CN110286696A

CN110286696A - 双维追日控制系统

Info

Publication number: CN110286696A
Application number: CN201910720343.8A
Authority: CN
Inventors: 鞠振河
Original assignee: Shenyang Xinyuanrui Technology Co Ltd
Current assignee: Shenyang Xinyuanrui Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2019-09-27

Abstract

双维追日控制系统属于太阳能装置技术领域，尤其涉及一种双维追日控制系统。本发明提供一种双维追日控制系统。本发明包括电源部分、MCU部分、RS485通讯部分、电机控制部分、光传感器部分和脉冲捕获部分，其结构要点MCU部分的信号传输端口与RS485通讯部分的信号传输端口相连，MCU部分的控制信号输出端口与电机控制部分的控制信号输入端口相连，MCU部分的检测信号输入端口分别与光传感器部分的检测信号输出端口、脉冲捕获部分的测信号输出端口相连。

Description

双维追日控制系统

技术领域

本发明属于太阳能装置技术领域，尤其涉及一种双维追日控制系统。

背景技术

太阳能作为一种清洁能源已被广泛应用，但太阳能的利用率还有待提高。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种双维追日控制系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括电源部分、MCU部分、RS485通讯部分、电机控制部分、光传感器部分和脉冲捕获部分，其结构要点MCU部分的信号传输端口与RS485通讯部分的信号传输端口相连，MCU部分的控制信号输出端口与电机控制部分的控制信号输入端口相连，MCU部分的检测信号输入端口分别与光传感器部分的检测信号输出端口、脉冲捕获部分的测信号输出端口相连，电源部分的电能输出端口分别与MCU部分的电能输入端口、RS485通讯部分的电能输入端口、电机控制部分的电能输入端口、光传感器部分的电能输入端口和脉冲捕获部分的电能输入端口相连；

还包括太阳能电池板，太阳能电池板后侧中部设置有支架横梁，支架横梁下端中部与立柱上端相连，立柱下端与竖向旋转电机上端的输出轴相连，支架横梁中部具有向后侧延伸的后支架，后支架后端设置有向前上倾斜的电动推杆仰俯电机，电动推杆仰俯电机前上端伸缩杆与太阳能电池板后面上部轴接；

所述电机控制部分包括继电器部分和光电耦合部分，继电器部分的控制信号输入端口与光电耦合部分的控制信号输出端口相连，光电耦合部分的控制信号输入端口与MCU部分的控制信号输出端口相连，继电器部分的控制信号输出端口与旋转电机的控制信号输入端口、仰俯电机的控制信号输入端口相连；

光传感器部分设置在太阳能电池板上，光传感器部分包括四个MAX44009芯片，光传感器电路板上设置有四个垂直竖板，四个垂直竖板首尾连接组成一个正方形框架，每个垂直竖板下端中部外侧设置一个MAX44009芯片。

作为一种优选方案，本发明还包括物联网通讯部分，物联网通讯部分的信号传输端口与MCU部分的信号传输端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电源部分包括IRM-15-12芯片U12和LM2576-5.0芯片U2，U2的1脚分别与+12V端、电容C1正极相连，电容C1负极分别与GND端、U2的3脚、U2的5脚、二极管D2的阳极、电容C2的负极、电容C3的负极相连，二极管D2的阴极分别与U2的2脚、电感L3一端相连，电感L3另一端分别与电容C2的正极、U2的4脚、+5V端、电容C3的正极相连；

+12V端与DC_IN1端相连；+12V端通过电阻R62接发光二极管E7的阳极，发光二极管E7的阴极接GND端；

+24V端接P18端，GND2端接P19端；

U12的1脚保险丝F1接P20端，U12的2脚接P21端，U12的3脚分别与电容C29的负极、电容C31一端、GND端相连，电容C29的正极分别与U12的4脚、电容C31另一端、+12V端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C1采用470uF16V电容，二极管D2采用SS34二极管，电容C2采用470uF6.3V电容，电容C3采用0.1uF电容；

电阻R62采用4.7K电阻，保险丝F1采用5A16V保险丝，电容C29采用470uF16V电容，电容C31采用0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明所述MCU部分采用STM32F103ZET6芯片U1，U1的34～43脚分别与PA0～PA7端对应连接，U1的100～110脚分别与PA8～PA12端、TMS端、TCK端、PA15端对应连接，U1的46～48脚分别与PB0端、PB1端、BOOT1端对应连接，U1的133～140脚分别与PB3～PB9端对应连接，U1的69、70脚分别与PB10、PB11端对应连接，U1的73～76脚分别与PB12～PB15端对应连接，U1的26～29脚分别与PC0～PC3端对应连接，U1的44、45脚分别与PC4、PC5端对应连接，U1的96～99脚分别与PC6～PC9端对应连接，U1的111～113脚分别与PC10～PC12端对应连接，U1的7脚接PC13端；

U1的8脚分别与OSC32_IN端、晶振Y1一端、电容C9一端相连，电容C9另一端分别与GND端、电容C10一端相连，电容C10另一端分别与晶振Y1另一端、U1的9脚相连；

U1的114～119端分别与PD0～PD5端对应连接，U1的122、123脚分别与PD6、PD7端对应连接，U1的77～86脚分别与PD8～PD15端对应连接，U1的138脚接BOOT0端；

U1的16、38、51、61、71、83、94、107、120、130、143脚接GND端，U1的17、52、39、62、72、84、95、108、121、131、144脚接+3.3V端；

U1的30脚分别与GND端、电容C14一端相连，电容C14另一端分别与+3.3V端、U1的33脚、U1的32脚相连，U1的31脚接GND端；

U1的25脚接RESET端；

U1的24脚分别与电容C45一端、晶振Y2一端相连，电容C45另一端分别与GND端、电容C12一端相连，电容C12另一端分别与晶振Y2另一端、U1的23脚相连；

U1的6脚分别与电容C11一端、二极管D4阴极、二极管D3阴极相连，电容C11另一端接GND端，二极管D4阳极接P3端，二极管D3阳极接+3.3V端；

U1的132脚接PG15端，U1的124～129脚分别与PG9～PG14端对应连接，U1的87～93脚分别与PG2～PG8端对应连接，U1的56、57脚分别与PG0、PG1端对应连接；

U1的53～55脚分别与PF13～PF15端对应连接，U1的49、50脚分别与PF11、PF12端对应连接，U1的18～22脚分别与PF6～PF10端对应连接，U1的10～15脚分别与PF0～PF5端对应连接；

U1的63～68脚分别与PF10～PF15端对应连接，U1的58～60脚分别与PF7～PF9端对应连接，U1的1～5脚分别与PE2～PE6端对应相连，U1的141、142脚分别与PE0、PE1端对应连接。

作为另一种优选方案，本发明所述晶振Y1采用32.768KHz晶振，电容C9和C10采用10pF电容，电容C14采用1uF电容，晶振Y2采用8MHz晶振，电容C45和C12采用20pF电容，电容C11采用0.1uF电容，二极管D3、D4采用1N4148二极管。

