦颍铮欤欤澹颉。眨睿椋�

１　 本設(shè)計(jì)的背景
１．１　 低碳　 環(huán)保　 節(jié)能 我國(guó)幅員遼闊， 多處于中低緯度， 且 太 陽(yáng)能資源十分豐富， 究和重視太陽(yáng)能開(kāi) 研 發(fā)利用， 于我國(guó)低碳、 保、 能及環(huán)境 對(duì) 環(huán) 節(jié) 持續(xù)發(fā)展乃至全球環(huán)境保護(hù)有著深遠(yuǎn)的意 義。 １ ． ２ 　 太陽(yáng)能在能源發(fā)展中的優(yōu)勢(shì) 隨著２０世紀(jì)７０年代的能源危機(jī)， 球 全 環(huán)境污染日趨嚴(yán)重， 上各個(gè)領(lǐng)域新型技 加 術(shù)對(duì)低碳、 保、 能的迫切需要， 成了 環(huán) 節(jié) 形 一輪太陽(yáng)能利用的新高潮。 陽(yáng)能在能源 太 發(fā)展中占有相當(dāng)凸出的優(yōu)勢(shì)： １）無(wú)污染 （ 性： 類(lèi)比以往更強(qiáng)烈地認(rèn)識(shí)到， 現(xiàn)可 人 實(shí) 持續(xù)發(fā)展、 境保護(hù)是發(fā)展進(jìn)程的一個(gè)整 環(huán) 體組成部分， 境與發(fā)展不能相互脫離。 環(huán) 利用太陽(yáng)能作能源， 正意義上實(shí)現(xiàn)低 真 碳、 保、 能： 在環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的 環(huán) 節(jié) 這 今天顯得尤為可貴。 ２）經(jīng)濟(jì)性： 著太陽(yáng) （ 隨 能利用技術(shù)的－發(fā)展， 陽(yáng)能利用的成本 太 已經(jīng)大大下降。 家們的預(yù)測(cè)和研究一致 專(zhuān) 認(rèn)為： １世紀(jì)人類(lèi)最清潔， 廉價(jià)的能源 ２ 最 就是太陽(yáng)能。 于以上的原因， 發(fā)太陽(yáng) 鑒 開(kāi) 能的利用有著重大的意義。 為提高太陽(yáng) 而 能利用效率， 必要完善太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)。 有 １ ． ３ 　 本設(shè)計(jì)的目的及意義 太陽(yáng)追蹤自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能 不可缺少的重要組成部分， 完善太陽(yáng)追 而 蹤裝置是充分利用太陽(yáng)能和環(huán)境保護(hù)必不 可少的重要組成部分。 外， 算機(jī)在自動(dòng) 另 計(jì) 化技術(shù)中發(fā)揮著極其重要的作用。 設(shè)計(jì) 本 是一套以單片機(jī)為控制核心的太陽(yáng)自動(dòng)追 蹤控制系統(tǒng)， 夠隨著太陽(yáng)光照射方向的 能 變化而使太陽(yáng)能板始終與太陽(yáng)光線(xiàn)垂直。 具體要求為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 本低， 但能在晴 成 不 天時(shí)正常追蹤太陽(yáng)， 突然出現(xiàn)陰天時(shí)也 當(dāng) 能自動(dòng)追蹤， 樣就提高了追蹤的精度。 這 本

設(shè)計(jì)的目的是為了更充分的利用太陽(yáng)能、 提高太陽(yáng)能的利用率。 １ ． ４ 　 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 這里所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤系統(tǒng)是以 單片機(jī)為控制核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)， 個(gè) 整 系統(tǒng)是通過(guò)硬件、 件共同作用的結(jié)果， 軟 因 此設(shè)計(jì)內(nèi)容可以分為兩個(gè)部分： １、 件部分通過(guò)三步來(lái)實(shí)現(xiàn)： 擇芯 硬 選 片以及電路元件、 接電路圖。 路主要包 連 電 括下面幾部分： （１） 電檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)： 部分電路 光 這 要實(shí)現(xiàn)的功能是通過(guò)光敏元件來(lái)判斷太陽(yáng) 的朝向， 光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 送給單 將 傳 片機(jī)。 （２） 片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)需 單 本 要控制兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)， 單片機(jī)接 當(dāng) 收到由光電檢測(cè)電路發(fā)出的信號(hào)之后作出 判斷， 后控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 然 （３） 鐘電路的設(shè)計(jì)： 于系統(tǒng)中要進(jìn) 時(shí) 由 行時(shí)間的控制， 此需要使用時(shí)鐘電路， 因 電 路中選擇串行時(shí)鐘芯片ＤＳ１３０２。 （４） 示電路的設(shè)計(jì)： 用ＭＡＸ７２１９芯 顯 采 片來(lái)驅(qū)動(dòng)８位ＬＥＤ顯示器， 來(lái)顯示時(shí)間。 用 （５） 輔助電路： 復(fù)位電路及振蕩電路（固 定接法） 、 按鍵電路。 ２、 件部分程序的編寫(xiě)： 硬件電路 軟 在 連 接 的 基 礎(chǔ) 上 利 用 ５１單 片 機(jī) 語(yǔ) 言 編 寫(xiě) 配 套 軟件， 軟硬件聯(lián)合調(diào)試， 到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn) 對(duì) 直 行。

２　 太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制系統(tǒng)的總體 設(shè)計(jì)
２ ． １ 　 太陽(yáng)自動(dòng)追蹤方式的選擇 目前， 陽(yáng)追蹤方式很多， 于單片機(jī) 太 基 系統(tǒng)的追蹤方式比較實(shí)用， 為單片機(jī)系 因 統(tǒng)具有體積小、 價(jià)低、 制靈敏等優(yōu)點(diǎn)， 造 控 比較常見(jiàn)的有光電檢測(cè)追蹤方式和視日運(yùn)

