CN101788825B - 太阳能狭缝跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能狭缝跟踪方法，包括初始化参数；单片机检测编码系统的优先编码工作标志输出端是否有低电平信号输入到该单片机；对P赋值为零，即P＝0；计算具体受光照射的光敏器件的编号；单片机检测P的值与M的值是否相等；单片机发出控制步进电机正转P减M个步进角命令，该命令执行完毕后，将P的值赋给M，即M＝P。本发明能使太阳能电池对太阳进行实时跟踪，以提高太阳能利用效率的狭缝跟踪太阳能的方法。

Description

太阳能狭缝跟踪方法

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，特别涉及一种太阳能狭缝跟踪方法。 

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，可再生能源的开发与利用逐渐引起了世人的重视。太阳能以其清洁、分布范围广、利用方便等特点成为发展较快的可再生能源。太阳能光伏发电是太阳能利用的主要形式之一，但是由于目前太阳能电池板的价格昂贵，导致光伏发电的成本居高不下，因此制约了太阳能光伏发电产业的发展。因此如何提高太阳能的利用效率，降低太阳能利用成本成为目前人们研究的热点。图8描述太阳在一天中的运动以及每一季节中太阳轨道的变化。如图所示，太阳运动通过各个位置与时间和季节有关。现有用于跟踪太阳运动的可编程跟踪装置，其中跟踪速度和类似参数是根据太阳的运动事先计算出的，且沿着基于这些计算确定的路径跟踪太阳。然而，这种可编程跟踪装置存在着以下缺点： 

第一，当安装太阳能电池时，要求高精度设置罗经点和水平线。所以，存在着一个长期使用后误差积累的问题，以及还存在一个控制不均匀速度时曲线变得复杂的问题。 

第二，上述的跟踪装置是步进电机带动电池板不停的去调整转动目的是找到最大电流值，而在找到最大电流值之前的一系列动作都是在浪费装置的电能。 

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种能使太阳能电池对太阳进行实时跟踪，以提高太阳能利用效率的太阳能狭缝跟踪方法。 

实现本发明的技术方案如下： 

一种32位太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：包含以下步骤： 

(1)在单片机中设定步进电机最大步进角参数STEP＝32，初始化上一时刻的光照位置参数M＝-1，初始化本时刻的光照位置参数P＝0； 

(2)单片机检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口P2.0是否为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则进入下一步； 

(3)给P赋值，即P＝0； 

(4)单片机检测与编码器组的第一输出端连接的单片机端口P1.0是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(5)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+1，赋值完成后，转入下一步骤(5)； 

(5)单片机检测与编码器组的第二输出端连接的单片机端口P1.1是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(6)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+2，赋值完成后，转入下一步骤(6)； 

(6)单片机检测与编码器组的第三输出端连接的单片机端口P1.2是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(7)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+4，赋值完成后，转入下一步骤(7)； 

(7)单片机检测与编码器组的第四输出端连接的单片机端口P1.3是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(8)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+8，赋值完成后，转入下一步骤(8)； 

(8)单片机检测与编码器组的第五输出端连接的单片机端口P1.4是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(9)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+16，赋值完成后，转入下一步骤(9)；

(9)检测P是否等于M，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进机正转P-M个步进角，然后进入下一步； 

(10)重新给M赋值，即M＝P，然后返回步骤(2)； 

32位太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置包括编码装置和单片机，所述的编码装置包括一个编码器组，所述的编码器组包括四个编码器和五个与门器，各个与门器的输出端为编码装置的输出端，分别与单片机的对应端口连接，各个编码器的各个输入端均连接有一个光敏器件，编码器组中的各编码器把任意时刻受到光照的光敏器件转化为相应的低电平输出，各个光敏器件与编码器组中各个编码器的输入端连接，通过编码器使各个光敏器件具有固定的编号，根据传送到单片机的低电平的代码确定太阳光直射的光敏器件的编号；每个编码器的第一输出端连接到第一与门器的输入端，第二输出端连接到第二与门器的输入端，第三输出端连接到第三与门器的输入端，第二编码器以及第四编码器的优先编码标志端连接到第三与门器的输入端，第三编码器以及第四编码器的优先编码标志段连接到第四与门器的输入端；第一与门器与单片机的P1.0端口连接，第二与门器与单片机的P1.1端口连接，第三与门器与单片机的P1.2端口连接，第四与门器与单片机的P1.3端口连接，第五与门器与单片机的P1.4端口连接，第一编码器的优先编码标志端GS作为工作标志端与单片机P2.0端口连接。 

为了确保在白天出现乌云挡住太阳光时步进电机能够控制太阳能电池板保持原位，不会因太阳能电池板停止发电而转回初始位置造成电能源的浪费，步骤(10)在返回步骤(2)之前检测M是否等于31，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。 