作为另一种优选方案，本发明所述+3.3V端通过电感L2分别与电容C27一端、电容C26一端、晶振Y3的4脚相连，电容C27另一端分别与电容C26另一端、GND端相连；晶振Y3的2脚分别与电容C28一端、GND端相连，电容C28另一端分别与电阻R33一端、OSC32_IN端相连，电阻R33另一端接晶振Y3的3脚。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C27采用10uF电容，电容C26采用10pF电容，电阻R33采用10R电阻。

作为另一种优选方案，本发明所述BOOT0端分别与电阻R7一端、电阻R10一端相连，电阻R7另一端与接插件P1的1脚相连，接插件P1的2脚分别与+3.3V端、接插件P2的1脚相连，接插件P2的2脚通过电阻R8分别与BOOT1端、电阻R11一端相连，电阻R11另一端分别与GND端、电阻R10另一端相连；

接插件P4的1、2、3、4脚分别与+3.3V端、TMS端、TCK端、GND端对应连接，接插件P4的1脚与4脚之间连接电容C43；

+3.3V端通过电阻R14分别与RESET端、电容C4一端、开关SW10一端相连，电容C4另一端分别与GND端、开关SW10另一端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述P1与P2设置单片机的启动方式，如果将P1两端短接是下面的第二种启动方式，如果将P1和P2都短接是下面的第三种启动方式，P1与P2都不短接为下面的第一种启动方式；

1)BOOT1＝x BOOT0＝0从用户闪存启动，为正常的工作模式；

2)BOOT1＝0 BOOT0＝1从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置；

3)BOOT1＝1 BOOT0＝1从内置SRAM启动，这种模式用于调试。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R7、R8、R10、R11、R14采用10K电阻，电容C43、C4采用0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明REG1117-3.3芯片U5的3脚分别与+5V端、电容C8一端相连，电容C8另一端分别与U5的1脚、电容C6一端、电容C41负极、GND端相连，电容C6另一端分别与+3.3V端、U5的2脚、电容C41正极相连；

接插件P6的1、2、3脚分别与PC11、PC10、GND端对应连接；

接插件P8的1、2、3、4、5脚分别与GND端、PA2端、PA4端、PA3端、+3.3V端对应连接；

接插件P10的1、2、3、4脚分别与+5V端、PA10端、PA9端、GND端对应连接；

接插件P14的1、2、3脚分别与PD2端、PC12端、GND端对应连接；

+3.3V端分别与电容C7的正极、电容C46一端、电容C47一端、电容C17一端、电容C18一端、电容C48一端、电容C20一端、电容C21一端、电容C22一端、电容C23一端、电容C24一端、电容C25一端相连，电容C7的负极、电容C46另一端、电容C47另一端、电容C17另一端、电容C18另一端、电容C48另一端、电容C20另一端、电容C21另一端、电容C22另一端、电容C23另一端、电容C24另一端、电容C25另一端接GND端。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C8采用470uF6.3V电容，电容C6采用0.1uF电容，电容C41采用10V100uF电容；

电容C7采用470uF6.3V电容，电容C46、电容C47、电容C17、电容C18、电容C48、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25采用0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明所述RS485通讯部分采用SP3485芯片U8，U8的1脚接PA3端，U8的2脚分别与PA4端、U8的3脚相连，U8的4脚接PA2端，U8的5脚接GND端，U8的6脚分别与电阻R73一端、电阻R72一端、稳压二极管D1阳极相连，电阻R73另一端接+3.3V端，稳压二极管D1阴极分别与电阻R72另一端、电阻R71一端、U8的7脚相连，电阻R71另一端接GND端，U8的8脚接+3.3V端。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R71、R73采用390R电阻，电阻R72采用120R电阻。

作为另一种优选方案，本发明所述物联网通讯部分包括SIM800C芯片U6，U6的1脚接SIM800_TXD端，U6的2脚接SIM800_RXD端，U6的6脚通过电阻R70接PD0端，U6的8脚接GND端，U6的13脚接GND端，U6的15～18脚分别与SIM_DATA端、SIM_CLK端、SIM_RST端、SIM_VDD端对应连接；U6的19、21脚接GND端；U6的24～27脚分别与USB_BUS端、USB_DP端、USB_DN端、GND端对应连接；U6的28脚通过电容C19接GND端；U6的30、31、33脚接GND端，U6的32脚接接插件J3的1脚，接插件J3的2脚接GND端；

U6的34脚分别与U6的35脚、电容C16一端、电容C15一端、电容C13一端、电容C44一端、稳压二极管ZD1的阴极、电感L1一端相连，电感L1另一端接+4.2V端；U6的37脚分别与U6的36脚、电容C16另一端、电容C15另一端、电容C13另一端、电容C44另一端、稳压二极管ZD1的阳极、GND端相连；

U6的39脚分别与KEY端、NPN三极管Q1的集电极相连，Q1的基极分别与电阻R22一端、电阻R17一端相连，电阻R17另一端接PD3端，电阻R22另一端分别与GND端、Q1的发射极相连；

U6的41脚通过电阻R68与发光二极管E9的阳极相连，发光二极管E9的阴极接GND端；U6的42脚通过电阻R69与PD1端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R70采用1K电阻，电容C19采用0.1uF电容，电容C16、电容C15、电容C13、电容C44分别采用0.01uF电容、0.1uF电容、400uF16V电容、1000uF6V电容，稳压二极管ZD1采用4.3V稳压二极管，电感L1采用100uH电感，Q1采用S8050三极管，电阻R17采用470R电阻，电阻R22采用47K电阻，电阻R68采用1K电阻，电阻R69采用10K电阻。

作为另一种优选方案，本发明所述物联网通讯部分包括U7、SMF05C芯片U16、接插件P24和接插件P9，接插件P24的1、2、3、4分别与GND端、USB_DN端、USB_DP端、USB_BUS端对应连接；

接插件P9的1脚分别与电阻R21一端、PC11端相连，电阻R21另一端接SIM800_TXD端，接插件P9的2脚分别与电阻R23一端、PC10端相连，电阻R23另一端分别与SIM800_RXD端、电阻R24一端相连，电阻R24另一端分别与GND端、接插件P9的3脚相连；

U7的1脚接GND端，U7的2脚分别与SIM_VDD端、电容C55一端、U16的1脚相连，电容C55另一端分别与GND端、U16的2脚，U7的4脚分别与U16的4脚、电阻R20一端相连；

U7的5脚分别与U16的5脚、电阻R19一端相连；

U7的6脚分别与U16的6脚、电阻R18一端相连；

电阻R20另一端分别与电容C49一端、SIM_RST端相连，电容C49另一端接GND端；

电阻R19另一端与电容C53一端相连，电容C53另一端接GND端；

电阻R18另一端分别与电容C54一端、SIM_CLK端相连，电容C54另一端接GND端。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R21、R23采用1K电阻，电阻R24采用5.6K电阻，电容C55采用0.1uF电容，电阻R18、R19、R20采用51R电阻，电容C49、C53、C54采用22pF电容。

作为另一种优选方案，本发明所述继电器部分包括继电器K1和继电器K2，K1的受控端输入A端分别与电容C36一端、K2的受控端常闭B端相连，电容C36另一端通过电阻R35分别与水平方向第一行程开关WL一端相连，WL另一端分别与HX_M-端、K2的受控端常开A端相连；

