伏光發(fā)電太陽跟蹤裝置設(shè)計實驗綜合設(shè)計報告

指導(dǎo)教師評定成績：審定成績：重慶郵電大學自動化學院綜合設(shè)計報告設(shè)計題目：光伏發(fā)電太陽跟蹤裝置設(shè)計實驗單位（二級學院）：自動化學院專業(yè)：電氣工程與自動化

目錄一、課程設(shè)計任務(wù)…………………..………..2二、SPWM逆變器的工作原理…………….21.工作原理…………………32.控制方式…………………43.單片機電源與程序下載模塊………………74.正弦脈寬調(diào)制的調(diào)制算法…………...……85.基于STC系列單片機的SPWM波形實現(xiàn)……………….11三、總結(jié)……………………..14四、心得體會………………..15五、附錄：………………….171.程序……………………172.模擬電路圖……………..193.電路圖………………..22摘要近年，能源是人類面臨經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境維護平衡需要解決的最根本最重要的問題。太陽能是一種極為豐富的清潔能源，同時通常最普遍且最方便使用的是電能。隨著現(xiàn)代的能源越來越少，有些能源趨于匱乏狀態(tài)。所以我們就根據(jù)實際情況設(shè)計了一個“太陽光自動跟蹤控制器”。現(xiàn)在，我們居住的家園以太陽光最為普遍，它給我們帶來了光和熱，我們就要合理的利用光和熱，來為我們服務(wù)。我們就通過設(shè)計的“太陽光自動跟蹤控制器”來實現(xiàn)太陽光跟蹤。我們設(shè)計的是根據(jù)光轉(zhuǎn)換電來實現(xiàn)功能，首先，我們選光敏傳感器來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，其次，通過OPA2132PA來實現(xiàn)差分運算放大，再由繼電器實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)，去控制翻轉(zhuǎn)板的運動。從而實現(xiàn)太陽光自動跟蹤。光敏傳感器分別由兩只光敏電阻串聯(lián)交叉組合而成，每一組的兩只光敏電阻中的一只為比較器的上偏置電阻，另一只為下偏置電阻：一只檢測太陽光照，另一只檢測環(huán)境光照，送至比較器輸入端的比較電平始終為兩者光照之差。所以，本控制器能使太陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽光，調(diào)試簡單，成本不高，運行可靠。[關(guān)鍵詞]：光敏電阻，ULN2803，單片機，直流步進電機，74HC573。一、引言隨著數(shù)字化技術(shù)發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)得到了廣泛而深入的應(yīng)用。步進電機是一種將數(shù)字信號直接轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制驅(qū)動元件,具有快速起動和停止的特點。因為步進電動機組成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，性能上能滿足工業(yè)控制的基本要求，所以廣泛地應(yīng)用于手工業(yè)自動控制、數(shù)控機床、組合機床、機器人、計算機外圍設(shè)備、照相機,投影儀、數(shù)碼攝像機、大型望遠鏡、衛(wèi)星天線定位系統(tǒng)、醫(yī)療器件以及各種可控機械工具等等。直流電機廣泛應(yīng)用于計算機外圍設(shè)備(如硬盤、軟盤和光盤存儲器)、家電產(chǎn)品、醫(yī)療器械和電動車上,無刷直流電機的轉(zhuǎn)子都普遍使用永磁材料組成的磁鋼,并且在航空、航天、汽車、精密電子等行業(yè)也被廣泛應(yīng)用。在電工設(shè)備中的應(yīng)用，除了直流電磁鐵（直流繼電器、直流接觸器等）外，最重要的就是應(yīng)用在直流旋轉(zhuǎn)電機中。在發(fā)電廠里，同步發(fā)電機的勵磁機、蓄電池的充電機等，都是直流發(fā)電機；鍋爐給粉機的原動機是直流電動機。此外，在許多工業(yè)部門，例如大型軋鋼設(shè)備、大型精密機床、礦井卷揚機、市內(nèi)電車、電纜設(shè)備要求嚴格線速度一致的地方等，通常都采用直流電動機作為原動機來拖動工作機械的。