動(dòng)軌跡追蹤方式， 里設(shè)計(jì)的太陽(yáng)自動(dòng)追 這 蹤系統(tǒng)在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上， 綜 合了兩種追蹤方式的優(yōu)點(diǎn)， 妙的將兩種 巧 追蹤方式結(jié)合在一起， 得系統(tǒng)更加穩(wěn)定， 使 下面對(duì)兩種追蹤方式分別作一下介紹。 光電檢測(cè)追蹤方式是首先通過(guò)光敏傳 感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 片機(jī)接收 單 到電信號(hào)， 而控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 里采用 進(jìn) 這 光敏二極管作為光電傳感器， 用光敏二 利 極管遇到光照產(chǎn)生光電流導(dǎo)通的特性， 從 而對(duì)電路得到了控制。 過(guò)特殊的裝置使４ 通 個(gè) 光 敏 二 極 管 分 別 控 制４ 個(gè) 方 向 ， 過(guò) 判 斷 通 ４個(gè)光敏二極管中任意一個(gè)是否受到光照 而判斷太陽(yáng)的方向。 合機(jī)械裝置， 到追 配 達(dá) 蹤的目的。 視日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤 在下文中稱(chēng)視日 （ 運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤為太陽(yáng)角度追蹤， 為它是 因 基于對(duì)太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角的計(jì)算而 進(jìn)行追蹤的） 在太陽(yáng)角度追蹤模式下， ， 系 統(tǒng)從外部時(shí)鐘芯片中讀取時(shí)間， 用這個(gè) 利 時(shí)間來(lái)計(jì)算當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位 角， 隔一段時(shí)間讀取一次， 算一次太陽(yáng) 每 計(jì) 角度值， 時(shí)計(jì)算出兩次之間的角度差， 同 利 用這個(gè)角度差來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。 大體的工作流程是這樣的， 機(jī)之后， 開(kāi) 系統(tǒng)檢測(cè)當(dāng)時(shí)是白天還是黑夜， 是由一 這 個(gè)光電檢測(cè)電路來(lái)檢測(cè)的， 系統(tǒng)檢測(cè)到 當(dāng) 是黑夜時(shí)， 么系統(tǒng)停止運(yùn)行； 果系統(tǒng)檢 那 如 測(cè)到的是白天， 么系統(tǒng)首先按照光電檢 那 測(cè)追蹤方式進(jìn)行追蹤， 遇到陰天時(shí)， 統(tǒng) 當(dāng) 系 會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到太陽(yáng)角度追蹤模式下， 續(xù)進(jìn) 繼 行追蹤， 為太陽(yáng)角度追蹤模式在沒(méi)有太 因 陽(yáng)的情況下也能進(jìn)行追蹤， 陰天過(guò)后出 當(dāng) 現(xiàn)晴天時(shí)， 統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到光電追蹤模 系 式下進(jìn)行追蹤。 樣采用兩種追蹤方式結(jié) 這 合， 種追蹤方式互相補(bǔ)充， 系統(tǒng)運(yùn)行更 兩 使 加穩(wěn)定， 高了系統(tǒng)追蹤的精度。 提

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

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２．２　 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng) 從任務(wù)提出到設(shè)計(jì)定型、 造調(diào)試、 到使 制 直 用的整個(gè)過(guò)程。 單片機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 在 和設(shè)計(jì)中， 先要明確設(shè)計(jì)要求， 確定系 首 即 統(tǒng)的功能指標(biāo)， 后制定系統(tǒng)方案， 后是 然 最 方案的實(shí)施。 單片機(jī)控制的主要內(nèi)容包含總體設(shè)計(jì)、 硬件開(kāi)發(fā)、 件開(kāi)發(fā)及樣機(jī)聯(lián)調(diào)等。 件開(kāi) 軟 硬 發(fā)時(shí)要先設(shè)計(jì)、 制原理圖， 據(jù)系統(tǒng)的各 繪 根 項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)獨(dú)立進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)； 要根據(jù) 還 所設(shè)計(jì)的原理電路， 合考慮系統(tǒng)的性能 綜 和計(jì)算要求， 理布置元器件。 進(jìn)行印刷 合 再 電路板的設(shè)計(jì)、 工， 后將元器件仔細(xì)核 加 最 對(duì)后焊接在線(xiàn)路板上。 后用萬(wàn)用表、 輯 然 邏 測(cè)試筆、 波器等儀器對(duì)硬件線(xiàn)路進(jìn)行檢 示 查排錯(cuò)， 要時(shí)借助仿真器進(jìn)行硬件調(diào)試。 必 在完成了硬件和軟件的分別調(diào)試后就可進(jìn) 行聯(lián)機(jī)調(diào)試， 一步排除軟、 件的錯(cuò)誤和 進(jìn) 硬 不足， 現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤之處及時(shí)修正， 發(fā) 直 至所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求。 １示出 圖 了單片機(jī)系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)流程， 次設(shè)計(jì) 本 就按照此流程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。 ２ ． ３ 　 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ２．３．１　 設(shè)計(jì)思想 這里要實(shí)現(xiàn)的功能是太陽(yáng)自動(dòng)追蹤裝 置， 過(guò)大量的查閱資料以及研究世界范 通 圍內(nèi)目前所實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)追蹤裝置， 此基 在 礎(chǔ)上， 了更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)追蹤系統(tǒng)的功 為 能， 采取了一系列措施： （１）采用ＡＴ８９Ｓ５２單 片機(jī)作為控制電路的核心。 （２）光 電 檢 測(cè) 部 分采用光電二極管作為傳感器， 兩個(gè)光 每 電二極管組成一個(gè)比較電路， 電二極管 光 的導(dǎo)通和截止產(chǎn)生相位差， 過(guò)放大器將 通 信 號(hào) 傳 給 單 片 機(jī) 的 Ｉ／Ｏ口 ， 達(dá) 到 有 效 的 控 以 制。 （３）利 用 由 光 電 二 極 管 組 成 的 比 較 電 路 來(lái)判斷是白天還是黑夜， 是黑夜就啟用 若 中斷處理程序， 入等待狀態(tài)， 是白天則 進(jìn) 若 程序繼續(xù)運(yùn)行。 （４）利 用 光 電 二 極 管 來(lái) 判 斷 晴天還是陰天， 天時(shí)采用光電檢測(cè)追蹤 晴 模式， 陰天時(shí)啟用太陽(yáng)角度追蹤模式。 （５）顯 示部分采用ＭＡＸ７２１９芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)８位ＬＥＤ 顯示器， 來(lái)顯示時(shí)間。 ６）時(shí)鐘電路采用 用 （ 的是串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片ＤＳ１３０２ 。 控制部 （７） 分首先將單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)放大， 后發(fā) 然 送給電動(dòng)機(jī)， 機(jī)獲得信號(hào)后發(fā)生動(dòng)作， 電 從 而實(shí)現(xiàn)追蹤的功能。