K1的受控端输入B端分别与电容C30一端、K2的受控端常闭A端、电阻R43一端相连，电容C30另一端通过电阻R36分别与K1的受控端常开B端、HX_M+端、水平方向第二行程开关EL一端相连，EL另一端分别与K2的受控端常开B端、电阻R55一端相连，电阻R55另一端通过电容C37分别与+24V端、K2的受控端输入B端相连，K2的受控端输入A端分别与GND2端、电容C32一端相连，电容C32另一端与电阻R43另一端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述一个水平方向行程开关的位置设置在太阳能电池板在对着正南方向时偏东135度的位置，另一个水平方向行程开关的位置设置在太阳能电池板在对着正南时偏西135度的位置。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C36、C30、C32、C37采用275V0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明所述继电器部分包括继电器K3和继电器K4，K3的受控端输入A端分别与电容C38一端、K4的受控端常闭B端、电阻R60一端相连，电容C38另一端通过电阻R56分别与垂直方向第一行程开关SL一端相连，SL另一端分别与YF_M+端、K4的常开A端相连；

K3的受控端输入B端分别与电容C39一端、K4的受控端常闭A端、电阻R58一端相连，电容C39另一端通过电阻R57分别与K3的受控端常开B端、YF_M-端、垂直方向第二行程开关JL一端相连，JL另一端与K4的受控端常开B端相连，电阻R60另一端通过电容C42分别与+24V端、K4的受控端输入B端相连，K4的受控端输入A端分别与GND2端、电容C40一端相连，电容C40另一端与电阻R58另一端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述两个垂直方向行程开关检测太阳能电池板的仰俯角度极限位置，垂直方向的行程开关设置在与立柱呈5度与80度角的位置，太阳能电池板到达直立极限与立柱夹角5度时，会触碰一个垂直方向行程开关，在太阳能电池板到达平放极限与立柱夹角为80度时，会触碰另一个垂直方向行程开关，此时电机停止工作。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C 38、C 39、C 40、C 42采用275V0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明所述光电耦合部分包括P521芯片U10和U13，U10的1脚通过电阻R37接PA5端，U10的2脚接GND端，U10的4脚分别与二极管D8阴极、+24V端、继电器K1控制端一端相连，K1控制端另一端分别与二极管D8阳极、NPN三极管Q7集电极相连，Q7的基极分别与电阻R38一端、电阻R39一端相连，电阻R38另一端接U10的3脚，电阻R39另一端分别与GND2端、Q7的发射极相连；

U13的1脚通过电阻R40接PA6端，U13的2脚接GND端，U13的4脚分别与二极管D5阴极、+24V端、继电器K2控制端一端相连，K2控制端另一端分别与二极管D5阳极、NPN三极管Q2集电极相连，Q2的基极分别与电阻R41一端、电阻R42一端相连，电阻R41另一端接U13的3脚，电阻R42另一端分别与GND2端、Q2的发射极相连。

作为另一种优选方案，本发明所述R37、R40采用470R电阻，D8、D5采用M7二极管，R38、R41采用4.7K电阻，Q7、Q2采用S8050三极管，R39、R42采用10K电阻。

作为另一种优选方案，本发明所述光电耦合部分包括P521芯片U14和U15，U14的1脚通过电阻R45接PA7端，U14的2脚接GND端，U14的4脚分别与二极管D6阴极、+24V端、继电器K3控制端一端相连，K3控制端另一端分别与二极管D6阳极、NPN三极管Q3集电极相连，Q3的基极分别与电阻R46一端、电阻R47一端相连，电阻R46另一端接U14的3脚，电阻R47另一端分别与GND2端、Q3的发射极相连；

U15的1脚通过电阻R48接PC4端，U15的2脚接GND端，U15的4脚分别与二极管D7阴极、+24V端、继电器K4控制端一端相连，K4控制端另一端分别与二极管D7阳极、NPN三极管Q4集电极相连，Q4的基极分别与电阻R49一端、电阻R50一端相连，电阻R49另一端接U15的3脚，电阻R50另一端分别与GND2端、Q4的发射极相连。

作为另一种优选方案，本发明所述R45、R48采用470R电阻，D6、D7采用M7二极管，R46、R49采用4.7K电阻，Q3、Q4采用S8050三极管，R47、R50采用10K电阻。

作为另一种优选方案，本发明接插件P16的1～6脚分别与WL端、HX_M+端、HX_M+端、HX_M-端、HX_M-端、EL端对应相连；接插件P17的1、2脚分别与YF_M+端、YF_M-端对应相连，接插件P11、P23分别与SL端、JL端对应相连。

作为另一种优选方案，本发明+24V端分别与电容C50一端、C51一端、C52一端相连，电容C50另一端分别与GND2端、C51另一端、C52另一端相连；

GND2端通过电阻R65接发光二极管E8的阴极，E8的阳极接+24V端。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C50、C51采用470uF6.3V电容，C52采用0.1uF电容，电阻R65采用4.7K电阻。

作为另一种优选方案，本发明所述光传感器部分采用MAX44009芯片，MAX44009芯片的1脚接3.3V端，MAX44009芯片的2、3脚接地，MAX44009芯片的4脚分别与INT端、第一4.7K电阻一端相连，第一4.7K电阻另一端接3.3V端；MAX44009芯片的5脚分别与SCL端、第二4.7K电阻一端相连，第二4.7K电阻另一端分别与3.3V端、第三4.7K电阻一端相连，第三4.7K电阻另一端分别与SDA端、MAX44009芯片的6脚相连。

作为另一种优选方案，本发明所述MAX44009芯片设置在光传感器电路板上，光传感器电路板上设置有STM32F103RBT6单片机U20，光传感器电路板上的MAX44009芯片U3的SCL引脚连接U20的25脚，SDA脚连接U20的26脚，光传感器电路板上的MAX44009芯片U4的SCL引脚连接U20的15脚，SDA脚连接U20的14脚，光传感器电路板上的MAX44009芯片U1的SCL引脚连接U20的52脚，SDA脚连接U20的51脚，MAX44009芯片U2的SCL引脚连接U20的37脚，SDA脚连接U20的38脚。

作为另一种优选方案，本发明所述传感器电路板上面的单片机U20与主控板的主单片机U1通过485模块通讯。

作为另一种优选方案，本发明设置四个MAX44009芯片的光传感器电路板上设置有四个垂直竖板，四个垂直竖板首尾连接组成一个正方形框架，每个垂直竖板下端中部外侧设置一个MAX44009芯片。