直流發(fā)電機通常是作為直流電源，向負載輸出電能；直流電動機則是作為原動機帶動各種生產(chǎn)機械工作，向負載輸出機械能。在控制系統(tǒng)中，直流電機還有其它的用途，例如測速電機、伺服電機等。他們都是利用電和磁的相互作用來實現(xiàn)向機械能能的轉(zhuǎn)換。電機的工作原理：步進電機原理步進電機本質(zhì)上是一個數(shù)字角度轉(zhuǎn)換器。以三相電機為例,其結(jié)構(gòu)原理見圖1。各相夾角為120°的定子磁極上均勻分布了5個矩形小齒,沒有繞組的轉(zhuǎn)子圓周上也均勻的分布著40個小齒（相鄰齒夾角為9°）。利用電磁學的性質(zhì),在某相繞組通電時,相應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場,與轉(zhuǎn)子形成磁路如此時定子的小齒與轉(zhuǎn)子的小齒沒有對齊,則在磁場作用下,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一定角度,達到齒的對齊。在單三拍控制方式下,若A相通電,B、C相不通電,在磁場作用下使轉(zhuǎn)子齒和A相定子齒相對假設(shè)此時為初態(tài)并且令與A相中心對齊的轉(zhuǎn)子齒為0號齒,因為B相與A相相差120°，可知120°/9°=133?9,不為整數(shù),即此時轉(zhuǎn)子齒與B相不對齊,只是13號齒靠近相的中心,且相差3°。如果此時突然變?yōu)锽相通電,而A、C相都不通電,那么,13號齒會在磁場的作用下轉(zhuǎn)到與相中心對齊的位置,這就是常說的走一步,此時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了。這樣,按照A一B一C一A順序通電次,可以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動9°。那么步進電機的步距角Q=(360/NZ)°（式中N=MC為運行拍數(shù)；M為控制繞組相數(shù)；C為狀態(tài)系數(shù),單三拍或雙三拍時C=1,單六拍或雙六拍時C=2為轉(zhuǎn)子齒數(shù)）。直流電機的原理：由直流電動機和發(fā)電機工作原理示意圖可以看到，直流電機的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。直流電機的結(jié)構(gòu)：電機要實現(xiàn)機電能量變換，電路和磁路之間必須有相對運動。所以旋轉(zhuǎn)電機具備靜止的和旋轉(zhuǎn)的兩大部分。靜止和旋轉(zhuǎn)部分之間有一定大小的間隙，稱為氣隙。靜止的部分稱為定子，作用是產(chǎn)生磁場和作為電機的機械支撐。包括主磁極、換向極、機座、端蓋、軸承、電刷裝置等。旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子或電樞，作用是感應(yīng)電勢實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。包括電樞鐵心，電樞繞組，換向器、軸和風扇等。二、工作原理本設(shè)計是基于雙單片機系統(tǒng)，搭載于三維轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上，通過光敏電阻檢測陽光并通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成單片機能識別的數(shù)字信號，從而控制步進電機轉(zhuǎn)動，完成對光動作。該作品主要由水平檢光系統(tǒng)和仰角檢光系統(tǒng)，每個檢光系統(tǒng)又由輔助檢光模塊和中心檢光模塊，當輔助檢光模塊檢測到陽光后會產(chǎn)生相應(yīng)的信息讓單片機控制步進電機向相應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn)，直到中心檢光模塊檢測到陽光后停止步進電機的旋轉(zhuǎn)，至此完成了對光的過程。系統(tǒng)上電后，先手動讓水平輔助檢光模塊在一定范圍內(nèi)檢測到陽光，然后水平檢光系統(tǒng)將會自動調(diào)整到中心檢光能檢測到陽光的位置，此時水平方向檢測完成，然后程序啟動仰角檢光系統(tǒng)，工作過程和水平檢光系統(tǒng)一樣，然后程序?qū)⒉煌５貦z測檢測水平檢光系統(tǒng)，直到水平輔助檢光模塊檢測到陽光后調(diào)整機構(gòu)重新對光，如此重復(fù)。