圖１ 　 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程

３　 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
３．１　 光電檢測(cè)電路 光電檢測(cè)電路在整個(gè)系統(tǒng)中包括三部 分， 部分都是選擇光敏二極管作為光電 三 傳感器， 是光電追蹤模式下的光電檢測(cè) 一 裝置， 此裝置中， 光敏二極管受到光照 在 當(dāng) 時(shí)導(dǎo)通， 受光照時(shí)截止， 光敏二極管的 不 由 導(dǎo)通和截止向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)， 為輸入 作 信號(hào)； 是為了判斷晝夜作了一個(gè)檢測(cè)電 二 路， 接到了外部中斷ＩＮＴ０上， 黑夜時(shí)， 它 當(dāng) 在 此 檢 測(cè) 電 路 的 控 制 下 單 片 機(jī) 引 腳 Ｉ Ｎ Ｔ ０會(huì) 檢測(cè)到低電位， 樣就使系統(tǒng)啟用中斷服 這

圖２ 　 控制電路連接圖

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務(wù)程序， 入等待狀態(tài)。 是為了判斷晴天 進(jìn) 三 還是陰天作的檢測(cè)電路， 通過(guò)查詢(xún)Ｐ０．４ 是 引腳的高低電位來(lái)判斷陰天還是晴天的。 ３．２　 控制電路 在控制電路中， 繼電器作控制， ４ 用 用 個(gè)繼電器控制兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 ３．３　 外部時(shí)鐘電路 本系統(tǒng)中需要進(jìn)行時(shí)間的控制， 此 因 需要連接外部時(shí)鐘電路， 擇串行時(shí)鐘芯 選 片ＤＳ１３０２作為外部時(shí)鐘電路的核心。 ３ ． ４ 　 顯示電路的設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中， 要顯示時(shí)間， 需 有 時(shí)也需要調(diào)節(jié)時(shí)間， 于顯示的內(nèi)容只是 由 數(shù)碼， 以選擇ＬＥＤ數(shù)碼管作為顯示器， 所 由 于顯示的位數(shù)比較多， 此選用ＭＡＸ７２１９ 因 來(lái)驅(qū)動(dòng)８位ＬＥＤ數(shù)碼管， 次顯示月， ， 依 日 時(shí)， 。 分 ３．４．１�。蹋牛娘@示器結(jié)構(gòu)與原理 ＬＥＤ顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段 的顯示器件， 常使用的是七段ＬＥＤ。 種 通 這 顯示塊有共陰極 如 圖４） 共 陽(yáng) 極 （ 與 （如圖５） 兩種。 陰極的ＬＥＤ顯示塊的發(fā)光二極管 共 陰極共地， 某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高 當(dāng) 電平時(shí)， 光二極管點(diǎn)亮； 陽(yáng)極ＬＥＤ顯示 發(fā) 共 塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接， 某個(gè)發(fā)光二 當(dāng) 極管的陰極為低電平時(shí)， 光二極管點(diǎn)亮。 發(fā) 選線(xiàn) （ａ～ｄｐ） 與一個(gè)８位并行口相連。 靜 態(tài)工作模式下， 一位ＬＥＤ顯示器都可獨(dú) 每 立顯示， 要在該位的段選線(xiàn)上保持段選 只 碼電平， 位就能保持相應(yīng)的顯示字符。 該 由 于每一位由一個(gè)８ 位輸出口控制段選碼， 故 在同一時(shí)間里每一位顯示的字符可以各不 相同。 動(dòng)態(tài)： 多位顯示ＬＥＤ時(shí)， 了簡(jiǎn)化電 在 為 路， 低成本， 所有位的段選碼并聯(lián)在一 降 將 起， 由一個(gè)８ 位Ｉ ／ Ｏ口控制， 而共陰極點(diǎn)分別 由相應(yīng)的Ｉ／Ｏ口線(xiàn)控制。 位ＬＥＤ動(dòng)態(tài)顯示 ８ 電路只需要兩個(gè)８位Ｉ／Ｏ口。 個(gè)控制段選 一

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碼， 一個(gè)控制位選。 于所有位的段選碼 另 由 皆由一個(gè)Ｉ／Ｏ口控制， 此， 每個(gè)瞬間， 因 在 ８ 位ＬＥＤ只可能顯示相同的字符。 想每位 要 顯示不同的字符， 須采用掃描方式。 在 必 即 每一個(gè)瞬間只使某一位顯示相應(yīng)的字符。 在 此 瞬 間 ， 選 控 制 Ｉ／Ｏ口 輸 出 相 應(yīng) 字 符 段 段 選碼， 選控制Ｉ／Ｏ口輸出低電平。 此輪 位 如 流， 每位顯示該位應(yīng)顯示的字符， 保持 使 并 一段時(shí)間， 過(guò)視覺(jué)暫留效果， 得視覺(jué)穩(wěn) 通 獲 定的顯示狀態(tài)。 ３．５　 輔助電路 輔助電路包括復(fù)位電路、 蕩電路 選 振 （ 擇的比較常用的固定接法） 按鍵電路 用 、 （ 來(lái)調(diào)整時(shí)間） 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操 。 作。 片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)， 需要先復(fù)位， 單 都 以便中央處理器ＣＰＵ以及其他功能部件都 處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)， 從這個(gè)狀態(tài) 并 開(kāi)始工作。 而， 位是一個(gè)很重要的操作 因 復(fù) 方式。 是單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù) 但 位的， 須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。 必 ＭＣＳ－５１的ＲＳＴ引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。 復(fù)位信號(hào)是高電平有效， 續(xù)時(shí)間要有兩 持 個(gè)機(jī)器周期以上。 ３．５．１　 振蕩電路 在ＸＴＡＬ１和ＸＴＡＬ２引腳上接上石英晶 體和電容構(gòu)成振蕩器， １， ２起穩(wěn)定振蕩 Ｃ Ｃ 頻率、 速起振的作用， 型值為４７ｐＦ。 快 典 內(nèi) 部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定， 實(shí) 用電路中應(yīng)用較多。 接如圖７ 所示： 連 ３．５．２　 按鍵電路 本系統(tǒng)中需要調(diào)整時(shí)間， 此設(shè)置了３ 因 個(gè)按鍵Ｋ１、 ２、 ３， 按鍵的一端連在一起 Ｋ Ｋ 將 與ＧＮＤ相接， 一端分別與單片機(jī)引腳Ｐ２． 另 ４、 Ｐ２．５、 Ｐ２．６相接。 如果無(wú)鍵按下， 則Ｐ２．４、 Ｐ２．５、 ２．６口為高電平； 果有鍵按下， Ｐ 如 則 Ｐ ２ ． ４、 ２ ． ５ 、 ２ ． ６ 口 為 低 電 平 。 提 高 按 鍵 Ｐ Ｐ 為 工 作 穩(wěn) 定 性 ， Ｐ ２ ． ４、 ２ ． ５ 、 ２ ． ６ 口 分 別 加 給 Ｐ Ｐ 上一個(gè)４．７Ｋ的上拉電阻。 鍵輸入電路如 按 圖８ 、 、 圖９ 圖１０所示。 其中Ｋ１是功能鍵用于選擇調(diào)整系統(tǒng)的 月、 、 、 ， ２是加鍵， ３是減鍵， ２和 日 時(shí) 分 Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ３分別用于對(duì)月、 時(shí)、 日、 分進(jìn)行加１ 或減１ 。 在調(diào)整時(shí)， 一下加鍵則加１， 按加鍵則 按 長(zhǎng) 系統(tǒng)自動(dòng)連續(xù)加１， 到松開(kāi)為止， 鍵也 直 減 是一樣。