为了使太阳能电池板能够稳定的发电，防止其他光对太阳能电池板的干扰，在步骤(3)给P赋值之前，延时时间T，检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则进入步骤(3)。 

一种64位太阳能狭缝跟踪方法，包含以下步骤： 

(1)在单片机中设定步进电机最大步进角参数STEP＝64，初始化上一时刻的光照位置参数M＝1，初始化本时刻的光照位置参数P＝0； 

(2)单片机检测与编码装置的两组编码器组的各自的第一编码器的使能输出端EO连接的两个单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则进入下一步； 

(3)重新给P赋值，即P＝0； 

(4)单片机检测与编码装置的第二编码器组的第一编码器的便能输出端EO连接的单片机端口P1.1是否为高电平，如果检测结果为否，则进入步骤(40)；如果检测结果为是，则进入步骤(41)； 

(40)检测与第一编码器组的第一编码输出端连接的单片机端口P1.2是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+1，然后进入步骤(401)；如果检测结果为否，则进入步骤(401)； 

(401)检测与第一编码器组的第二编码输出端连接的单片机端口P1.3是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+2，然后进入步骤(402)；如果检测结果为否，则进入步骤(402)； 

(402)检测与第一编码器组的第三编码输出端连接的单片机端口P。4是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+4，然后进入步骤(403)；如果检测结果为否，则进入步骤(403)； 

(403)检测与第一编码器组的第四编码输出端连接的单片机端口P1.5是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+8，然后进入步骤(404)；如果检测结果为否，则进入步骤(404)； 

(404)检测与第一编码器组的第五编码输出端连接的单片机端口P1.6是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+16，然后进入步骤(5)；如果检测结果为否，则进入步骤(5)； 

(41)检测与第二编码器组的第一编码输出端连接的单片机端口P1.7是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+1，然后进入步骤(411)；如果检测结果为否，则进入步骤(411)； 

(411)检测与第二编码器组的第二编码输出端连接的单片机端口P2.1是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P二P+2，然后进入步骤(412)；如果检测结果为否，则进入步骤(412)； 

(412)检测与第二编码器组的第三编码输出端连接的单片机端口P2.2是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+4，然后进入步骤(413)；如果检测结果为否，则进入步骤(413)； 

(413)检测与第二编码器组的第四编码输出端连接的单片机端口P2.3是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+8，然后进入步骤(414)；如果检测结果为否，则进入步骤(414)； 

(414)检测与第二编码器组的第五编码输出端连接的单片机端口P2.4是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+16，然后进入步骤(415)；如果检测结果为否，则进入步骤(415)； 

(415)重新给P赋值，即P＝P+32，然后进入步骤(5)； 

(5)检测P是否等于M，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进机正转P-M个步进角，然后进入下一步； 

(6)重新给M赋值，即M＝P，然后返回步骤(2)。 

64位太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置包括编码装置和单片机，所述的编码装置包括两组编码器组，每个编码器组包括四个编码器和五个与门器，各个与门器的输出端为编码装置的输出端，分别与单片机的对应端口连接，各个编码器的各个输入端均连接有一个光敏器件，编码器组中的各编码器把任意时刻受到光照的光敏器件转化为相应的低电平输出，各个光敏器件与编码器组中各个编码器的输入端连接，通过编码器使各个光敏器件具有固定的编号，根据传送到单片机的低电平的代码确定太阳光直射的光敏器件的编号；第一编码器组的第一与门器与单片机的P1.2端口连接，第一编码器组的第二与门器与单片机的P1.3端口连接，第一编码器组的第三与门器与单片机的P1.4端口连接，第一编码器组的第四与门器与单片机的P1.5端口连接，第一编码器组的第五与门器与单片机的P1.6端口连接，第二编码器组的第一与门器与单片机的P1.7端口连接，第二编码器组的第二与门器与单片机的P2.1端口连接，第二编码器组的第三与门器与单片机的P2.2端口连接，第二编码器组的第四与门器与单片机的P2.3端口连接，第二编码器组的第五与门器与单片机的P2.4端口连接，第一编码器组和第二编码器组的第一编码器的输出使能端分别于单片机的P1.0以及P1.1连接。 

这种方案与32位太阳能狭缝跟踪方法相比，因为增加了狭缝以及光敏电阻的数量，所以使太阳能电池板转动的步进角更小，控制更加精确，能够有效地提高太阳能电池的发电效率。 

为了使太阳下山之后，步进电机可以控制太阳能电池板转回到初始位置以便第二天的使用，步骤(5)在返回步骤(2)之前检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。 

为了确保在白天出现乌云挡住太阳光时步进电机能够控制太阳能电池板保持原位，不会因太阳能电池板停止发电而转回初始位置造成电能源的浪费，步骤(5)在返回步骤(2)之前检测M是否等于63，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。 