作为另一种优选方案，本发明所述光传感器电路板和垂直竖板外侧设置玻璃罩。

作为另一种优选方案，本发明还包括无线模块，无线模块的信号传输端口与MCU部分的信号传输端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述无线模块采用LC1278芯片U3，U3的1～7脚分别与PE13端、PE14端、PB11端、PB10端、PE15端、+5V端、GND端对应相连，PB11端、PB10端分别与接插件P5的2、1脚相连，P5的3脚接GND端；+5V端分别与电容C34正极、C35一端相连，电容C34负极分别与C35另一端、GND端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C34采用470uF6.3V电容，C35采用0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明还包括存储器部分，储器部分的信号传输端口与MCU部分的信号传输端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述存储器部分采用24C02芯片U4，U4的1～4脚接GND端，U4的5脚分别与PA0端、电阻R16一端相连，电阻R16另一端分别与电阻R15一端、+3.3V端、电容C5一端、U4的8脚相连，电容C5另一端分别与U4的7脚、GND端相连，U4的6脚分别与PA1端、电阻R15另一端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R15、R16采用4.7K电阻，电容C5采用0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明还包括指示部分，指示部分的控制信号输入端口与MCU部分的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述指示部分包括电阻R1，电阻R1一端接PB15端，电阻R1另一端接发光二极管E1阳极，E1阴极接GND端；电阻R3一端接PB14端，电阻R3另一端接发光二极管E2阳极，E2阴极接GND端；电阻R4一端接PB13端，电阻R4另一端接发光二极管E3阳极，E3阴极接GND端；电阻R6一端接PB12端，电阻R6另一端接发光二极管E4阳极，E4阴极接GND端；电阻R9一端接PE12端，电阻R8另一端接发光二极管E5阳极，E5阴极接GND端；电阻R12一端接PE11端，电阻R12另一端接发光二极管E6阳极，E6阴极接GND端。

作为另一种优选方案，本发明所述E1在单片机的软件程序走一个循环时亮一下；E2在旋转电机向东调整时亮；E3在旋转电机向西调整时亮；E4在仰俯电机向下工作时亮；E5可在仰俯电机向上工作时亮；E6可在开定时器喂狗时亮。

作为另一种优选方案，本发明所述MCU正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给WDT清零；如果超过规定的时间不喂狗，WDT定时超过，给出一个复位信号到MCU，让MCU复位，防止MCU死机。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R1、R3、R4、R6、R9、R12采用1K电阻。

作为另一种优选方案，本发明还包括键盘矩阵部分，键盘矩阵部分的控制信号输出端口与MCU部分的控制信号输入端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述键盘矩阵部分包括电阻R2，电阻R2一端接+3.3V端，电阻R2另一端通过按键开关SW1接PG12端；

电阻R5一端接+3.3V端，电阻R5另一端通过按键开关SW2接PG9端；

电阻R13一端接+3.3V端，电阻R13另一端通过按键开关SW11接PG11端；

电阻R44一端接+3.3V端，电阻R44另一端通过按键开关SW4接PG13端；

电阻R54一端接+3.3V端，电阻R54另一端通过按键开关SW5接PG15端；

电阻R59一端接+3.3V端，电阻R59另一端通过按键开关SW12接PB9端；

电阻R61一端接+3.3V端，电阻R61另一端通过按键开关SW7接PG14端；

电阻R66一端接+3.3V端，电阻R66另一端通过按键开关SW8接PG10端；

电阻R67一端接+3.3V端，电阻R67另一端通过按键开关SW13接PB4端。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R2、R5、R13、R44、R54、R59、R61、R66、R67采用1K电阻。

作为另一种优选方案，本发明所述脉冲捕获部分包括P521芯片U9、U11，U9的4脚通过电阻R25接+5V端，U9的3脚分别与电阻R28一端、PB0端相连，电阻R28另一端接GND端；U9的1脚通过电阻R26接Pulse_HX端，U9的2脚通过电阻R27接GND端；

U11的4脚通过电阻R29接+5V端，U11的3脚分别与电阻R32一端、PB8端相连，电阻R32另一端接GND端；U11的1脚通过电阻R30接Pulse_YF端，U11的2脚通过电阻R31接GND端；

接插件P13的1、2脚分别与Pulse_HX端、GND端相连，接插件P12的1～4脚分别与+12V端、Pulse_YF端、Pulse_HX端、GND端相连，接插件P15的1、2脚分别与Pulse_YF端、GND端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R25、R29采用1K电阻，电阻R28、R32采用2K电阻。

作为另一种优选方案，本发明还包括蜂鸣器报警部分，蜂鸣器报警部分的控制信号输入端口与MCU部分的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述蜂鸣器报警部分包括三极管Q6，Q6的集电极接蜂鸣器B1的负极，B1的正极接+5V端，Q6的发射极分别与GND端、电阻R64一端相连，电阻R64另一端分别与Q6的基极、电阻R63一端相连，电阻R63另一端接PE6端。

作为另一种优选方案，本发明所述Q6采用S8050三极管，R64采用47K电阻，R63采用470R电阻。

作为另一种优选方案，本发明还包括显示部分，显示部分的显示信号输入端口与MCU部分的显示信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述显示部分采用FY1602A芯片DP1，DP1的1、2脚分别与GND端、+3.3V端对应相连，DP1的3脚分别与电阻R51一端、电阻R34一端相连，电阻R51另一端接+3.3V端，电阻R34另一端接GND端；

DP1的4～15脚分别与PC9端、PC8端、PC7端、PD8端、PD9端、PD10端、PD11端、PD12端、PD13端、PD14端、PD15端、+3.3V端对应相连；

DP1的16脚接NPN三极管Q5集电极，Q5基极分别与电阻R52一端、电阻R53一端相连，电阻R52另一端接PC6端，电阻R53另一端分别与GND端、Q5的发射极相连；

+3.3V端通过电容C33接GND端。

作为另一种优选方案，本发明所述电阻R51采用10K电阻，电阻R34采用1.5K电阻，电阻R52采用470R电阻，电阻R53采用47K电阻，电容C33采用0.1uF电容。

作为另一种优选方案，本发明所述旋转电机采用回转减速电机。

作为另一种优选方案，本发明所述立柱下端设置有拨片9，拨片9与设置在旋转电机主体外壁上的水平方向行程开关相配合，限定太阳能电池板的转动角度。

作为另一种优选方案，本发明所述立柱下端与支架横梁两端之间、立柱下端与后支架后端之间、后支架后端与支架横梁两端之间均设置有加强筋。

作为另一种优选方案，本发明所述支架横梁通过耳板与太阳能电池板面支撑框相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电机设置在三角柱上端，三角柱的相连支脚之间设置有呈倾斜Z字形布置的加强筋。

作为另一种优选方案，本发明所述按键开关SW4长按换工作模式，按键SW1长按切换复位模式，按键SW2配合按键SW1、SW4设置时间，按键SW12控制旋转电机顺时针旋转，按键SW13控制旋转电机逆时针旋转，按键SW5控制旋转电机停转，按键SW11控制仰俯电机伸缩杆缩回，按键SW13控制仰俯伸缩杆伸出，按键SW7控制仰俯电机停止，按键SW10控制系统重启。

作为另一种优选方案，本发明所述按键采用四脚轻触按键。

作为另一种优选方案，本发明单片机通过光光传感器部分获得光照度的值，单片机从FLASH中读取出东限位角度，度数默认值是360，如果光传感器采集到的值不是360，进行追日程序；

如果采集到的值是360，根据485接收的光传感器数据对准太阳；

如果位于上面的光传感器采集到的数据比位于下面的光传感器高，单片机控制仰俯电机收缩，使太阳能电池板放平；如果位于上面的光传感器采集到的数据比位于下面的光传感器低，单片机控制仰俯电机伸缩，使太阳能电池板立起；