為了提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，以及號召當今社會“低碳”的環(huán)保主題，設(shè)計了一款基于盛群HT46Ru232的雙單片機的太陽能隨動系統(tǒng)，分析了傳感器的工作原理，研制了跟蹤傳感器，設(shè)計了系統(tǒng)的信號處理及控制電路，設(shè)計了三維轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，闡述了系統(tǒng)控制的軟件實現(xiàn)原理。該裝置能使太陽能電池板在晴天始終保持與太陽光垂直，在夜晚、陰天或太陽光輻照度低于工作照度時將停止工作。機械機構(gòu)在三維空間可以自由搜尋，同時系統(tǒng)可以顯示溫度，太陽的方位角，仰角，并且通過串口與PC上位機通訊，實時控制與信息處理。2.1系統(tǒng)可行性分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，在一定范圍內(nèi)尋光準確，性價比高。跟蹤誤差小，反應(yīng)快，并且能實時顯示環(huán)境溫度，太陽在天空中的位置。檢光部分的設(shè)計獨具特色，放棄了以往昂貴的檢光系統(tǒng)，采用簡單易實現(xiàn)的狹縫檢光，只有陽光和狹縫平行的時候就認為對光成功，提高了檢測精度。系統(tǒng)制作成本低，便于大規(guī)模推廣與應(yīng)用，為太陽能電池進一步推廣奠定了基礎(chǔ)。號召當今“低碳”主題，加快原有能源的開發(fā)利用與改進，加速太陽能電池的推廣和降低化石燃料的依賴。2.2概述現(xiàn)有的太陽光能自動跟蹤控制器主要有二類：一是使用一只光敏傳感器與施密特觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器所構(gòu)成的光控施密特觸發(fā)器或光控單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來控制電機的停、轉(zhuǎn)；二是采用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構(gòu)成兩個光控比較器來控制電機的正反轉(zhuǎn)。由于一年四季、早晚與中午環(huán)境光和陽光的強弱變化范圍都很大，所以上述兩類控制器很難使太陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽。下面電路框圖可有效解決上述難題。光敏傳感器光敏傳感器運算放大器驅(qū)動電路電源步進電機轉(zhuǎn)動執(zhí)行電路光線圖1圖1為太陽能隨動系統(tǒng)的原理框圖，太陽能自動跟蹤裝置通過兩個步進電機設(shè)計成雙軸跟蹤系統(tǒng)，同時在方位角和高度角（仰角）兩個方向上跟蹤，由傳感器、信號處理及控制電路、方位角及高度角調(diào)整機構(gòu)組成。傳感器把接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號經(jīng)過信號處理及控制電路后，由控制電路輸出相應(yīng)的控制信號驅(qū)動方位角調(diào)整機構(gòu)和高度角調(diào)整機構(gòu)實現(xiàn)相應(yīng)的位置調(diào)整。輸入端的光敏傳感器分別由兩只光敏電阻串聯(lián)交叉組合而成，每一組的兩只光敏電阻中的一只為比較器的上偏置電阻，另一只為下偏置電阻：一只檢測太陽光照，另一只檢測環(huán)境光照，送至比較器輸入端的比較電平始終為兩者光照之差。所以，本控制器能使太陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽光，調(diào)試簡單，成本不高，運行可靠。2.3設(shè)計原則1.3.1通用性本設(shè)計為自動跟蹤控制器，就是為了能突出它的功能的強大，能適應(yīng)較為廣泛的應(yīng)用場合。可靠性高、控制功能強等特點。1.3.2實用性太陽光自動跟蹤控制符合實際需求，不能華而不實。實用性是第一原則，同時具有可學性。