圖３ 　 串行時(shí)鐘芯片組成圖

４　 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
４ ． １ 　 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) ４．１．１　 主程序設(shè)計(jì) 整個(gè)程序設(shè)計(jì)包括光電檢測(cè)追蹤模 式、 陽(yáng)角度追蹤模式、 鐘部分、 示部 太 時(shí) 顯 分。 軟件設(shè)計(jì)方案： 機(jī)之后， 電復(fù)位， 開(kāi) 上 系統(tǒng)進(jìn)行初始化， 始化之后， 統(tǒng)首先判 初 系 斷當(dāng)時(shí)是白天還是黑夜， 是黑夜， 系統(tǒng) 若 則 啟用中斷處理程序， 入等待狀態(tài)， 是白 進(jìn) 若 天， 統(tǒng)會(huì)通過(guò)光電二極管來(lái)判斷是晴天 系 還是陰天， 天時(shí)， 統(tǒng)進(jìn)入光電追蹤模 晴 系 式， 天時(shí)， 統(tǒng)進(jìn)入太陽(yáng)角度追蹤模式。 陰 系 系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖１１所示。

圖４ 　 共陰極

圖５ 　 共陽(yáng)極

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

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數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用
其中檢測(cè)白天還是黑夜是通過(guò)中斷０ 來(lái) 判斷的， 只要Ｉ Ｎ Ｔ ０檢測(cè)到低電位， 系統(tǒng)就進(jìn) 入中斷服務(wù)程序， 入等待狀態(tài)。 檢測(cè)晴 進(jìn) 而 天 還 是 陰 天 是 通 過(guò) Ｉ／Ｏ口 查 詢(xún) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 的 ， 盡 管Ｉ／Ｏ口 查 詢(xún) 方 式 需 要 不 斷 的 去 偵 測(cè)Ｉ／Ｏ的 電平變化， 較耗費(fèi)單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)間資 比 源， 是由于太陽(yáng)角度追蹤方式的程序比 但 較繁瑣， 算量比較大， 此這部分不適合 計(jì) 因 使用中斷。 在光電追蹤模式下： 統(tǒng)首先檢測(cè)位 系 于 圓 盤(pán) 中 央 的 光 電 二 極 管Ｄ０是 否 受 到 了 光 照，， 統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)Ｄ０對(duì)應(yīng)的單片機(jī)上的 系 引腳的高低電位來(lái)判斷的。 果系統(tǒng)檢測(cè) 如 到Ｄ０受到了光照， 時(shí)軟件控制系統(tǒng)延時(shí) 這 １５分鐘 這里的延時(shí)時(shí)間是通過(guò)查閱資料 （ 顯 示 在１５分 鐘 之 內(nèi) 太 陽(yáng) 角 度 是 基 本 上 不 變 的） 如果系統(tǒng)檢測(cè)到Ｄ０沒(méi)有受到光照， 。 之 后系統(tǒng)會(huì)對(duì)分布在Ｄ０周?chē)模磦�(gè)光電二極 管Ｄ１－Ｄ４分別檢測(cè)， 果檢測(cè)到哪個(gè)光電 如 二極管所對(duì)應(yīng)的單片機(jī)引腳是低電位， 這 就說(shuō)明這個(gè)光電二極管受到了光照， 時(shí) 這 系統(tǒng)命令此光電二極管所對(duì)應(yīng)的電機(jī)朝規(guī)

?自動(dòng)化技術(shù)?
定 的 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 到 Ｄ０受 到 光 照 為 止 ， 樣 直 這 就完成了追蹤太陽(yáng)的目的。 在太陽(yáng)角度追蹤模式下： 陰天時(shí)， 當(dāng) 光 電追蹤模式不能準(zhǔn)確地追蹤， 果長(zhǎng)時(shí)間 如 處在陰天狀態(tài)下， 統(tǒng)不能及時(shí)地追蹤太 系 陽(yáng)， 樣系統(tǒng)的追蹤誤差會(huì)很大， 重的話(huà) 這 嚴(yán) 還能使系統(tǒng)處于紊亂狀態(tài)， 此為了提高 因 追蹤精度， 須讓系統(tǒng)在陰天時(shí)也能正常 必 追蹤。 陽(yáng)角度追蹤模式不受太陽(yáng)光強(qiáng)弱 太 的影響， 好彌補(bǔ)了光電追蹤模式陰天不 正 能正常追蹤的缺陷。 時(shí)鐘部分： 統(tǒng)中選用的是串行時(shí)鐘 系 芯片ＤＳ１３０２ ， 在太陽(yáng)角度追蹤模式下， 系統(tǒng) 需要讀取ＤＳ１３０２內(nèi)的時(shí)間用來(lái)計(jì)算太陽(yáng)高 度角和太陽(yáng)方位角。 顯 示 部 分 ： 顯 示 部 分 采 用 的 是 ＭＡＸ７２１９芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)８位ＬＥＤ顯示器。 位 ８ ＬＥＤ顯示器分別顯示月份， ， ， 。 統(tǒng) 日 時(shí) 分 系 中用到了中斷服務(wù)程序， 夜?fàn)顟B(tài)下ＩＮＴ０ 黑 檢測(cè)到低電位， 統(tǒng)進(jìn)入中斷處理程序， 系 命 令兩個(gè)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 序設(shè)計(jì)如下： 程

圖７ 　 復(fù)位電路原理圖

圖６ 　 顯示部分電路圖

圖８ 系統(tǒng)復(fù)位電路

圖９ 　 振蕩電路

圖１ ０ 　 按鍵電路

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數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