如果靠东侧的光传感器采集到的数据比靠西侧的光传感器高，单片机控制旋转电机，使太阳能电池板向东旋转。

作为另一种优选方案，本发明对准太阳20次后，单片机驱动旋转电机向东转，转的过程定时器记录霍尔脉冲，触碰限位开关，旋转电机停止旋转，此时通过得到的霍尔脉冲计算当前角度，之后根据光传感器采集的数据追日；

作为另一种优选方案，本发明单片机驱动旋转电机向西转，如果光传感器回复的数据显示仰俯角的角度不同，单片机控制仰俯电机伸出杆伸出或缩回。

作为另一种优选方案，本发明太阳能电池板每天凌晨三点回到东限位。

其次，本发明所述旋转电机采用81脉冲对应角度为一度。

另外，本发明调整仰俯电机的途中想停止仰俯电机工作，按下SW7按键之后，PG14引脚输入信号到单片机，此时K3、K4继电器全断开，电机停止工作；SW12按下之后，PB9引脚输入信号到单片机，单片机PA5引脚就会输出命令，此时旋转电机向西转；SW13按下之后，PB4引脚输入信号到单片机，单片机PA6引脚就会输出命令，此时旋转电机向东转；如果调整仰俯电机的途中想停止旋转电机工作，按下SW5按键之后，PG15引脚输入信号到单片机，此时K1、K2继电器全断开，电机停止工作。

本发明有益效果。

本发明通过各部分的相互配合，可使太阳能电池板跟随太阳照射方向，使太阳能得以充分利用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1、2、3是本发明MCU部分电路原理图。

图4是本发明无线模块和存储器部分电路原理图。

图5是本发明键盘矩阵部分电路原理图。

图6是本发明脉冲捕获部分电路原理图。

图7是本发明物联网通讯部分电路原理图。

图8是本发明显示部分电路原理图。

图9是本发明电源部分电路原理图。

图10是本发明蜂鸣器报警部分电路原理图。

图11是本发明RS485通讯部分电路原理图。

图12、13、14是本发明电机控制部分电路原理图。

图15是本发明结构示意图。

图16是本发明后视图。

图17是本发明支架横梁、立柱相关部分结构示意图。

图18是本发明三角柱俯视图。

图19是本发明光传感器设置结构图。

图20是本发明光传感器部分电路原理图。

图21是本发明光传感器电路板上485模块电路原理图。

图中，1为三角柱、2为加强筋、3为旋转电机、4为加强筋、5为仰俯电机、6为后支架、7为支架横梁、8为太阳能电池板、9为拨片、10为立柱、11为耳板、12为MAX44009芯片、13为电路板、14为垂直竖板。

具体实施方式

如图所示，本发明包括电源部分、MCU部分、RS485通讯部分、电机控制部分、光传感器部分和脉冲捕获部分，MCU部分的信号传输端口与RS485通讯部分的信号传输端口相连，MCU部分的控制信号输出端口与电机控制部分的控制信号输入端口相连，MCU部分的检测信号输入端口分别与光传感器部分的检测信号输出端口、脉冲捕获部分的测信号输出端口相连，电源部分的电能输出端口分别与MCU部分的电能输入端口、RS485通讯部分的电能输入端口、电机控制部分的电能输入端口、光传感器部分的电能输入端口和脉冲捕获部分的电能输入端口相连。

还包括物联网通讯部分，物联网通讯部分的信号传输端口与MCU部分的信号传输端口相连。

所述电源部分包括IRM-15-12芯片U12和LM2576-5.0芯片U2，U2的1脚分别与+12V端、电容C1正极相连，电容C1负极分别与GND端、U2的3脚、U2的5脚、二极管D2的阳极、电容C2的负极、电容C3的负极相连，二极管D2的阴极分别与U2的2脚、电感L3一端相连，电感L3另一端分别与电容C2的正极、U2的4脚、+5V端、电容C3的正极相连；

+24V(可采用明纬开关电源220V输入24V输出，24V电压给仰俯电机和旋转电机供电)端接P18端，GND2端接P19端；

P20和P21为焊接点，用来220V输入，通过明纬电源模块转换为12V输出。

所述电容C1采用470uF16V电容，二极管D2采用SS34二极管，电容C2采用470uF6.3V电容，电容C3采用0.1uF电容；

电阻R62采用4.7K电阻，保险丝F1采用5A16V保险丝，电容C29采用470uF16V电容，电容C31采用0.1uF电容。C29电解电容，有极性，对交流电不起作用，对不平滑的直流电滤波，使之趋于平滑。利用电容的充放电特性使得输出的脉动波形更加平稳。C31在高频条件下容抗比较小，高频干扰信号可以通过小电容接地(相当于一个低通滤波器)，这样可以减少高频干扰对后面用电器的影响。C1可防止在输入端出现大的瞬态电压。L1是储能电感，与电容一起用在输出滤波电路上，平滑电流。C2可防止出现大的瞬态电压。

所述MCU部分采用STM32F103ZET6芯片U1，U1的34～43脚分别与PA0～PA7端对应连接，U1的100～110脚分别与PA8～PA12端、TMS端、TCK端、PA15端对应连接，U1的46～48脚分别与PB0端、PB1端、BOOT1端对应连接，U1的133～140脚分别与PB3～PB9端对应连接，U1的69、70脚分别与PB10、PB11端对应连接，U1的73～76脚分别与PB12～PB15端对应连接，U1的26～29脚分别与PC0～PC3端对应连接，U1的44、45脚分别与PC4、PC5端对应连接，U1的96～99脚分别与PC6～PC9端对应连接，U1的111～113脚分别与PC10～PC12端对应连接，U1的7脚接PC13端；

U1的25脚接RESET端；

U1的6脚分别与电容C11一端、二极管D4阴极、二极管D3阴极相连，电容C11另一端接GND端，二极管D4阳极接P3端(P3端与电池座相连，如果电路板断电了，电池可以继续给单片机时钟供电，防止时间错误)，二极管D3阳极接+3.3V端；

所述晶振Y1采用32.768KHz晶振，电容C9和C10采用10pF电容，电容C14采用1uF电容，晶振Y2采用8MHz晶振，电容C45和C12采用20pF电容，电容C11采用0.1uF电容，二极管D3、D4采用1N4148二极管。电容C9和C10可保证晶振输出的震荡频率更加稳定。

所述+3.3V端通过电感L2分别与电容C27一端、电容C26一端、晶振Y3(可采用CRYSTAL OSCILLATOR32.768K晶振)的4脚相连，电容C27另一端分别与电容C26另一端、GND端相连；晶振Y3的2脚分别与电容C28一端、GND端相连，电容C28另一端分别与电阻R33一端、OSC32_IN端相连，电阻R33另一端接晶振Y3的3脚。

所述电容C27采用10uF电容，电容C26采用10pF电容，电阻R33采用10R电阻。

所述BOOT0端分别与电阻R7一端、电阻R10一端相连，电阻R7另一端与接插件P1的1脚相连，接插件P1的2脚分别与+3.3V端、接插件P2的1脚相连，接插件P2的2脚通过电阻R8分别与BOOT1端、电阻R11一端相连，电阻R11另一端分别与GND端、电阻R10另一端相连；

