畢設(shè)名稱基于gps模塊的太陽位置測定系統(tǒng)的設(shè)計

1、畢設(shè)名稱：畢設(shè)名稱： 基于基于GPS模塊的太陽位置測定系統(tǒng)的設(shè)計模塊的太陽位置測定系統(tǒng)的設(shè)計 姓名：李家慶姓名：李家慶 學(xué)號：學(xué)號：0800830213 Page 2 設(shè)計背景 我國的太陽能資源比較豐富，尤其是在西部地區(qū)。我國的太陽能資源比較豐富，尤其是在西部地區(qū)。 太陽能裝置屬于新型環(huán)保免稅產(chǎn)品，國家鼓勵、支持發(fā)太陽能裝置屬于新型環(huán)保免稅產(chǎn)品，國家鼓勵、支持發(fā) 展，是新型朝陽產(chǎn)業(yè)，前景廣闊。其中，太陽灶在農(nóng)村展，是新型朝陽產(chǎn)業(yè)，前景廣闊。其中，太陽灶在農(nóng)村 得到普遍應(yīng)用。近幾年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、得到普遍應(yīng)用。近幾年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我國的太陽能應(yīng)用技

2、術(shù)在一定程度上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我國的太陽能應(yīng)用技術(shù)在一定程度上 得到了廣泛的應(yīng)用，也正在不斷發(fā)展創(chuàng)新。但是，大部得到了廣泛的應(yīng)用，也正在不斷發(fā)展創(chuàng)新。但是，大部 分多功能太陽灶裝置需要人來調(diào)整焦點，非常不方便。分多功能太陽灶裝置需要人來調(diào)整焦點，非常不方便。 市場上雖然有一些自動調(diào)整焦點的太陽能裝置但是價格市場上雖然有一些自動調(diào)整焦點的太陽能裝置但是價格 相當(dāng)貴。進一步有效利用太陽能，減小系統(tǒng)功耗，增強相當(dāng)貴。進一步有效利用太陽能，減小系統(tǒng)功耗，增強 裝置的可靠性、耐用性，降低成本仍是今后太陽能裝置裝置的可靠性、耐用性，降低成本仍是今后太陽能裝置 研究的關(guān)鍵。研究的關(guān)鍵。 Page 3 太陽灶

3、模型 Page 4 角度測量 Page 5 設(shè)計任務(wù) （1）編寫算法，實現(xiàn)把）編寫算法，實現(xiàn)把GPS模塊輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度、時間；模塊輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度、時間； （2）設(shè)計角度測量方法，測量出太陽灶的方位角、高度角；）設(shè)計角度測量方法，測量出太陽灶的方位角、高度角； （3）通過算法，根據(jù)經(jīng)緯度、時間計算出太陽方位角、高度角；）通過算法，根據(jù)經(jīng)緯度、時間計算出太陽方位角、高度角； （4）實時顯示經(jīng)緯度、時間、太陽方位角、高度角；）實時顯示經(jīng)緯度、時間、太陽方位角、高度角； （5）實現(xiàn)控制太陽灶自動跟蹤太陽。）實現(xiàn)控制太陽灶自動跟蹤太陽。 Page 6 系統(tǒng)實現(xiàn)方案 GPS模塊主動輸出時間、經(jīng)

4、緯度等模塊主動輸出時間、經(jīng)緯度等 信息，單片機接收后，計算出太陽的高信息，單片機接收后，計算出太陽的高 度角、方位角，控制太陽灶對太陽進行度角、方位角，控制太陽灶對太陽進行 跟蹤。跟蹤。 Page 7 本課題是基于本課題是基于GSP模塊的太陽位置跟蹤系模塊的太陽位置跟蹤系 統(tǒng)，通過利用統(tǒng)，通過利用GPS的信號，確定當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度和的信號，確定當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度和 時間，采用一定的算法確定任意地點和時刻太陽時間，采用一定的算法確定任意地點和時刻太陽 的位置，通過單片機控制太陽灶裝置的運動以實的位置，通過單片機控制太陽灶裝置的運動以實 現(xiàn)跟蹤。此外，系統(tǒng)還具備光強檢測功能。當(dāng)光現(xiàn)跟蹤。此外，系統(tǒng)還具備光強

5、檢測功能。當(dāng)光 強不足時，太陽灶能夠進入休眠狀態(tài)。強不足時，太陽灶能夠進入休眠狀態(tài)。 系統(tǒng)功能介紹 Page 8 系統(tǒng)框圖 太陽灶自動跟蹤系統(tǒng)主要由六大塊構(gòu)成：太陽灶模塊、控太陽灶自動跟蹤系統(tǒng)主要由六大塊構(gòu)成：太陽灶模塊、控 制器模塊、制器模塊、GPS模塊、光強檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、角度測模塊、光強檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、角度測 量模塊。量模塊。 Page 9 模塊介紹 光強檢測模塊：光強檢測模塊： 光強檢測電路如下圖所示，通過光強檢測電路如下圖所示，通過12位位ADC來測量光來測量光 敏電阻分壓大小，以此判斷是否為陰天。判斷為陰天的閥敏電阻分壓大小，以此判斷是否為陰天。判斷為陰天的閥 值可

6、以通過電路板上的按鍵進行設(shè)置。值可以通過電路板上的按鍵進行設(shè)置。 Page 10 模塊介紹 角度測量模塊：角度測量模塊： 角度測量模塊電路如下圖所示，通過角度測量模塊電路如下圖所示，通過12位位ADC來測來測 量電阻分壓大小，以此判斷角度大小。量電阻分壓大小，以此判斷角度大小。 Page 11 機械傳動裝置 機械轉(zhuǎn)動裝置由兩部分組成：機械轉(zhuǎn)動裝置由兩部分組成： 集熱用的采光罩部分集熱用的采光罩部分 采光罩使用了圓弧形狀的衛(wèi)星鍋鍍以反光膜構(gòu)成；采光罩使用了圓弧形狀的衛(wèi)星鍋鍍以反光膜構(gòu)成； 機械傳動機構(gòu)部分機械傳動機構(gòu)部分 機械傳動機構(gòu)由步進電機、齒輪、支架、底座等機械傳動機構(gòu)由步進電機、齒輪、支

7、架、底座等 構(gòu)成。構(gòu)成。 Page 12 系統(tǒng)設(shè)計重點難點 1、設(shè)計角度測量機械結(jié)構(gòu)。、設(shè)計角度測量機械結(jié)構(gòu)。 2、編寫算法把、編寫算法把GPS模塊輸出協(xié)議轉(zhuǎn)換為需要信息。模塊輸出協(xié)議轉(zhuǎn)換為需要信息。 3、理解如何通過時間、經(jīng)緯度信息，利用已有的算法，計、理解如何通過時間、經(jīng)緯度信息，利用已有的算法，計 算出太陽位置，并用算出太陽位置，并用C語言描述出來。語言描述出來。 4、提高高度角（水平方向）、方位角（垂直方向）的跟蹤、提高高度角（水平方向）、方位角（垂直方向）的跟蹤 精度。精度。 5、系統(tǒng)穩(wěn)定工作。、系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 Page 13 控制算法 本系統(tǒng)的控制用到了模糊算法。在兩個方向上需要本系統(tǒng)的控制用到了模糊算法。在兩個方向上需要 控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，一個是水平方向的方位角，另一個是垂直控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，一個是水平方向的方位角，另一個是垂直 方向的仰角。方向的仰角。 Page 14 系統(tǒng)特性 方位角跟蹤誤差小于正負方位角跟蹤誤差小于正負3； 高度角跟蹤