基于51單片機(jī)的太陽自動跟蹤系統(tǒng)的研究

2．1 定時器1溢出中斷服務(wù)程序
定時器1溢出中斷服務(wù)程序包含多個模塊，先后在一個T1溢出周期內(nèi)執(zhí)行完畢。這些模塊包括：控制算法、控制量輸出、A／D轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換結(jié)果處理和分析、異常處理等部分。通過每次T1溢出，周期性的采樣、反饋比較、調(diào)整、輸出，從而實現(xiàn)控制策略。
2．2 控制算法
編制控制算法子程序包括以下幾個步驟：計算當(dāng)前期望位置；計算補(bǔ)償通道輸出值；計算當(dāng)前實際位置；計算誤差和誤差通道輸出值；補(bǔ)償通道輸出值和誤差通道輸出值相加。
2．3 控制量輸出
單片機(jī)輸出的控制量為脈沖輸出，脈沖量的輸出可以通過軟件定時器，規(guī)定脈沖輸出的問隔時間，從而規(guī)定了脈沖輸出的頻率。
2．4 A／D轉(zhuǎn)換及其轉(zhuǎn)換結(jié)果處理和分析
雖然硬件上對模擬輸入進(jìn)行了低通濾波，但是仍然會有一些因素可能造成模擬輸入量出現(xiàn)較大的誤差。為了防止這種情況的發(fā)生，需要進(jìn)行軟件濾波，即數(shù)字濾波處理。數(shù)字濾波有許多優(yōu)點：
(1)數(shù)字濾波器是由程序?qū)崿F(xiàn)的，不需增加硬件設(shè)備，數(shù)字濾波可以有多個輸入通道共用，因而成本低。
(2)數(shù)字濾波由程序?qū)崿F(xiàn)，不需要硬件設(shè)備，因而可靠性好，穩(wěn)定性高，不存在阻抗匹配問題。
(3)數(shù)字濾波使用靈活，修改方便。而本文采用了算術(shù)平均值濾波方法。
2．5 異常處理
程序運(yùn)行中會發(fā)生多種異常情況，有些可以通過檢查輸入數(shù)據(jù)判斷，而有一些情況系統(tǒng)可以自行校正。光電傳感器誤差信號超出死區(qū)也應(yīng)視為異常情況?？赡艿脑蚴浅霈F(xiàn)了一干擾光源或太陽能板與太陽位置發(fā)生偏離。為了避免在多云情況下的盲目跟蹤，如果輻射強(qiáng)度沒有達(dá)到特定值，則對于誤差信號超出死區(qū)不作任何操作。太陽能板與太陽位置發(fā)生偏離的情況下，系統(tǒng)有能力自動的回復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。
在每次定時器T1中斷時，系統(tǒng)都檢查控制字。當(dāng)控制字表明系統(tǒng)在校正狀態(tài)時，輸出控制量的值由預(yù)期位置量和光電傳感器誤差信號共同計算產(chǎn)生。

3 結(jié)語
系統(tǒng)采用特制的四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器，并且采用AT89C51單片機(jī)作為智能單元，可以實現(xiàn)成本較低的全自動太陽跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)具備較好的穩(wěn)定性，并能夠達(dá)到相當(dāng)好的精確度和靈活性。理論分析和設(shè)計結(jié)果表明，本方法可以滿足太陽跟蹤控制的要求。