P1与P2可设置单片机的启动方式，如果将P1两端短接是下面的第二种启动方式，如果将P1和P2都短接是下面的第三种启动方式，P1与P2都不短接为下面的第一种启动方式。

1、BOOT1＝x BOOT0＝0从用户闪存启动，为正常的工作模式。

2、BOOT1＝0 BOOT0＝1从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置。

3、BOOT1＝1 BOOT0＝1从内置SRAM启动，这种模式用于调试。

接插件P4(调试接口)的1、2、3、4脚分别与+3.3V端、TMS端、TCK端、GND端对应连接，接插件P4的1脚与4脚之间连接电容C43；

当RESET引脚被拉低产生外部复位时，产生复位脉冲，从而使系统复位。

所述电阻R7、R8、R10、R11、R14采用10K电阻，电容C43、C4采用0.1uF电容。

REG1117-3.3芯片U5的3脚分别与+5V端、电容C8一端相连，电容C8另一端分别与U5的1脚、电容C6一端、电容C41负极、GND端相连，电容C6另一端分别与+3.3V端、U5的2脚、电容C41正极相连；

接插件P6(设置P6方便调试)的1、2、3脚分别与PC11、PC10、GND端对应连接；

接插件P8(GND端、PA2端、PA4端、PA3端、+3.3V端经过P8与RS485模块相连接，P8是引出排针，方便调试)的1、2、3、4、5脚分别与GND端、PA2端、PA4端、PA3端、+3.3V端对应连接；

接插件P14(设置P14，方便调试)的1、2、3脚分别与PD2端、PC12端、GND端对应连接；

+3.3V端分别与电容C7的正极、电容C46一端、电容C47一端、电容C17一端、电容C18一端、电容C48一端、电容C20一端、电容C21一端、电容C22一端、电容C23一端、电容C24一端、电容C25一端相连，电容C7的负极、电容C46另一端、电容C47另一端、电容C17另一端、电容C18另一端、电容C48另一端、电容C20另一端、电容C21另一端、电容C22另一端、电容C23另一端、电容C24另一端、电容C25另一端接GND端。+3.3V的电源从这里接入，其中电容起到滤波的作用。

通过AMS1117芯片将5V转换成3.3V，MUC芯片、LCD屏幕、485模块等皆由3.3V供电。

C8可防止在输入端出现大的瞬态电压。

C6可防止在输出端出现大的瞬态电压，C41用来输出滤波以及提高环路的稳定性。

所述电容C8采用470uF6.3V电容，电容C6采用0.1uF电容，电容C41采用10V100uF电容；

所述RS485通讯部分采用SP3485芯片U8，U8的1脚接PA3端，U8的2脚分别与PA4端、U8的3脚相连，U8的4脚接PA2端，U8的5脚接GND端，U8的6脚分别与电阻R73一端、电阻R72一端、稳压二极管D1阳极相连，电阻R73另一端接+3.3V端，稳压二极管D1阴极分别与电阻R72另一端、电阻R71一端、U8的7脚相连，电阻R71另一端接GND端，U8的8脚接+3.3V端。

主控板和传感器采用485通讯，单片机发出查询命令，传感器收到查询命令后，会将传感器采集到的光强度数据回传给单片机。

在RS485电路中,2脚接单片机的GPIO,当RE/DE为低电平时，发送禁止，接收有效，RE/DE为高电平时，则发送有效，接收截止。1脚和4脚接单片机的串口通讯引脚。上拉电阻R73和下拉电阻R71，用于保证无连接的SP3485芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，提高RS485节点与网络的可靠性。由于应用中通信载体是双绞线，它的特性阻抗为120Ω左右，所以线路设计时，在RS-485传输线的始端和末端各应接1只120Ω的匹配电阻(如图中R72)，以减少线路上传输信号的反射。

所述电阻R71、R73采用390R电阻，电阻R72采用120R电阻。

所述物联网通讯部分包括SIM800C芯片U6，U6的1脚接SIM800_TXD端，U6的2脚接SIM800_RXD端，U6的6脚通过电阻R70接PD0端，U6的8脚接GND端，U6的13脚接GND端，U6的15～18脚分别与SIM_DATA端、SIM_CLK端、SIM_RST端、SIM_VDD端对应连接；U6的19、21脚接GND端；U6的24～27脚分别与USB_BUS端、USB_DP端、USB_DN端、GND端对应连接；U6的28脚通过电容C19接GND端；U6的30、31、33脚接GND端，U6的32脚接接插件J3(天线接头)的1脚，接插件J3的2脚接GND端；

所述电阻R70采用1K电阻，电容C19采用0.1uF电容，电容C16、电容C15、电容C13、电容C44分别采用0.01uF电容、0.1uF电容、400uF16V电容、1000uF6V电容，稳压二极管ZD1采用4.3V稳压二极管，电感L1采用100uH电感，Q1采用S8050三极管，电阻R17采用470R电阻，电阻R22采用47K电阻，电阻R68采用1K电阻，电阻R69采用10K电阻。

SIM800C芯片可以插入SIM卡连接网络，以此来连接服务器,上传数据。

模块VBAT的电压输入4.2V，模块以最大功率发射时，电流峰值瞬间最高可达到2A，导致在VBAT上有较大的电压跌落，在靠近VBAT使用电容C15稳压，再与陶瓷电容C19配合去除高频干扰。齐纳二极管ZD1与电感L1防止浪涌对芯片的损坏。

PWRKEY引脚控制SIM800C芯片是否工作，单片机的PD3引脚经过三极管将信号放大后，连通PWRKEY，是否开机由PD3输出的高低电平决定。

用户通过拉低PWRKEY引脚至少1.2秒然后释放，使模块开机。

用户可以通过把PWRKEY信号拉低1.5秒用来关机,拉低时间超过33秒模块重新开机。

所述物联网通讯部分包括U7(U7是SIM卡的卡槽，用来插SIM卡)、SMF05C芯片U16、接插件P24和接插件P9，接插件P24(P24可用于给SIM800C芯片升级)的1、2、3、4分别与GND端、USB_DN端、USB_DP端、USB_BUS端对应连接；

U7的5脚分别与U16的5脚、电阻R19一端相连；

U7的6脚分别与U16的6脚、电阻R18一端相连；

电阻R19另一端与电容C53一端相连，电容C53另一端接GND端；

所述电阻R21、R23采用1K电阻，电阻R24采用5.6K电阻，电容C55采用0.1uF电容，电阻R18、R19、R20采用51R电阻，电容C49、C53、C54采用22pF电容。

所述电机控制部分包括继电器部分和光电耦合部分，继电器部分的控制信号输入端口与光电耦合部分的控制信号输出端口相连，光电耦合部分的控制信号输入端口与MCU部分的控制信号输出端口相连，继电器部分的控制信号输出端口与电机的控制信号输入端口相连。

所述继电器部分包括继电器K1和继电器K2，K1的受控端输入A端分别与电容C36一端、K2的受控端常闭B端相连，电容C36另一端通过电阻R35分别与水平方向第一行程开关(两个水平方向行程开关检测太阳能电池板东西向的极限位置)WL一端相连，WL另一端分别与HX_M-端、K2的受控端常开A端相连；