?自動(dòng)化技術(shù)?
４ ． ２ 　 光電檢測(cè)追蹤模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)啟動(dòng)之后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入光電追蹤模 式下追蹤， 遇到陰天時(shí)才會(huì)進(jìn)入太陽(yáng)角 當(dāng) 度追蹤模式。 電檢測(cè)追蹤模式的軟件設(shè) 光 計(jì)相對(duì)于太陽(yáng)角度追蹤模式來(lái)說(shuō)要簡(jiǎn)單的 多， 它不存在讀�。模樱保常埃� 時(shí)間、 計(jì)算太陽(yáng)角 度的問(wèn)題， 是通過(guò)判斷指定的單片機(jī)引 它 腳電位的高低來(lái)確定太陽(yáng)的朝向， 后單 之 片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)朝太陽(yáng)光的方向轉(zhuǎn)動(dòng)， 直 到轉(zhuǎn)動(dòng)到位于圓盤(pán)中央的那個(gè)二極管受到 光照為止， 此這部分的設(shè)計(jì)也不存在每 因 次調(diào)整時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算， 為這 因 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間是隨機(jī)的， 因太陽(yáng)光線(xiàn)與太 它 陽(yáng)板之間的角度的大小而不同。 部分的 這 程 序 設(shè) 計(jì) 很 簡(jiǎn) 單 ， 需 要 單 片 機(jī) 檢 測(cè) ４ 個(gè)光 只 電二極管所對(duì)應(yīng)的單片機(jī)的４個(gè)引腳的電 位的高低， 可以判斷當(dāng)時(shí)太陽(yáng)的朝向， 就 并 對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)出相應(yīng)的命令， 序流程圖如 程 圖 １２所 示 。 ４ ． ３ 　 太陽(yáng)角度追蹤模塊設(shè)計(jì) 太陽(yáng)角度追蹤模式是在當(dāng)單片機(jī)判斷 當(dāng)時(shí)是陰天狀態(tài)時(shí)開(kāi)始啟用的， 通過(guò)軟 是 件 查 詢(xún) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 的 ， 過(guò) 查 詢(xún) 單 片 機(jī) 引 腳 Ｐ０． 通 ４電位的高低來(lái)判斷是不是陰天狀態(tài)， 引 當(dāng) 腳Ｐ０．４為低電位時(shí)啟用太陽(yáng)角度追蹤模 式。 陽(yáng)角度追蹤模式的原理很簡(jiǎn)單， 是 太 它 以太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角的計(jì)算為基礎(chǔ) 的， １ 章在數(shù)學(xué)模型的建立中已經(jīng)對(duì)太陽(yáng) 第 高度角和太陽(yáng)方位角的計(jì)算作了詳細(xì)的介 紹。 入太陽(yáng)角度追蹤模式之后， 先讀取 進(jìn) 首 ＤＳ１３０２時(shí)間， 利用這個(gè)時(shí)間值計(jì)算出當(dāng) 并 時(shí)當(dāng)?shù)氐奶?yáng)高度角和太陽(yáng)方位角的值， 通過(guò)太陽(yáng)板的長(zhǎng)度以及計(jì)算出的太陽(yáng)角度 值來(lái)計(jì)算太陽(yáng)板當(dāng)時(shí)在太陽(yáng)高度角和太陽(yáng) 方位角方向分別偏移水平方向的高度， 延 時(shí)１５分鐘之后， 用同樣的方法計(jì)算延時(shí) 利 之后所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)方向的偏移高度， 算 計(jì) 兩次調(diào)整之間的高度差， 用這個(gè)高度差 利 來(lái)計(jì)算需要電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間。 陽(yáng)角度 太 追蹤模塊程序流程如圖１３所示。 這里延時(shí)１５分鐘是通過(guò)調(diào)用延時(shí)函數(shù) ｄｅｌａｙ（）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 太陽(yáng)角度追蹤模式的程序 設(shè)計(jì)比較繁瑣， 為它牽扯到太陽(yáng)角度的 因 計(jì)算、 陽(yáng)板上升高度的計(jì)算、 次調(diào)整電 太 每 機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算。 ４．４　 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 前面在硬件部分的設(shè)計(jì)中已經(jīng)介紹 了， 系統(tǒng)中采用的是外部時(shí)鐘電路， 用 本 選

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用
的時(shí)鐘芯片是目前常用的串行時(shí)鐘芯片 Ｄ Ｓ １ ３ ０ ２。 ＤＳ１３０２有單字節(jié)傳送方式和多字節(jié)傳 送方式。 過(guò)把ＲＳＴ復(fù)位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)至高電平 通 來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 ＳＴ輸入線(xiàn)有兩 Ｒ 種功能， 先ＲＳＴ接通控制邏輯， 許地 首 允 址／命令序列送入移位寄存器； 次， ＳＴ 其 Ｒ 提供了中止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的手 段。 數(shù)據(jù)輸入時(shí)， 鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)必須 時(shí) 有效， 據(jù)的輸出在時(shí)鐘的下降沿。 果 數(shù) 如 ＲＳＴ為低電平， 么所有的數(shù)據(jù)傳送將被 那 中止且Ｉ／Ｏ引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。 電時(shí)， 上 在 ＶＣ＞２．５伏之前， ＳＴ必須為邏輯０。 把 Ｒ 當(dāng) ＲＳＴ驅(qū)動(dòng)至邏輯１狀態(tài)時(shí)， ＣＬＫ必須為邏 Ｓ 輯０ 。 據(jù)傳送有兩種方式， 字節(jié)傳送和 數(shù) 單 多字節(jié)傳送， 序圖如圖１４和圖１５所示。 時(shí) 單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入跟隨在寫(xiě)命令字節(jié)的 ８?jìng)�(gè)ＳＣＬＫ周期之后， 隨后的８?jìng)�(gè)ＳＣＬＫ周 在 期 的 上 升 沿 輸 入 數(shù) 據(jù) 字 節(jié) ， 據(jù) 從 位 ０ 開(kāi)始 數(shù) 輸入。 字節(jié)數(shù)據(jù)輸出跟隨在輸入讀命令 單 字節(jié)的８?jìng)�(gè)ＳＣＬＫ周期之后， 隨后的８?jìng)�(gè) 在 ＳＣＬＫ周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 意， 注 被傳送的第一個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)生在寫(xiě)命令字節(jié) 的最后一位之后的第一個(gè)下降沿。 要 只 ＲＳＴ保持為高電平， 果有額外的ＳＣＬＫ周 如 期， 們將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)。 一操作使 它 這 ＤＳ１３０２具有連續(xù)的多字節(jié)方式的讀能力。 當(dāng)ＳＣＬＫ為高電平期間Ｉ／Ｏ引腳為高阻狀 態(tài)。 據(jù)從位０ 開(kāi)始輸出。 數(shù)