三、硬件系統(tǒng)組成及功能3.1太陽光自動跟蹤控制器的組成 太陽光自動跟蹤控制的主要是由以下幾個部分組成。主要是由光敏電阻，ULN2803，運算放大器，單片機，繼電器驅(qū)動（放大）電路，直流步進電機，電源供電部分等。3.2功能及工作原理介紹現(xiàn)在就主要介紹太陽光自動跟蹤控制器的功能和原理：光敏電阻它的電阻值隨光照的變化而變化。圖1-1是它的外形和電路中的符號。圖1-2為光敏電阻的連接電路。接通開關(guān)，先觀察光敏電阻被光照射時發(fā)光二極管的發(fā)光情況，再觀察光敏電阻被不透明物體遮蓋時，發(fā)光二極管的發(fā)光情況。一般光敏電阻的電阻值，不受光照射時是受光照射時的100～1000倍.例如有一種型號的光敏電阻，光照時的阻值為2千歐，不受光照時的阻值為1000千歐。（2）ULN2803ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陣列，由七個硅NPN達林頓管組成。ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)，可以用來驅(qū)動一些設(shè)備如圖1-3。圖1-3圖1-4：信號采集電路（3）信號采集電路如圖1-4所示，J1為光敏電阻，當有陽光照射時，其阻值變的很小并且阻值范圍變化很大，故此圖是用光敏電阻在檢測到陽光是阻值劇烈變化而制作的比較器電路，適當調(diào)整可變電阻V1、V2的阻值，當檢測到陽光時，比較器電路將輸出高電平。根據(jù)不同位置的光敏電阻檢測到的信號，編程控制單片機向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動，從而完成對光的過程。圖1-5信號放大電路（4）信號放大電路如圖1-5所示有信號采集系統(tǒng)所采集的信號有圖1-5所示電路放大，輸入單片機后，單片機對該信號進行判斷，是否產(chǎn)生對應(yīng)的中斷來響應(yīng)，該電路由兩個運算放大器組成對小信號有較強的放大效果，可靠性高，穩(wěn)定性強。（5）單片機最小系統(tǒng)圖1-6（6）保護電路行程開關(guān)的連接電路如圖1-7所示，S4表示行程開關(guān)，他處于常開狀態(tài)，本系統(tǒng)用光電隔離耦合器，實現(xiàn)行程開關(guān)盒單片機電路的電氣連接，使用光耦主要是基于一下考慮：響應(yīng)速度快，電磁繼電器響應(yīng)延遲時間要幾毫秒，使用光電耦合器響應(yīng)速度更快?？垢蓴_能力強，穩(wěn)定性得到提高。光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣連接，也沒有共地，之間的分布電容極小，而絕緣電阻很大，因此回路一邊的各種干擾很難通過光電隔離耦合器轉(zhuǎn)送到另一邊，從而被有效的抑制了。圖1-7行程開關(guān)S4處于常開狀態(tài)，機械裝置的方位軸在正常的工作范圍內(nèi)時，發(fā)光二極管不發(fā)光，三極管處于截止狀態(tài)，因而輸入單片機端口的是高電平；當機械裝置轉(zhuǎn)限時狀態(tài)時，行程開關(guān)S4的機械觸頭動作，使常開狀態(tài)的行程開關(guān)閉合，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，從而使三極管導(dǎo)通，/INT0變?yōu)榈碗娖?，可以看到，方位軸在正常工作范圍到極限位置時，單片機端口會接收到一個負脈沖，正好把單片機的外部中斷設(shè)置成下降沿輸入，并且中斷優(yōu)先級設(shè)置為高級，每當單片機接收到下降沿系統(tǒng)立刻響應(yīng)最高級外部中斷，調(diào)用中斷處理程序，使之回到初始位置。（7）機械保護及報警電路圖1-8：機械保護及報警電路為了防止水平轉(zhuǎn)角系統(tǒng)轉(zhuǎn)動時超過機械上所允許的極限位置，故設(shè)計了機械保護電路。圖6中，JP5為碰撞開關(guān)，系統(tǒng)正常工作時JP5的1、2引腳相連接，同時1引腳接地，使三極管Q1處于導(dǎo)通使系統(tǒng)正常供電，當轉(zhuǎn)到極限位置是水平旋轉(zhuǎn)盤會碰到碰撞開關(guān)使1、2引腳斷開，2、3引腳接通，此時電路等效于三極管Q2的基極為高電平，三極管Q2處于截止狀態(tài)，電路斷電，同時三極管Q11的基極接入高電平使其導(dǎo)通從而蜂鳴器報警，指示燈亮。