为了使太阳能电池板能够稳定的发电，防止其他光对太阳能电池板的干扰，在步骤(3)给P赋值之前，延时时间T，检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则进入步骤(3)。 

本发明的有益效果为因为本发明的方案能够实时跟踪太阳，利于提高太阳能利用效率，采用本发明的方法及装置的光伏装置具有发电率高的优点。由于单片机对步进电机的旋转方向与对电流的检测作标记处理；这样能够使装置面对各种天气状况时能够及时地进行应对，使装置得到合理应用的同时又能够保持高的发电率。在细节方面，在太阳下山后，步进电机能够控制太阳能电池板 转回初始位置，便于第二天的继续使用，在白天出现乌云时，控制电路能够使太阳能电池板保持原位，而不会转回到初始位置，导致电能的浪费，提高发电效率，而且本发明的太阳能狭缝跟踪方法所采用的硬件电路结构简单，便于实现与扩展，根据实际需要可以扩展为128位或者更高位的太阳能狭缝跟踪装置，进一步提高发电效率。 

附图说明

图1为本发明的32位太阳能狭缝跟踪方法流程图； 

图2为本发明的64位太阳能狭缝跟踪方法流程图； 

图3为狭缝跟踪装置的电路原理图； 

图4为狭缝跟踪装置示意图； 

图句为图4的局部放大图； 

图5为32位太阳能狭缝跟踪装置的电路示意图； 

图6为64位太阳能狭缝跟踪装置的0位至31位电路示意图； 

图7为编码器真值表示意图； 

图8为太阳运动轨迹的示意图； 

图9为64位太阳能狭缝跟踪装置的32位至63位的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 

参照图1至图6以及图4a和图9，本发明的太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置，包括驱动太阳能电池板转动的步进电机，以及设有若干个光敏器件的光信号采集装置，所述的光敏器件可以为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等，在本发明的太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟 踪装置中采用的光敏器件为光敏二极管；还包括编码装置和单片机，在编码装置与光信号采集装置之间，括入一个高电平VCC，该高电平vcc通过电阻R连接于编码装置与光信号采集装置之间，光信号采集装置的一端与编码装置连接，另一端接地，电阻R的电阻值可以根据实际情况进行调整。 

所述的编码装置包括若干个编码器组，32位太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置包括一个编码器组，64位太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置包括两个编码器组，根据实际情况的需要可以进一步扩展到128位、256位甚至更高位的狭缝跟踪装置，每个编码器组包括四个编码器和五个与门器，所述的编码器为74148芯片或者是其他具有优先编码功能的芯片组能输出端EO和一个使能输入端EI以及一个优先编码工作标志端GS，各个编码器的各个输入端均连接有一个光敏器件，编码器组中的各编码器把任意时刻受到光照的光敏器件转化为相应的低电平输出，因为各个光敏器件与编码器组中各个编码器的输入端连接，通过编码器使各个光敏器件具有固定的编号，所以可以根据传送到单片机的低电平的代码确定太阳光直射的光敏器件的编号。每个编码器的第一输出端连接到第一与门器的输入端，第二输出端连接到第二与门器的输入端，第二输出端连接到第二与门器的输入端，第二编码器以及第四编码器的优先编码工作标志端连接到第三与门器的输入端，第三编码器以及第四编码器的优先编码工作标志端连接到第四与门器的输入端。各个与门器的输出端与单片机的对应的端口连接。每个编码器组中的第一编码器的使能输入端EI与第二个编码器的使能输出端EO连接，第二个编码器的使能输入端EI与第三个编码器的使能输出端EO连接，第三个编码器的使能输入端EI与第四个编码器的使能输出端EO连接，第四个编码器的使能输入端EI接地，第一个编码器的使能输 出端EO或者优先编码标志端GS单片机的相应的输入端连接，在本发明的太阳能狭缝跟踪方法所应用的32位太阳能狭缝跟踪装置中，是以编码器组中第一编码器的优先编码标志端GS与单片机的输入端P2.0连接，64位太阳能狭缝跟踪装置中是以第一编码器组中第一编码器的使能输出端EO与单片机的输入端P1.0连接，第二编码器组中第一编码器的使能输出端EO与单片机的输入端P1.1连接，但是在实际应用中，优先编码标志端GS和使能输出端EO都可以作为工作标志端与单片机进行连接，参照图7编码器真值表所示，在优先编码标志端GS为低电平或者使能输出端EO为高电平时，代表编码器有低电平输出。 

单片机还与步进电机连接，单片机将从编码装置输入的编码信号进行计算得出是哪组编码器组中的哪个编码器输出的低电平，然后计算出受到太阳光照射的光敏器件的具体编号，以发出使步进电机转动步进角数的命令。 