圖１ １ 　 系統(tǒng)程序流程圖

圖１ ２ 　 光電檢測(cè)追蹤模塊流程

圖１ ３ 　 太陽(yáng)角度追蹤模塊流程

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

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４．４．１　 時(shí)鐘模塊程序流程 時(shí)鐘模塊采用串行時(shí)鐘芯片ＤＳ１３０２， 它與單片機(jī)連接需要三條線(xiàn)ＳＣＬＫ 串行時(shí) （ 鐘線(xiàn)） Ｉ／Ｏ 數(shù)據(jù)線(xiàn)） ＲＳＴ 復(fù)位線(xiàn)） 程序 、 （ 、 （ ， 開(kāi)始首先是變量初始化， 就是對(duì)這三條 也 線(xiàn)進(jìn)行定義。 后是寫(xiě)數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)， 示 之 讀 顯 數(shù)據(jù)， 體的流程。 具 ４．５　 顯示模塊設(shè)計(jì) 在顯示部分， 們采用的是利用顯示 我 接口芯片ＭＡＸ７２１９來(lái)驅(qū)動(dòng)８位ＬＥＤ顯示器， ８位ＬＥＤ顯示器分別用來(lái)顯示月、 、 、 日 時(shí) 分。 在單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中， 們已 我 經(jīng)對(duì)顯示借口芯片ＭＡＸ７２１９的引腳功能和 外部硬件接口部分作了介紹， 對(duì)其進(jìn)行 要

?自動(dòng)化技術(shù)?
操 作 和 控 制 ， 要 對(duì) 其 內(nèi) 部 的８ 個(gè) 數(shù) 字 寄 存 就 器和６ 個(gè)控制寄存器進(jìn)行軟件編程。 ＭＡＸ７２１９能夠接收的數(shù)據(jù)和命令的格 式為１６位數(shù)據(jù)包， ８位用來(lái)選擇ＭＡＸ７２１９ 前 的內(nèi)部寄存器地址， ８ 位為指令或待顯示 后 數(shù)據(jù)的內(nèi)容， 位在前， 位在后。 高 低 ＭＡＸ７２１９的工作時(shí)序如圖１７所示， ＩＮ Ｄ 是串行數(shù)據(jù)輸入端， ＣＬＫ時(shí)鐘作用下， 在 串 行數(shù)據(jù)依次從ＤＩＮ端輸入到內(nèi)部１６位移位 寄存器。 ＬＫ的每個(gè)上升沿， 有一位數(shù)據(jù) Ｃ 均 由ＤＩＮ移入到內(nèi)部移位寄存器。 ＬＯＡＤ用來(lái)鎖存數(shù)據(jù)。 ＬＯＡＤ的上升 在 沿， 位寄存器中的１６位數(shù)據(jù)被鎖存到 移 ＭＡＸ７２１９內(nèi)部的控制或數(shù)字寄存器中。 上 升沿必須在第１６個(gè)ＣＬＫ上升沿同時(shí)或之 后， 在下一個(gè)ＣＬＫ時(shí)鐘上升沿之前產(chǎn)生， 且 否則數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。 ＯＡＤ引腳由低電平變 Ｌ 為高電平時(shí)， 行數(shù)據(jù)在其上升沿作用下 串 方可鎖存ＭＡＸ７２１９的寄存器， 此ＬＯＡＤ 因 又可稱(chēng)為片選端。 因?yàn)榭刂萍拇嫫骱蛿?shù)字寄存器均是獨(dú) 立編址， 以可通過(guò)程序單獨(dú)對(duì)每個(gè)寄存 所 器進(jìn)行操作。 般情況下， 序先送控制命 一 程 令到控制寄存器， 送顯示數(shù)據(jù)到數(shù)字寄 后 存器。 注意， 送數(shù)據(jù)每１６位為一組， 應(yīng) 傳 從 高 位 地 址 字 節(jié) 的 最 高 位 Ｄ１５開(kāi) 始 發(fā) 送 ， 到 直 低位數(shù)據(jù)字節(jié)最后一位Ｄ０為止。 ４．５．１�。停粒兀罚玻保沟某跏蓟绦蛟O(shè)計(jì) ＭＡＸ７２１９按５個(gè)控制寄存器規(guī)定的方 式對(duì)待顯示的數(shù)字進(jìn)行自動(dòng)掃描顯示， 所 以 在 顯 示 程 序 之 前 ， 須 初 始 化５ 個(gè) 控 制 寄 必 存器： 譯碼方式寄存器、 示亮度寄存器、 顯 掃 描范圍寄存器、 閉寄存器、 示測(cè)試寄存 關(guān) 顯 器。 上電時(shí)， ＡＸ７２１９的６個(gè)控制寄存器均 Ｍ 被復(fù)位， 示器熄滅， 入關(guān)斷方式。 時(shí) 顯 進(jìn) 這 只掃描一個(gè)數(shù)位， 對(duì)８ 個(gè)數(shù)字寄存器中的 不

圖１ ４ 　 單字節(jié)傳送

圖１ ５ 　 多字節(jié)傳送

圖１ ６ 　 時(shí)鐘模塊程序流程

圖１ ７ 　 Ｍ Ａ Ｘ ７ ２ １ ９ 的數(shù)據(jù)傳送時(shí)序圖

圖１ ８ 　 初始化流程圖

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數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

?自動(dòng)化技術(shù)?

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

圖１ ９ 　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理圖

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用

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?自動(dòng)化技術(shù)?

消防自動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)
劉亞軍　　王東江 （天津市電視技術(shù)研究所　　天津　�。常埃埃保梗� ）

［ 摘　 要］ 消 防 自 動(dòng) 控 制 裝 置 用 以 探 測(cè) 火 災(zāi) 隱 患 ， 負(fù) 安 全 防 范 重 任 ， 現(xiàn) 代 建 筑 中 起 著 極 其 重 要 的 安 全 保 障 作 用 。 設(shè) 計(jì) 以 單 片 機(jī) 肩 在 本 為控制核心， 用主／從機(jī)結(jié)構(gòu)， ／從機(jī)選用總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片ＭＡＸ４８５在ＲＳ－４８５協(xié)議下進(jìn)行串行通信。 采 主 ［關(guān)鍵詞］消防　　自動(dòng)控制　�。粒裕福梗樱担薄　。停粒兀矗福� ［中圖分類(lèi)號(hào)］ＴＱ０８６ ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］Ａ ［文章編號(hào)］１００７－９４１６（２０１０）０７－００２６－０５