有效地保護了系統(tǒng)的安全。（8）步進電機的驅(qū)動電路為進一步降低電路的復(fù)雜性以及電路的成本，查閱了有關(guān)步進電機原理的的書籍，采用自制的步進電機驅(qū)動電路，經(jīng)過實際測試能滿足電路的要求，并能實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速轉(zhuǎn)動、減速轉(zhuǎn)動以及停止。步進電機輸出力矩不是很大，為了提高輸出力矩，采用了大減速比的步進電機，軟件上采用雙四拍控制步進電機的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)實際測驗，均能滿足要求。ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陣列，由七個硅NPN達林頓管組成。ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)，可以用來驅(qū)動步進電機。直流電機功能：工作原理:此電機由定子、轉(zhuǎn)子、換向器(又稱整流子)、電刷等組成,定子用作產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)于是在定子磁場作用下,得到轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)起來。換向器及時改變了電流方向,使轉(zhuǎn)子能連續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。也就是說,直流電壓加在電刷上,經(jīng)換向器加到轉(zhuǎn)子線圈,流過電流而產(chǎn)生磁場,這磁場與定子的固定磁場作用,轉(zhuǎn)子被強迫轉(zhuǎn)動起來。當它轉(zhuǎn)動時,由于磁場的相互作用,也將產(chǎn)生反電動勢,它的大小正比于轉(zhuǎn)子的速度,方向和所加的直流電壓相反。圖1-6(B)給出了等效電路。Rw代表轉(zhuǎn)子繞組的總電阻,E代表與速度相關(guān)的反電動勢。我們在這次的設(shè)計中采用的是慢速直流電機（每分鐘15轉(zhuǎn)速的直流電機）。轉(zhuǎn)速也較慢，也比較適合我們這次的設(shè)計。（9）數(shù)碼管顯示電路DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。1602是常用的液晶顯示器，它通常有10腳線1多出來的2條線是背光電源線。有74HC573鎖存器鎖存來自單片機的信號，通過74hc573放大信號來驅(qū)動數(shù)碼管顯示。74HC573SL74HC573跟LS/AL573的管腳一樣。器件的輸入是和標準CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。當鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。輸出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上；操作電壓范圍：2.0V~6.0V；低輸入電流：四、電氣軟件工具使用計算機輔助設(shè)計工具進行電子電路設(shè)計繪制電路原理圖與印制電路板圖是現(xiàn)代電子工程技術(shù)人員必備的技能。在我國最普及的輔助設(shè)計軟件是Protel，目前最流行的版本是ProtelDXP。但是基于設(shè)計的方便及熟練性（大多高校都采用Protel99se作為教材），本設(shè)計的電原理圖和印制電路板圖均使用Protel99se完成4.1PROTEL99SE概述Protel設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套被引入Windows環(huán)境EDA開發(fā)工具，一向是以其高度的集成性及擴展性著稱于世。它主要應(yīng)用于電子原理圖的設(shè)計、電路板的設(shè)計和繪制，以及電子邏輯分析和仿真等。它憑借其強大的功能，大大提高了電子線路的設(shè)計效率，現(xiàn)已成為電子線路設(shè)計工作者的計算機輔助電子線路設(shè)計軟件，特別適合初級電路設(shè)計者。我們需要了解電子線路設(shè)計的基本過程以及在設(shè)計中主要注意的細節(jié)，我們選用Protel99SE來設(shè)計電子線路。