东侧行程开关(一个水平方向行程开关)的位置可设置在太阳能电池板在对着正南方向时偏东135度的位置，西侧行程开关(另一个水平方向行程开关)的位置可设置在太阳能电池板在对着正南时偏西135度的位置。

所述电容C36、C30、C32、C37采用275V0.1uF电容。

所述继电器部分包括继电器K3和继电器K4，K3的受控端输入A端分别与电容C38一端、K4的受控端常闭B端、电阻R60一端相连，电容C38另一端通过电阻R56分别与垂直方向第一行程开关(两个垂直方向的行程开关检测太阳能电池板的仰俯角度极限位置，垂直方向的行程开关在与立柱5度与80度的位置，太阳能电池板完全直立与立柱夹角5度时，会触碰行程开关，防止碰到支柱憋坏电机，在与立柱夹角为80度时会触碰另一个行程开关，此时电机停止工作，起到保护作用)SL一端相连，SL另一端分别与YF_M+端、K4的常开A端相连；

所述电容C 38、C 39、C 40、C 42采用275V0.1uF电容。

所述光电耦合部分包括P521芯片U10和U13，U10的1脚通过电阻R37接PA5端，U10的2脚接GND端，U10的4脚分别与二极管D8阴极、+24V端、继电器K1控制端一端相连，K1控制端另一端分别与二极管D8阳极、NPN三极管Q7集电极相连，Q7的基极分别与电阻R38一端、电阻R39一端相连，电阻R38另一端接U10的3脚，电阻R39另一端分别与GND2端、Q7的发射极相连；

所述R37、R40采用470R电阻，D8、D5采用M7二极管，R38、R41采用4.7K电阻，Q7、Q2采用S8050三极管，R39、R42采用10K电阻。

所述光电耦合部分包括P521芯片U14和U15，U14的1脚通过电阻R45接PA7端，U14的2脚接GND端，U14的4脚分别与二极管D6阴极、+24V端、继电器K3控制端一端相连，K3控制端另一端分别与二极管D6阳极、NPN三极管Q3集电极相连，Q3的基极分别与电阻R46一端、电阻R47一端相连，电阻R46另一端接U14的3脚，电阻R47另一端分别与GND2端、Q3的发射极相连；

所述R45、R48采用470R电阻，D6、D7采用M7二极管，R46、R49采用4.7K电阻，Q3、Q4采用S8050三极管，R47、R50采用10K电阻。

接插件P16的1～6脚分别与WL端、HX_M+端、HX_M+端、HX_M-端、HX_M-端、EL端对应相连；接插件P17的1、2脚分别与YF_M+端、YF_M-端对应相连，接插件P11、P23分别与SL端、JL端对应相连。

+24V端分别与电容C50一端、C51一端、C52一端相连，电容C50另一端分别与GND2端、C51另一端、C52另一端相连；

GND2端通过电阻R65接发光二极管E8的阴极，E8的阳极接+24V端。

所述电容C50、C51采用470uF6.3V电容，C52采用0.1uF电容，电阻R65采用4.7K电阻。

如图13所示，两个继电器互锁的方式来实现仰俯电机换向。继电器互锁是指A开关首先吸合工作时，能够切断B开关的控制回路，使B开关不能正常吸合，而反之B开关首先工作时，同时切断A开关的控制回路，使其不能正常工作吸合。

继电器K3的控制线路通过继电器K4的常闭触头。继电器K4的控制线路通过继电器K3的常闭触头。把两个继电器的常闭触点互相串接在对方的线圈电路中，保证同一时间只能有一个继电器工作。

同理，两个继电器互锁的方式实现航向角电机换向。其中WL和EL为水平方向的行程开关。

所述光传感器部分采用MAX44009芯片(光传感器在固定太阳能电池板的架子上，与太阳能电池板同步转动。光传感器对准太阳了，太阳能电池板也就对准了)，MAX44009芯片的1脚接3.3V端，MAX44009芯片的2、3脚接地，MAX44009芯片的4脚分别与INT端、第一4.7K电阻一端相连，第一4.7K电阻另一端接3.3V端；MAX44009芯片的5脚分别与SCL端、第二4.7K电阻一端相连，第二4.7K电阻另一端分别与3.3V端、第三4.7K电阻一端相连，第三4.7K电阻另一端分别与SDA端、MAX44009芯片的6脚相连。

如图20所示，光传感器电路板上设置有STM32F103RBT6单片机U20。光传感器电路板上的U3(MAX44009芯片)的SCL引脚连接U20的25脚，SDA脚连接U20的26脚，通讯方式是IIC通讯(I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。当SCL保持“高”时，SDA由“高”变为“低”为开始条件；当SCL保持“高”且SDA由“低”变为“高”时为停止条件。开始和停止条件均由主控制器产生。光传感器电路板上的U4(MAX44009芯片)的SCL引脚连接U20的15脚，SDA脚连接U20的14脚。单片机U1会根据MAX44009芯片U3与MAX44009芯片U4采集的数据用来调整仰俯电机。光传感器电路板上的U1(MAX44009芯片)的SCL引脚连接U20的52脚，SDA脚连接U20的51脚，MAX44009芯片U2的SCL引脚连接U20的37脚，SDA脚连接U20的38脚。单片机U1会根据MAX44009芯片U1与MAX44009芯片U2采集的数据用来调整旋转电机。

传感器电路板上面的单片机U20与主控板的主单片机U1通讯方式是485通讯。图21是传感器电路板上面的485模块，原理与主控板的485模块相同。

设置四个MAX44009芯片的光传感器电路板上设置有四个垂直竖板，四个垂直竖板首尾连接组成一个正方形框架，每个垂直竖板下端中部外侧设置一个MAX44009芯片。相对着的两个MAX44009芯片被竖板挡着，相对的两个MAX44009传感器采集到的光强度相似就证明正对着太阳。

光传感器电路板和垂直竖板外侧可设置玻璃罩，防尘、雨。

这四个光学传感器分布东西南北四个方向，以IIC通讯方式将采集到的数据传给处理器STM32F103RBT6，RBT6处理器再通过RS485模块将数据传输给主控板的CPU。

对应的两个MAX44009传感器(东与西，南与北)采集到的数值相差20流明以上时，太阳能电池板向流明高的一侧旋转，直至正对太阳。为防止电机磨损，单片机10分钟发出一次查询命令，10分钟调整一次角度。

还包括无线模块，无线模块的信号传输端口与MCU部分的信号传输端口相连。

所述无线模块(可用于主单片机与光传感器电路板上单片机的通讯，光传感器电路板上相应于该无线模块设置另一无线模块)采用LC1278芯片U3，U3的1～7脚分别与PE13端、PE14端、PB11端、PB10端、PE15端、+5V端、GND端对应相连，PB11端、PB10端分别与接插件P5的2、1脚相连，P5的3脚接GND端；+5V端分别与电容C34正极、C35一端相连，电容C34负极分别与C35另一端、GND端相连。