32位太阳能狭缝跟踪装置的编码装置包括一组编码器组，即四个编码器和五个与门器，各个与门器的输出端为编码装置的输出端，分别与单片机的对应端口连接，第一与门器与单片机的P1.0端口连接，第二与门器与单片机的P1。1端口连接，第三与门器与单片机的P1.2端口连接，第四与门器与单片机的P1。3端口连接，第五与门器与单片机的P1.4端口连接，第一编码器的优先编码标志端GS或者使能输出端作为工作标志端与单片机P2.0连接，这些和与门器连接的单片机端口不是固定的，可以根据具体实际需要进行变动。 

64位太阳能狭缝跟踪装置的编码装置包括两组编码器组，每个编码器组包括四个编码器和五个与门器，各个与门器的输出端为编码装置的输出端，分别与单片机的对应端口连接，第一编码器组的第一与门器与单片机的P1.2端口连接，第一编码器组的第二与门器与单片机的P1.3端口连接，第一编码器组的第 二与门器与单片机的P1.4端口连接，第一编码器组的第四与门器与单片机的P1.5端口连接，第一编码器组的第五与门器与单片机的P1.6端口连接；第二编码器组的第一与门器与单片机的P1.7端口连接，第二编码器组的第二与门器与单片机的P2.1端口连接，第二编码器组的第二与门器与单片机的P2.2端口连接，第二编码器组的第四与门器与单片机的P2.3端口连接，第二编码器组的第五与门器与单片机的P2.4端口连接，第一编码器组和第二编码器组的第一编码器的优先编码标志端GS或者输出使能端分别与单片机的P1.0以及P1.1连接，在实施例中是第一编码器组和第二编码器组的第一编码器的使能输出端分别与单片机的P1.0以及P1.1连接。第一编码器组和第二编码器组的第一编码器的优先编码标志端GS也可以作为工作标志端与单片机连接。 

参照图1以及图5的本发明的32位太阳能狭缝跟踪方法，在单片机中预置有程序(程序为计算机语言)，太阳能电池板追踪太阳按照程序的判断而执行。在图1所示的32位太阳能狭缝跟踪方法中，步骤1中，于单片机中设定步进电机的最大步进角数STEP＝32，设定参数M＝1和P＝0的初始值，因为32位太阳能狭缝跟踪装置中共设定有32个光敏器件，每个光敏器件位于一个步进角上，所以STEP的数值为32，参数M用来表示太阳上一时刻照射到的光敏器件的编号，参数P用来表示太阳在本时刻照射到的光敏器件的编号；步骤2中检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口是否为低电平，所述的工作标志端为编码器组的第一编码器的优先编码标志端GS，如果优先编码标志端GS为低电平，表示编码器组中有低电平输出，即光敏器件已经检测到太阳光照，可以进行发电，进入下一步骤，反之，如果优先编码标志端GS为高电平说明没有检测到太阳光照，则继续进行检测；步骤(3)重新给P赋值，因为在太阳光照射到太阳能狭缝跟踪装置以 后，太阳能狭缝跟踪装置就会开始工作，而P代表的是本时刻太阳光照射到的光敏器件的编号，这个数值是通过后面步骤(4)至步骤(8)的运算得到的，如果不对P进行清零将导致单片机无法计算出受到太阳光照射的光敏器件的编号；步骤(4)至步骤(8)为计算太阳光照射到的光敏器件的编号的过程，通过编码器组传输到单片机的编码信号，能够准确算出受到光照的光敏器件的编号；例如，当太阳光照射到编号为17的光敏器件时，根据图3电路原理图所示，该光敏器件导通，会对编码装置输入一个低电平，即如图5所示，X17为低电平，根据图7所示的真值表可知，这时第三编码器的输出信号为A2A1A0分别为110，即A2为高电平，A1为高电平，A0为低电平，GS为低电平，而第一编码器、第二编码器和第四编码器的输出信号都为高电平，因此编码器组的输出信号即为0、1、1、1、0，即对应的单片机端口P1.4＝0，P1.3＝1，P1.2＝1，P1.1＝1，P1.0＝0，根据32位太阳能狭缝跟踪方法中步骤(4)至步骤(8)可以计算出太阳光在本时刻照射到的光敏器件的编号P，因为P1.4＝0，P1。0＝0，所以P＝16+1＝17，所以可以确定受到太阳光照射的光敏器件的编号为17，这与开始的假设是相同的；当下一时刻太阳光发生偏移，照到编号为18的光敏器件时，根据图3电路原理图所示，该光敏器件导通，会对编码装置输入一个低电平，即如图5所示，X18为低电平，根据图7所示的真值表可知，这时第三编码器的输出信号为A2A1A0分别为101，即A2为高电平，A1为低电平，A0为高电平，GS为低电平，而第一编码器、第二编码器和第四编码器的输出信号都为高电平，因此编码器组的输出信号即为0、1、1、0、1，即对应的单片机端口P1.4＝0，P1.3＝1，P1.2＝1，P1.1＝0，P1。0＝1，根据32位太阳能狭缝跟踪方法中步骤(4)至步骤(8)可以计算出太阳光在本时刻照射到的光敏器件的编号P，因为P1.4＝0，P1.1＝0，所以P＝16+2＝18，因为M存 储的数值为上一时刻太阳光照射到得光敏器件的编号，即M＝17，所以P不等于M，单片机发出指令控制步进电机正传P-M个步进角，即正转1个步进角，这样就实现了对太阳光的实时跟踪；在步骤(1)中之所以将M的初始值设置为-1是因为为了提高光敏器件的利用率，太阳能狭缝跟踪装置的初始位置不设置光敏器件，所以当太阳光照射到编号为0的光敏器件时，步进电机需要转动1个步进角才能对太阳光进行实施跟踪，因此步骤(1)的M的初始值应该为1；步骤(9)判断P是否等于M，其目的在于判断太阳光是否发生偏转，如果发生了偏转则P不等于M，太阳光偏转了P-M个步进角，需要控制步进电机正传P-M个步进角以实现对太阳光的实时跟踪，如果太阳光没有发生偏转，则P等于M，重新返回步骤(2)进行新一轮的检测；步骤(10)为了便于对太阳光的实时跟踪，如果步骤(9)检测到太阳光发生了偏转，则需要重新记录下当前太阳光照射的位置，以便随后的实时跟踪。 