該軟件操作簡單，易掌握。同時，工作效率較高。4.2電路原理圖設(shè)計Protel99SE電路原理圖常用工具欄我們所使用工具條主要有以下幾種：主工具條執(zhí)行設(shè)計管理器DesignExplorer下的View﹨ToolBars﹨MainTools。布線工具條執(zhí)行View﹨ToolBars﹨WiringTools。繪圖工具條執(zhí)行View﹨ToolBars﹨DrawingTools。電源及接地工具條執(zhí)行View﹨ToolBars﹨PowerObjects。模擬信號源工具條執(zhí)行View﹨ToolBars﹨SimulationSources。常用器件工具條執(zhí)行View﹨ToolBars﹨DigitalObjects。4.3電路原理圖的設(shè)計步驟（1）進入protel99SE設(shè)計界面：點擊WINDOWS開始菜單上的protel99SE，進入設(shè)計管理器。（2）新建一個原理圖文件：執(zhí)行FILE/NEW，彈出NEWDOCUMNT對話框，選取SCHEMATICDOCUMENT圖標，然后單擊OK按鈕。（3）裝載元件庫：用鼠標鍵點擊設(shè)計管理器中的BROWSESCH選項卡，然后單擊ADD/REMOBE按鈕，屏幕將出現(xiàn)一對話框，CHANGELIBRARYFILELIST改變元件庫文件一覽表，查找并選取你所要添加的庫。注：在設(shè)計繪制電路原理圖時，首先要在內(nèi)存中裝入所要設(shè)計繪制的電路原理圖元器件，以備調(diào)用，一般只載入常用的元件庫，特殊的元件庫則當需要時臨時載入。這樣才不會因裝載過多的文件庫占用較多的資源，而降低應(yīng)用程序的執(zhí)行速度。（4）設(shè)置電路圖大?。河檬髽它c擊設(shè)計管理器DESIGNEXPLORE下菜單的DESIGN/OPTIONS，按圖紙要求選STANDARD項的A4，最后按OK鈕則設(shè)置完畢。（5）放置元器件：在Filte查找元器件窗口中輸入你要的元件名然后按回車鍵，在下面窗口中就出現(xiàn)了你所要的元件（注意，你必須知道所要的元件放在什么元件庫中，并且要選中此元件庫才會調(diào)出來），雙擊元件名或者點一下元件然后點Place都能調(diào)出元件符號,然后把元件放置在原理圖的適當位置。（6）放置節(jié)點和連接線路：在有電氣連接的導(dǎo)線交叉點一定放置接點；在連線時注意不要將導(dǎo)線連入器件引腳端點以內(nèi)。（7）放置電路輸入輸出點：設(shè)計中若一張圖不能完成原理圖設(shè)計，則可采用多張圖通過輸入輸出口完成。如電路圖需要輸入輸出點可選WIRINGTOOLS工具條的即可。（8）檢查原理圖：使用Protel99SE的電氣規(guī)則檢查功能檢查原理圖的連接是否合理與正確，給出檢查報告。值得注意的是此功能只是檢測電氣連接性質(zhì)，如果繪制的原理圖連接錯了但沒有電氣連接性質(zhì)的錯誤，它是檢查不出來的，所以繪制時要特別仔細、小心。（9）保存與打印。另外，在畫原理圖時使用網(wǎng)絡(luò)標號進行電氣連接也是常用的方法，這樣能讓原理圖變得簡單明了，這種方法常用于較復(fù)雜的設(shè)計中，本設(shè)計就采用此方法。注：按照上章敘述過程，完成了太陽光自動跟蹤控制器的原理圖設(shè)計。全電路圖見附錄1。清單請見附錄3。4.4PCB布局規(guī)則根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：（1）按照電路的流程安排各個功能電路單元位置使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致方向。（2）以每個功能電路的核心器件為中心，圍繞它來進行布局，元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB板上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。（3）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列，這樣不僅美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。