１　 系統(tǒng)的概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展， 民 人 生活水平的不斷提高， 市用地日益緊 城 張， 使建筑物正朝著高層化、 集化方 促 密 向發(fā)展。 一趨勢(shì)有效地緩解城市用地緊 這 張的問(wèn)題， 時(shí)也便于集中供電、 熱、 同 供 供 氣， 于集中控制和管理， 該類(lèi)建筑的 便 但 裝修用料和方式也越趨多樣化， 隨著用 并 電負(fù)荷及煤氣耗量的加大， 火災(zāi)的預(yù)防 給 和撲救帶來(lái)很大麻煩。 此， 了保障建 因 為 筑物環(huán)境的安全可靠， 設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)出 本 出具有可靠性高、 時(shí)性好的火災(zāi)自動(dòng)報(bào) 實(shí) 警裝置。 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào) 警裝置， 過(guò)火災(zāi)探測(cè)器接收火災(zāi)初期產(chǎn) 通 生的煙霧， 場(chǎng)聲光報(bào)警， 火災(zāi)信號(hào)傳 現(xiàn) 將 輸給區(qū)域報(bào)警控制器 以下簡(jiǎn)稱(chēng)從機(jī)） 同 （ ， 時(shí)由區(qū)域報(bào)警控制器向集中報(bào)警控制器 （以下簡(jiǎn)稱(chēng)主機(jī)） 輸信號(hào)， 一步控制顯 傳 進(jìn) 數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼， 度寄存器置成最小值。 亮 初始化的主要任務(wù)就是設(shè)置顯示模 式， 給６ 個(gè) 特 殊 功 能 寄 存 器 置 處 置 。 一 ， 即 第 將所有芯片的顯示關(guān)閉， 關(guān)閉模式寄存 即 器， （×ＣＨ） 元送００Ｈ； 二， 所驅(qū)動(dòng) 對(duì) 單 第 對(duì) 的ＬＥＤ數(shù)量進(jìn)行設(shè)置， 給掃描限制寄存 即 器 ×ＢＨ） 元送０７Ｈ； 三， ＬＥＤ的亮度 （ 單 第 對(duì) 進(jìn)行初始化， 擇相應(yīng)的顯示電流占空比， 選 即給亮度調(diào)節(jié)寄存器 ×ＡＨ） 元送０ＦＨ； （ 單 第四， 每片芯片選擇相應(yīng)的顯示方式 譯 對(duì) （ 碼或非譯碼方式） 系統(tǒng)中選擇譯碼方式。 本 即給譯碼模式寄存器 ×９Ｈ） 元送０ＦＦＨ； （ 單 第五， 所有的顯示測(cè)試寄存器設(shè)置為正 將 常操作模式， 給 ×ＦＨ） 元送００Ｈ； 即 （ 單 第 六， 所有的顯示開(kāi)啟， 給關(guān)閉模式寄存 將 即 器 ×ＣＨ） 元送０１Ｈ。 樣就完成了整個(gè) （ 單 這 初 始 化 過(guò) 程 。 始 化 流 程 圖 如 圖 １８ 。 初

示器顯示火災(zāi)樓層和房間， 出聲光報(bào)警 發(fā) 提醒值班人員， 班人員可以通過(guò)火警電 值 話(huà)、 災(zāi)應(yīng)急照明、 災(zāi)應(yīng)急廣播、 動(dòng)滅 火 火 聯(lián) 火裝置等采取進(jìn)一步措施， 火災(zāi)造成的 使 損失降低到最小程度。

３　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成
設(shè)計(jì)就是根據(jù)題目的要求而對(duì)硬件和 軟件進(jìn)行規(guī)劃， 選擇合適的硬件電路和 并 軟件程序來(lái)達(dá)到目的。 硬件電路是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析， 對(duì)各元器件的了解， 得出分立元件與集 而 成元件的某些連接方法， 達(dá)到設(shè)計(jì)的功 以 能要求。 包括對(duì)各種元器件的功能和接 它 法的了解， 及對(duì)各種元器件的選擇和設(shè) 以 計(jì)方案的選擇。 件設(shè)計(jì)是分析設(shè)計(jì)的硬 軟 件用程序?qū)崿F(xiàn)其功能， 且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品 并 功能。 ３．１　 控制器模塊 ＡＴ８９Ｓ５１是高性能８位ＣＭＯＳ單片機(jī)片， 內(nèi)含４Ｋ字節(jié)的可系統(tǒng)編程的Ｆｌａｓｈ只讀程 序存儲(chǔ)器， 件采用ＡＴＭＥＬ公司的高密 器 度、 易 失 性 存 儲(chǔ) 技 術(shù) 生 產(chǎn) ， 容 標(biāo) 準(zhǔn)８０５１ 非 兼 指令系統(tǒng)及引腳。 集Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ程序存儲(chǔ)器既 它 可在線(xiàn)編程 ＩＳＰ） 可用傳統(tǒng)方法編程及 （ 也 ｐｒｉｍａｒｙ�。幔睿洹。帷。悖铮恚穑铮酰睿洹。螅澹悖铮睿洌幔颍郏剩荩� Ｓｏｌａｒ�。牛睿澹颍纾玻埃埃�， （２） Ｘ１． ６２， ， ［８］ 林 曉 鋼 ． 然 環(huán) 境 加 速 試 驗(yàn) 裝 置 中 自 自動(dòng)追蹤太陽(yáng)方法［Ｊ］．重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，２００８， ２６，（５）， １１５－１１７． ［９］ ｈｔｔｐ：／／ｇｒｅｅｎｆｏｏｄ．ｎｏｒｔｈｅａｓｔ．ｃｎ／ ｓｙｓｔｅｍ／２００５／０８／１７／０５０１１１３２０．ｓｈｔｍｌ． ［１０ ］ 朱 定 華 ． 單 片 機(jī) 原 理 及 接 口 技 術(shù) ［Ｍ］．北京：電子工業(yè)出版社，２００７． ［１１］楊光友．微型單片計(jì)算機(jī)原理與接 口技術(shù)［Ｍ］．北京：中國(guó)水利水電出版社， ２００８． ［１２］Ｘ．Ｑ．Ｚｈａｉ�。幔睿洹。遥冢祝幔睿纾牛穑澹� ｒｉｅｎｃｅｓ　ｏｎ�。螅铮欤幔颉。瑁澹幔簦椋睿纭。幔睿洹。悖铮铮欤椋睿纭。椋� Ｃｈｉｎａ．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ�。幔睿洹。樱酰螅簦幔椋睿幔猓欤濉。牛睿澹颍纾� Ｒｅｖｉｅｗｓ．２００６，１２，（２８）． ［１３］Ｃ．Ｃｉａｍｂｅｒｌｉｎｉ，Ｆ．Ｆｒａｎｃｉｎｉ，Ｇ． Ｌｏｎｇｏｂａｒｄｉ，Ｍ．Ｐｉａｔｔｅｌｌｉ�。幔睿洹。校樱幔睿螅铮睿椋樱铮欤幔� ｓｙｓｔｅｍ�。妫铮颉。澹穑欤铮椋簦幔簦椋铮睢。铮妗。簦瑁濉。鳎瑁铮欤濉。悖铮欤� ｌｅｃｔｅｄ�。澹睿澹颍纾郏剩荩希穑簦椋悖蟆。幔睿洹。蹋幔螅澹颍蟆。椋� Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．�。玻埃埃�，２，３９（２），２３３－２４６． ［１４］Ｆ．Ｂａｎａｔ，Ｒ．Ｊｕｍａｈ�。幔睿洹。停牵幔颍幔椋猓澹瑁� Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ�。铮妗。螅铮欤幔颉。澹睿澹颍纾。悖铮欤欤澹悖簦澹洹。猓� ｓｏｌａｒ　ｓｔｉｌｌｓ�。妫铮颉。洌澹螅幔欤椋睿幔簦椋铮睢。猓。恚澹恚猓颍幔睿� ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ�。牛睿澹颍纾玻埃埃福�，２５ （２），２９３－３０５．