为了使太阳下山之后，步进电机可以控制太阳能电池板转回到初始位置以便第二天的使用，步骤(10)在返回步骤(2)之前检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为是，代表还有太阳光照射到光敏器件上，则返回步骤(2)，继续进行太阳光的检测；如果检测结果为否，代表没有太阳光照射到光敏器件上，则步进电机反转STEP个步进角，转回初始位置，然后返回步骤(1)，重新开始检测是否有太阳光照射到光敏器件上。 

为了确保在白天出现乌云挡住太阳光时步进电机能够控制太阳能电池板保持原位，不会因太阳能电池板停止发电而转回初始位置造成电能源的浪费，步骤(10)在返回步骤(2)之前检测M是否等于31，即太阳能狭缝跟踪装置是否完成一天对太阳能的实时跟踪，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，代表太阳光已经照射到最后一个光敏器件，则检测与编码装置的工作标 志端连接的单片机端口是否为低电平，即是否有太阳光照射到光敏器件上，因为如果直接将太阳能跟踪装置转回初始位置而太阳光正照射到最后一个光敏器件上可能导致太阳能电池板来回翻转造成错误，浪费电能源，所以如果检测结果为是，则返回步骤(2)或者继续进行该步骤，即检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口是否为低电平，知道检测结果为否，代表已经没有太阳光照射到光敏器件上，则步进电机反转STEP个步进角，结束一天的跟踪，然后返回步骤(1)。 

为了使太阳能电池板能够稳定的发电，防止其他光对太阳能电池板的干扰，在步骤(3)给P赋值之前，延时时间T，检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则进入步骤(3)。延时时间的设置可以根据实际需要来设定，一般情况为一到五分钟，检测到太阳光稳定的照射到光敏器件上的时候，即可对其进行跟踪。 