4.5PCB布線規(guī)則雙面印制板中在同一層中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決，即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去，對于實在無法通過的引線采用過孔在另一層布線（注意：過孔應(yīng)越少越好），同一級的電路接點應(yīng)盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接點不能離得太遠，否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激，采用把接地點都連在一起接地，這樣工作才穩(wěn)定，不易自激。總之，印制板布局和布線應(yīng)在講究功能的同時與美觀程度相互達到最佳（也就是常說的“橫平豎直”）。4.6印制電路板設(shè)計注意事項（1）元件封裝純粹的元件封裝僅僅是空間的概念，因此不同的零件可以共用封裝，同時，同種元件也可以用不同的封裝。在實際的設(shè)計中，元件的封裝圖最好根據(jù)實際的元件自制，以避免出錯。（2）焊盤大小無論是在調(diào)用封裝還是在自制封裝的過程中，需要特別注意的是元件焊盤大小的設(shè)計。焊盤小了，在鉆孔的時候很容易損壞，即使沒有在鉆空時損壞，且安裝元件時不易插進去，但它對焊接技術(shù)的要求是比較高的；焊盤太大，可能會造成“路徑堵塞”，給走線造成困難。焊盤孔太大，在焊接的時候，高溫的錫液就很容易通過通孔流向在面板另一面上的元件引腳，這樣就很容易使元件受高溫影響而壞掉。（3）工作層KeepOutLayer禁止布線層，它限制了走線的范圍，一般常用它作為印制板的輪廓界限，但是并不好。實際上，元件布局和走線都應(yīng)該與印制板邊沿保持大約1mm的間隙，所以應(yīng)該選取一個機械層繪制印制板輪廓，而適當“縮小”，用禁止布線層繪制真實的布線限制范圍。另外，在布線時，注意層的正確選擇。（4）走線電源線和接地的走線應(yīng)比元件之間的走線要寬得多，本設(shè)計中的電源走線全部寬度為20mil，這樣可以很方便在做PCB板時可以減少出錯的機會總之，設(shè)計電路原理圖和PCB圖時，首先要保證圖紙的質(zhì)量。所有的元件標示要清晰準確，器件的型號也要清楚，然后要求美觀。在元件布局和布線時盡量優(yōu)化網(wǎng)格。除此之外，對于一個產(chǎn)品的開發(fā)而言還要考慮實際的成本。五、軟件編程方案5.1系統(tǒng)軟件流程圖該系統(tǒng)采用多個模塊的方式來實現(xiàn)對步進電機的控制?？刂颇K采用單片機STC89C52來控制JP1和JP2驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。進入判斷程序進入判斷程序輸出相應(yīng)的控制信號取消啟動（開始）初始化程序I/O口單片機二流程圖：5.2通電測試1、靜態(tài)檢測接通+5V電源。此時開關(guān)S1工作，我們會看見發(fā)光二極管D4放光，說明電源正常工作。2、工作狀態(tài)調(diào)試對照前面敘述的工作過程，進入工作狀態(tài)，逐步測試：（1）接通+5V時，發(fā)光二極管發(fā)光會，說明+5V供電正常。（2）接通+5V、-5V時，四只光敏電阻受光不均勻時，電機可能正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。（3）當四只光敏電阻受光均勻時，先調(diào)節(jié)可變電阻RH1、RH2，使可變電阻的中間腳電位相等。這時電機不轉(zhuǎn)動。（4）當RS1、RS2受光強時，RH1的中間腳電位升高，即1輸出電位升高，三極管Q1導(dǎo)通，使電機正轉(zhuǎn)。（5）當RS3、RS4受光強時，RH2的中間腳電位升高，即7腳輸出電位升高，三極管Q2導(dǎo)通，使電機反轉(zhuǎn)。六、總結(jié)通過本次的課程設(shè)計——太陽光自動跟蹤控制器。應(yīng)用光敏電阻組成的太陽光傳感器、使用運算放大器OPA2132PA、三極管、繼電器等組成控制電路，實施對直流永磁式換流器電機的正反轉(zhuǎn)控制，再利用機械轉(zhuǎn)動裝置，將電機的正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動光伏電池板自動跟蹤太陽光的偏轉(zhuǎn)?？