２　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義
本設(shè)計(jì)主要面對(duì)的是廣大居民， 優(yōu) 其 點(diǎn)在于： １） 本低廉并能對(duì)火災(zāi)準(zhǔn)確報(bào) （ 成 警； ２） 需專(zhuān)業(yè)人員操作， 要放在合適 （ 無(wú) 只 位置， 電即可， 續(xù)使用， 便快捷； ３） 通 連 方 （ 能在火災(zāi)的先期預(yù)報(bào)、 災(zāi)的及時(shí)撲滅、 火 保 障人身和財(cái)產(chǎn)安全方面， 起到不可替代的 作用， 在現(xiàn)代民用建筑中創(chuàng)造一個(gè)安全 能 舒適的環(huán)境。 另外， 過(guò)本次設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握文獻(xiàn) 通 的查找方法， 據(jù)題目的要求制定總體方 根 案， 擇元器件， 原理圖， 目的軟件流 選 畫(huà) 項(xiàng) 程圖， 寫(xiě)軟件源代碼的方法。 編 將此利用于太陽(yáng)能電池板的話(huà)， 可以直 就 接從電池板上獲得電能， 需另外電能輸 無(wú) 入， 降低了系統(tǒng)的成本。 錄（ 如圖１９） 附

［參考文獻(xiàn)］
［１］ Ｈｅｎｒｉｋ　Ｌｕｎｄ．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ�。澹睿澹颍纾� ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｆｏｒ�。螅酰螅簦幔椋睿幔猓欤濉。洌澹觯澹欤铮穑恚澹睿簦� Ｅｎｅｒｇｙ［Ｍ］．２００７， （ ６） ３２ ，９１２－９１９． ［２］ 練 亞 純 ． 太 陽(yáng) 能 的 利 用 ［ Ｍ ］ ． 北 京 人 民出版社，２００５． ［３］ 徐機(jī)玲，蔡玉高．太陽(yáng)能利用新突破 ［Ｊ］．瞭望，２００４，（３９）． ［４］ Ｍ．Ｎａｓｔ，Ｏ．Ｌａｎｇｎｉ　ａｎｄ　Ｕ．Ｌｅｐｒｉｃｈ． Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ�。簦铩。穑颍铮恚铮簦濉。颍澹睿澹鳎幔猓欤濉。澹睿澹颍纾� ｉｎ　ｔｈｅ�。牵澹颍恚幔睢。瑁澹幔簟。恚幔颍耄澹簟遥澹睿澹鳎幔猓欤� Ｈｅａｔ　Ｓｏｕｒｃｅｓ�。粒悖簦郏剩荩遥澹睿澹鳎幔猓欤濉。牛睿澹颍纾� ２００７，３２ ７） （ ，１１２７－１１３５． ［５］ 徐 文 燦 ． 太 陽(yáng) 能 自 動(dòng) 追 蹤 系 統(tǒng) 的 探 索與試驗(yàn)．物理實(shí)驗(yàn)，２００８，２３，（９），４５－４８． ［６］ Ｍａｒｌｅｔｔ�。祝澹睿簦澹臁。幔睿洹。粒睿幔螅簦幔螅螅椋铮� Ｐｏｕｒｉｓ．Ｔｈｅ�。洌澹觯澹欤铮穑恚澹睿簟。椋恚穑幔悖簟。铮妗。螅铮欤幔� ｃｏｏｋｅｒｓ：Ａ�。颍澹觯椋澹鳌。铮妗。螅铮欤幔颉。悖铮铮耄椋睿纭。椋恚穑幔悖� ｒｅｓｅａｒｃｈ�。椋睢。樱铮酰簦琛。粒妫颍椋悖幔郏剩荩牛睿澹颍纾。校铮欤椋悖�， ２００７，３５ ３） （ ，１９０９－１９１９． ［７］ Ｊｏｈｎ　Ｆ�。停欤澹螅停椋悖瑁幔澹臁。取。危椋悖耄欤幔� ａｎｄ�。蹋铮酰椋蟆。省。牵澹颍椋悖螅裕颍幔悖耄椋睿纭。螅铮欤幔颉。澹睿澹颍纾� ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ�。瑁幔觯椋睿纭。帷。悖椋颍悖酰欤幔�

５　結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)檢測(cè)晝夜， 動(dòng)檢測(cè) 自 陰晴天。 檢測(cè)到是黑夜時(shí)會(huì)啟用中斷服 當(dāng) 務(wù)程序， 入等待狀態(tài)。 測(cè)到晴天時(shí)會(huì)直 進(jìn) 檢 接在光電追蹤模式下進(jìn)行追蹤； 測(cè)到陰 檢 天就會(huì)進(jìn)入太陽(yáng)角度追蹤模式。 樣能避 這 免陰天情況下不能準(zhǔn)確追蹤的問(wèn)題。 此 因 即使在天氣變化比較復(fù)雜的情況下， 統(tǒng) 系 也能正常的運(yùn)行， 高了追蹤的精度。 果 提 如

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數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用



  本文關(guān)鍵詞：太陽(yáng)跟蹤自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。