参照图2、图6以及图9，本发明的64位太阳能狭缝跟踪方法，在单片机中预置有程序(程序为计算机语言)，太阳能电池板对太阳光照的实时跟踪按照程序的判断而执行。在图2所示的64位太阳能狭缝跟踪方法中，步骤1中，于单片机中设定步进电机的最大步进角数STEP＝64，设定参数M＝-1和P＝0的初始值，因为64位太阳能狭缝跟踪装置中共设定有64个光敏器件，每个光敏器件位于一个步进角上，所以STEP的数值为64，参数M用来表示太阳上一时刻照射到的光敏器件的编号，参数P用来表示太阳在本时刻照射到的光敏器件的编号；步骤2中检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口是否全部为低电平，所述的工作标志端为各个编码器组的第一编码器的使能输出端，如果全部为低电平，表示编 码器组中没有低电平输出，即光敏器件没有检测到太阳光照，不可以进行发电，则返回重新进行检测，反之，如果有一个高电平，说明检测到了太阳光照，开始进行太阳能发电；步骤(3)重新给P赋值，因为在太阳光照射到太阳能狭缝跟踪装置以后，太阳能狭缝跟踪装置就会开始工作，而P代表的是本时刻太阳光照射到的光敏器件的编号，这个数值是通过后面步骤(4)至步骤(8)的运算得到的，如果不对P进行清零将导致单片机无法计算出受到太阳光照射的光敏器件的编号；步骤(4)检测P1.1是否为高电平，因为P1.0和P1.1与编码装置的输出便能端连接，高电平代表相应的编码器组的输入端有低电平输入，在具体电路连接中，也可以检测P1.0是否为高电平，其原理与检测P1.1是一样的，但是流程图要发生相应13的改变，即检测P1.0是否为高电平，如果检测结果为是，则进入步骤(41)，如果检测结果为否，则进入步骤(40)。因为实际情况下P1.0与P1.1不可能同时为高电平，步骤(3)检测到P1.0与P1.1中有高电平，所以P1.1为高电平代表第二组编码器组有低电平输入，反之，P1.1为低电平则代表P1.0为高电平，代表第一组编码器组有低电平输入。步骤(40)至步骤(404)以及步骤(41)至步骤(415)为计算太阳光照射到的光敏器件的编号的过程，通过编码器组传输到单片机的编码信号，能够准确算出受到光照的光敏器件的编号；例如，当太阳光照射到编号为46的光敏器件时，根据图3电路原理图所示，该光敏器件导通，会对编码装置输入一个低电平，即如图6所示，X46为低电平，根据图7所示的真值表可知，这时第二编码器组的第二编码器的输出信号为A2A1A0分别为001，即A2为低电平，A1为低电平，A0为高电平，GS为低电平，而第一编码器、第三编码器和第四编码器的输出信号都为高电平，因此第二编码器组的与各个门器输出信号即为1、0、0、0、1，即对应的单片机端口P2.4＝1，P2.3＝0，P2.2＝0，P2.1＝0， P1.7＝1，同时P1.1＝0，根据64位太阳能狭缝跟踪方法中步骤(41)至步骤(415)可以计算出太阳光在本时刻照射到的光敏器件的编号P，因为P2.3＝0，P2.2＝0，P2.1＝0，而且P1.1＝0，所以P＝8+4+2+32＝46，所以可以确定受到太阳光照射的光敏器件的编号为46，这与开始的假设是相同的；当下一时刻太阳光发生偏移，照到编号为47的光敏器件时，根据图3电路原理图所示，该光敏器件导通，会对编码装置输入一个低电平，即如图6以及图9所示，X47为低电平，根据图7所示的真值表可知，这时第三编码器的输出信号为A2A1A0分别为000，即A2为低电平，A1为低电平，A0为低电平，GS为低电平，而第一编码器、第二编码器和第四编码器的输出信号都为高电平，因此编码器组的输出信号即为1、0、0、0、0，即对应的单片机端口P2.4＝1，P2.3＝0，P2.2＝0，P2.1＝0，P1.7＝0，根据32位太阳能狭缝跟踪方法中步骤(4)至步骤(8)可以计算出太阳光在本时刻照射到的光敏器件的编号P，因为P2.3＝0，P2.2＝0，P2.1＝0，P1.7＝0，而且P1.1＝0，所以P＝8+4+2+1+32＝47，因为M存储的数值为上一时刻太阳光照射到得光敏器件的编号，即M＝46，所以P不等于M，单片机发出指令控制步进电机正传-M个步进角，即正转1个步进角。设置为-1是因为为了提高光敏器件的利用率，太阳能狭缝跟踪装置的初始位置不设置光敏器件，所以当太阳光照射到编号为0的光敏器件时，步进电机需要转动1个步进角才能对太阳光进行实施跟踪，因此步骤(1)的M的初始值应该为-1；步骤(9)判断P是否等于M，其目的在于判断太阳光是否发生偏转，如果发生了偏转则P不等于M，太阳光偏转了P-M个步进角，需要控制步进电机正传P-M个步进角以实现对太阳光的实时跟踪，如果太阳光没有发生偏转，则P等于M，重新返回步骤(2)进行新一轮的检测；步骤(10)为了便于对太阳光的实时跟踪，如果步骤(9)检测到太阳光发生了偏转，则需要重新记录下当前太阳 光照射的位置，以便随后的实时跟踪。 

在本发明的技术方案中工作标志端用的是使能输出端，在实际应用中也可以用优先编码标志端GS作为工作标志端，但是，在优先编码标志端GS为低电平时，代表编码器有低电平输出，所以64位太阳能狭缝跟踪方法中，如果用优先编码标志端GS作为工作标志端，则步骤(2)以及步骤(4)要发生相应的改变，步骤2应当改为检测工作标志端是否全部为高电平，如果检测结果为是则返回步骤2；如果检测结果为否则进入下一步骤。步骤4应当改为检测与编码装置的第二编码器组的第一编码器的使能输出端连接的单片机端口P1.1是否为低电平，如果检测结果为否，则进入步骤(40)；如果检测结果为是，则进入步骤(41)。 