蓱?yīng)用于使用太陽光電池板之類的電氣設(shè)備，使其太陽光電池板對太陽光的智能化自動跟蹤，使人類更加有效的利用太陽能轉(zhuǎn)變成電能，提高光電轉(zhuǎn)換效率。七、心得體會通過這次課程設(shè)計，我總結(jié)出幾個問題:印制電路板設(shè)計過程中一定要高度重視布局的合理性，良好的布局可以使走線最簡潔、各部分電路的相互干擾最小；印制板自動布線完成后，一定要人工進行修改、優(yōu)化；PCB元件焊接時一定注意板子的整潔度，不然就會在不經(jīng)意間出現(xiàn)短路等問題，而且焊接元件的引腳一定要一一準確對齊等。當然在設(shè)計中不可能一步做到位，這與設(shè)計人員設(shè)計經(jīng)驗有較大關(guān)系。一個好的設(shè)計人員是在無數(shù)次失敗中成長起來的。只有在失敗的原因中找差距，在以后的工作中才不會犯類似的錯誤，也只有這樣才能提高設(shè)計水平。在整個過程中，我學到了很多設(shè)計知識及工程設(shè)計經(jīng)驗，長了不少見識，感覺有很大長進。通過這次的課程設(shè)計，我也深刻的體會到。好好學習對我們以后做東西重要性，本來很簡單的一件事，當我們理解不到位的情況下就會變成一件不小的困難，在這次課程設(shè)計里我主要是協(xié)助電路的設(shè)計和模擬電路的設(shè)計，在我們大家共同的努力下我們完成了這次課程設(shè)計。在模擬電路時遇到了一些問題，比如信號不能放大，不能逆變成功，在我們多次實驗下我們克服了這些困難，模擬出來了電路圖。參考文獻【1】《電力電子技術(shù)》王兆安黃俊西安機械工業(yè)出版社【2】《Protel2004》神龍工作室北京人民郵電出版社【3】《ProtelDXP電路設(shè)計制版入門與提高》雪茗齋電腦教育研究室人民郵電出版社【4】《AltiumDesigner6電路圖設(shè)計百例》姜艷波化學工業(yè)出版社《電路設(shè)計與制板ProtelDXP典型實例》老虎工作室倪澤峰江中華人民郵電出版社田健，郭會軍，王華民，等大功率IGBT瞬態(tài)保護研夏路易《電路原理圖與電路板設(shè)計教程》希望電子出版社,2006.8胡斌編《電子技術(shù)學習方法和分析思路》人民郵電出版社2007.8清源工作室編著《Protel99SE原理圖與PCB及仿真》2007.6沈任元、吳勇編《模擬電子技術(shù)》高等教育出版社2007.1陸綺榮主編《電子測量技術(shù)》北京電子工業(yè)出版社2006附錄一總電路圖附錄二PCB電路圖附錄三元器件圖附錄四軟件編程程序目錄TOC\o"1-3"\u第一章項目摘要 31.1項目基本情況 31.2建設(shè)目標 31.3建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模 41.4產(chǎn)品及去向 41.5效益分析 4第二章項目建設(shè)的可行性和必要性 52.1建設(shè)的必要性 52.2建設(shè)的可行性 52.3編制依據(jù) 62.4編制原則 9第三章項目建設(shè)的基礎(chǔ)條件 93.1建設(shè)單位的基本情況 93.2項目的原料供應(yīng)情況 103.3地址選擇分析 10第四章產(chǎn)品 114.1沼氣 114.2沼氣產(chǎn)量確定 124.3有機肥 134.4產(chǎn)品去向 13第五章沼氣工程工藝設(shè)計 145.1工藝參數(shù) 145.2處理工藝選擇 145.3工藝流程的組成 155.4厭氧處理工藝選擇與比較 155.5沼氣存儲和凈化工藝 165.6工藝流程 185.7沼氣輸配設(shè)施 195.8沼氣計量設(shè)施 19第六章總體設(shè)計 196.1站內(nèi)總體設(shè)計 196.2站外配套設(shè)計 19第七章土建設(shè)計 207.1建筑設(shè)計 207.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 20第八章電氣設(shè)計 218.1設(shè)計依據(jù) 218.2設(shè)計規(guī)范 228.3設(shè)計說明 228.4控制與保護 228.5防雷與接地 228.6配電系統(tǒng) 238.7防雷與接地 238.8防爆設(shè)計 238.9供電負荷 23第九章安全、節(jié)能及消防 249.1安全生產(chǎn) 249.