为了使太阳下山之后，步进电机可以控制太阳能电池板转回到初始位置以便第二天的使用，步骤(5)在返回步骤(2)之前检测与编码装置的使能输出端连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为否，代表还有太阳光照射到光敏器件上，则返回步骤(2)，继续进行太阳光的检测；如果检测结果为是，代表没有太阳光照射到光敏器件上，则步进电机反转STEP个步进角，转回初始位置，然后返回步骤(1)，重新开始检测是否有太阳光照射到光敏器件上。 

为了确保在白天出现乌云挡住太阳光时步进电机能够控制太阳能电池板保持原位，不会因太阳能电池板停止发电而转回初始位置造成电能源的浪费，步骤(5)在返回步骤(2)之前检测M是否等于63，即太阳能狭缝跟踪装置是否完成一天对太阳能的实时跟踪，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，代表太阳光已经照射到最后一个光敏器件，则检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，即是否有太阳光照射 到光敏器件上，因为如果直接将太阳能跟踪装置转回初始位置而太阳光正照射到最后一个光敏器件上可能导致太阳能电池板来回翻转造成错误，浪费电能源，所以如果检测结果为否，则返回步骤(2)或者继续进行该步骤，即检测与编码装置的工作标志端连接的单片机端口是否为低电平，直到检测结果为是，代表已经没有太阳光照射到光敏器件上，则步进电机反转STEP个步进角，结束一天的跟踪，然后返回步骤(1)。 

为了使太阳能电池板能够稳定的发电，防止其他光对太阳能电池板的干扰，在步骤(3)给P赋值之前，延时时间T，检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则进入步骤(3)。延时时间的设置可以根据实际需要来设定，一般情况为一到五分钟，检测到太阳光稳定的照射到光敏器件上的时候，即可对其进行跟踪。 

对本发明的简单的功能性替换，比如编码器芯片的替换以及数量的增加、光敏器件的替换、编码器组中与门器与单片机端口的对应、优先编码标志端GS与使能输出端作为工作标志端的替换以及64位太阳能狭缝跟踪方法的流程示意图中检测第一编码器组的工作标志端与检测第二编码器组的工作标志端的变换等都应当是对本发明的简单替换，都应当落入本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种32位太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)在单片机中设定步进电机最大步进角参数STEP＝32，初始化上一时刻的光照位置参数M＝-1，初始化本时刻的光照位置参数P＝0；

(2)单片机检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口P2.0是否为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则进入下一步；

(3)给P赋值，即P＝0；

(4)单片机检测与编码器组的第一输出端连接的单片机端口P1.0是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(5)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+1，赋值完成后，转入下一步骤(5)；

(5)单片机检测与编码器组的第二输出端连接的单片机端口P1.1是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(6)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+2，赋值完成后，转入下一步骤(6)；

(6)单片机检测与编码器组的第三输出端连接的单片机端口P1.2是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(7)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+4，赋值完成后，转入下一步骤(7)；

(7)单片机检测与编码器组的第四输出端连接的单片机端口P1.3是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(8)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+8，赋值完成后，转入下一步骤(8)；

(8)单片机检测与编码器组的第五输出端连接的单片机端口P1.4是否为低电平，如果检测结果为否，则进入下一步骤(9)；如果检测结果为是，则重新对P赋值，即P＝P+16，赋值完成后，转入下一步骤(9)；

(9)检测P是否等于M，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进电机正转P-M个步进角，然后进入下一步；

(10)重新给M赋值，即M＝P，然后返回步骤(2)；

32位太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置包括编码装置和单片机，所述的编码装置包括一个编码器组，所述的编码器组包括四个编码器和五个与门器，各个与门器的输出端为编码装置的输出端，分别与单片机的对应端口连接，各个编码器的各个输入端均连接有一个光敏器件，编码器组中的各编码器把任意时刻受到光照的光敏器件转化为相应的低电平输出，各个光敏器件与编码器组中各个编码器的输入端连接，通过编码器使各个光敏器件具有固定的编号，根据传送到单片机的低电平的代码确定太阳光直射的光敏器件的编号；每个编码器的第一输出端连接到第一与门器的输入端，第二输出端连接到第二与门器的输入端，第三输出端连接到第三与门器的输入端，第二编码器以及第四编码器的优先编码标志端连接到第三与门器的输入端，第三编码器以及第四编码器的优先编码标志段连接到第四与门器的输入端；第一与门器与单片机的P1.0端口连接，第二与门器与单片机的P1.1端口连接，第三与门器与单片机的P1.2端口连接，第四与门器与单片机的P1.3端口连接，第五与门器与单片机的P1.4端口连接，第一编码器的优先编码标志端GS作为工作标志端与单片机P2.0端口连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：步骤(10)在返回步骤(2)之前检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。

3.根据权利要求1所述的太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：步骤(10)在返回步骤(2)之前检测M是否等于31，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。

4.根据权利要求1所述的太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：在步骤(3)给P赋值之前，延时时间T，检测与编码装置的优先编码标志端GS连接的单片机端口是否为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则进入步骤(3)。

5.一种64位太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)在单片机中设定步进电机最大步进角参数STEP＝64，初始化上一时刻的光照位置参数M＝1，初始化本时刻的光照位置参数P＝0；

(2)单片机检测与编码装置的两组编码器组的各自的第一编码器的使能输出端EO连接的两个单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则进入下一步；

(3)重新给P赋值，即P＝0；

(4)单片机检测与编码装置的第二编码器组的第一编码器的便能输出端EO连接的单片机端口P1.1是否为高电平，如果检测结果为否，则进入步骤(40)；如果检测结果为是，则进入步骤(41)；

(40)检测与第一编码器组的第一编码输出端连接的单片机端口P1.2是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+1，然后进入步骤(401)；如果检测结果为否，则进入步骤(401)；

(401)检测与第一编码器组的第二编码输出端连接的单片机端口P1.3是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+2，然后进入步骤(402)；如果检测结果为否，则进入步骤(402)； 

(402)检测与第一编码器组的第三编码输出端连接的单片机端口P1.4是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+4，然后进入步骤(403)；如果检测结果为否，则进入步骤(403)；

(403)检测与第一编码器组的第四编码输出端连接的单片机端口P1.5是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+8，然后进入步骤(404)；如果检测结果为否，则进入步骤(404)；

(404)检测与第一编码器组的第五编码输出端连接的单片机端口P1.6是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+16，然后进入步骤(5)；如果检测结果为否，则进入步骤(5)；

(41)检测与第二编码器组的第一编码输出端连接的单片机端口P1.7是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+1，然后进入步骤(411)；如果检测结果为否，则进入步骤(411)；

(411)检测与第二编码器组的第二编码输出端连接的单片机端口P2.1是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P二P+2，然后进入步骤(412)；如果检测结果为否，则进入步骤(412)；

(412)检测与第二编码器组的第三编码输出端连接的单片机端口P2.2是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+4，然后进入步骤(413)；如果检测结果为否，则进入步骤(413)；

(413)检测与第二编码器组的第四编码输出端连接的单片机端口P2.3是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+8，然后进入步骤(414)；如果检测结果为否，则进入步骤(414)；

(414)检测与第二编码器组的第五编码输出端连接的单片机端口P2.4是否为低电平，如果检测结果为是，则重新给P赋值，即P＝P+16，然后进入步骤(415)； 如果检测结果为否，则进入步骤(415)；

(415)重新给P赋值，即P＝P+32，然后进入步骤(5)；

(5)检测P是否等于M，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则步进电机正转P-M个步进角，然后进入下一步；

(6)重新给M赋值，即M＝P，然后返回步骤(2) ；

64位太阳能狭缝跟踪方法所应用的太阳能狭缝跟踪装置包括编码装置和单片机，所述的编码装置包括两组编码器组，每个编码器组包括四个编码器和五个与门器，各个与门器的输出端为编码装置的输出端，分别与单片机的对应端口连接，各个编码器的各个输入端均连接有一个光敏器件，编码器组中的各编码器把任意时刻受到光照的光敏器件转化为相应的低电平输出，各个光敏器件与编码器组中各个编码器的输入端连接，通过编码器使各个光敏器件具有固定的编号，根据传送到单片机的低电平的代码确定太阳光直射的光敏器件的编号；第一编码器组的第一与门器与单片机的P1.2端口连接，第一编码器组的第二与门器与单片机的P1.3端口连接，第一编码器组的第三与门器与单片机的P1.4端口连接，第一编码器组的第四与门器与单片机的P1.5端口连接，第一编码器组的第五与门器与单片机的P1.6端口连接，第二编码器组的第一与门器与单片机的P1.7端口连接，第二编码器组的第二与门器与单片机的P2.1端口连接，第二编码器组的第三与门器与单片机的P2.2端口连接，第二编码器组的第四与门器与单片机的P2.3端口连接，第二编码器组的第五与门器与单片机的P2.4端口连接，第一编码器组和第二编码器组的第一编码器的输出使能端分别于单片机的P1.0以及P1.1连接。

6.根据权利要求5所述的太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：步骤(5)在返回步骤(2)之前检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。

7.根据权利要求5所述的太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：步骤(5)在返回步骤(2)之前检测M是否等于63，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为否，则返回步骤(2)；如果检测结果为是，则步进电机反转STEP个步进角，然后返回步骤(1)。

8.根据权利要求5所述的太阳能狭缝跟踪方法，其特征在于：在步骤(3)给P赋值之前，延时时间T，检测与编码装置的使能输出端EO连接的单片机端口P1.0以及P1.1是否全部为低电平，如果检测结果为是，则返回步骤(2)；如果检测结果为否，则进入步骤(3)。 

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