所述电容C34采用470uF6.3V电容，C35采用0.1uF电容。

还包括存储器部分，储器部分的信号传输端口与MCU部分的信号传输端口相连。

所述存储器部分采用24C02芯片U4，U4的1～4脚接GND端，U4的5脚分别与PA0端、电阻R16一端相连，电阻R16另一端分别与电阻R15一端、+3.3V端、电容C5一端、U4的8脚相连，电容C5另一端分别与U4的7脚、GND端相连，U4的6脚分别与PA1端、电阻R15另一端相连。

所述电阻R15、R16采用4.7K电阻，电容C5采用0.1uF电容。

还包括指示部分，指示部分的控制信号输入端口与MCU部分的控制信号输出端口相连。

所述指示部分包括电阻R1，电阻R1一端接PB15端，电阻R1另一端接发光二极管E1阳极，E1阴极接GND端；电阻R3一端接PB14端，电阻R3另一端接发光二极管E2阳极，E2阴极接GND端；电阻R4一端接PB13端，电阻R4另一端接发光二极管E3阳极，E3阴极接GND端；电阻R6一端接PB12端，电阻R6另一端接发光二极管E4阳极，E4阴极接GND端；电阻R9一端接PE12端，电阻R8另一端接发光二极管E5阳极，E5阴极接GND端；电阻R12一端接PE11端，电阻R12另一端接发光二极管E6阳极，E6阴极接GND端。

E1可在单片机的软件程序走一个循环时亮一下。E2可在旋转电机向东调整时亮。E3可在旋转电机向西调整时亮。E4可在仰俯电机向下工作(使太阳能电池板直立，与立柱夹角趋近5度)时亮。E5可在仰俯电机向上工作(使太阳能电池板水平，与立柱夹角趋近80度)时亮。E6可在开定时器喂狗时亮。

MCU正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给WDT(看门狗定时器)清零。如果超过规定的时间不喂狗(一般在程序跑飞时)，WDT定时超过，给出一个复位信号到MCU，让MCU复位，防止MCU死机。看门狗需要在规定时间内喂狗，这里所说的“规定时间”就是看门狗定时器计数溢出时间，即一旦到达计数阈值，看门狗就会产生复位信号。MCU必须在这个周期内对这个定时器进行清零处理，让看门狗定时器重新计数，防止看门狗产生复位信号。

所述电阻R1、R3、R4、R6、R9、R12采用1K电阻。

还包括键盘矩阵部分，键盘矩阵部分的控制信号输出端口与MCU部分的控制信号输入端口相连。

所述键盘矩阵部分包括电阻R2，电阻R2一端接+3.3V端，电阻R2另一端通过按键开关SW1接PG12端；

电阻R5一端接+3.3V端，电阻R5另一端通过按键开关SW2接PG9端；

所述电阻R2、R5、R13、R44、R54、R59、R61、R66、R67采用1K电阻。

所述脉冲捕获部分包括P521芯片U9、U11，U9的4脚通过电阻R25接+5V端，U9的3脚分别与电阻R28一端、PB0端相连，电阻R28另一端接GND端；U9的1脚通过电阻R26接Pulse_HX端(Pulse_HX端通过P12接旋转电机的霍尔脉冲信号，还有电机的霍尔供电+12V和地)，U9的2脚通过电阻R27接GND端；

U11的4脚通过电阻R29接+5V端，U11的3脚分别与电阻R32一端、PB8端相连，电阻R32另一端接GND端；U11的1脚通过电阻R30接Pulse_YF端(Pulse_YF与仰俯电机的脉冲反馈信号输出端口相连)，U11的2脚通过电阻R31接GND端；

接插件P13的1、2脚分别与Pulse_HX端、GND端相连，接插件P12的1～4脚分别与+12V端、Pulse_YF端、Pulse_HX端、GND端相连，接插件P15的1、2脚分别与Pulse_YF端、GND端相连。设置P13与P15，方便串口调试。

仰俯电机可采用Antuator的ST01型电机，旋转电机可采用90ZYG系列直流减速电机。

所述电阻R25、R29采用1K电阻，电阻R28、R32采用2K电阻。

还包括蜂鸣器报警部分，蜂鸣器报警部分的控制信号输入端口与MCU部分的控制信号输出端口相连。

所述蜂鸣器报警部分(上电按SW4键后，可设置蜂鸣器响2S，提示开始追日)包括三极管Q6，Q6的集电极接蜂鸣器B1的负极，B1的正极接+5V端，Q6的发射极分别与GND端、电阻R64一端相连，电阻R64另一端分别与Q6的基极、电阻R63一端相连，电阻R63另一端接PE6端。

所述Q6采用S8050三极管，R64采用47K电阻，R63采用470R电阻。

还包括显示部分，显示部分的显示信号输入端口与MCU部分的显示信号输出端口相连。

所述显示部分采用FY1602A芯片DP1，DP1的1、2脚分别与GND端、+3.3V端对应相连，DP1的3脚分别与电阻R51一端、电阻R34一端相连，电阻R51另一端接+3.3V端，电阻R34另一端接GND端；

+3.3V端通过电容C33接GND端。

所述电阻R51采用10K电阻，电阻R34采用1.5K电阻，电阻R52采用470R电阻，电阻R53采用47K电阻，电容C33采用0.1uF电容。

包括太阳能电池板，太阳能电池板后侧中部设置有支架横梁，支架横梁下端中部与立柱上端相连，立柱下端与竖向旋转电机上端的输出轴相连，支架横梁中部具有向后侧延伸的后支架，后支架后端设置有向前上倾斜的电动推杆仰俯电机，电动推杆仰俯电机前上端伸缩杆与太阳能电池板后面上部轴接。

所述旋转电机采用回转减速电机。

所述立柱下端设置有拨片9，拨片9与设置在旋转电机主体外壁上的水平方向行程开关相配合，限定太阳能电池板的转动角度。

所述立柱下端与支架横梁两端之间、立柱下端与后支架后端之间、后支架后端与支架横梁两端之间均设置有加强筋。

所述支架横梁通过耳板与太阳能电池板面支撑框相连。

所述电机设置在三角柱上端，三角柱的相连支脚之间设置有呈倾斜Z字形布置的加强筋。

所述按键开关SW4长按换工作模式，按键SW1长按切换复位模式，按键SW2配合按键SW1、SW4设置时间，按键SW12控制旋转电机顺时针旋转，按键SW13控制旋转电机逆时针旋转，按键SW5控制旋转电机停转，按键SW11控制仰俯电机伸缩杆缩回，按键SW13控制仰俯伸缩杆伸出，按键SW7控制仰俯电机停止，按键SW10控制系统重启。

所述按键采用四脚轻触按键。

单片机通过光光传感器部分获得光照度的值，单片机从FLASH中读取出东限位角度，度数默认值是360，如果光传感器采集到的值不是360，进行追日程序；

对准太阳20次后，单片机驱动旋转电机向东转，转的过程定时器(单片机内部自带)记录霍尔脉冲，触碰限位开关，旋转电机停止旋转，此时通过得到的霍尔脉冲计算当前角度，之后根据光传感器采集的数据追日；

单片机驱动旋转电机向西转(通过电机东转西转来调整太阳能电池板的朝向，对准太阳20次之后，回到东限位(大致南偏东135度的行程开关)，这个过程记录霍尔脉冲，算出具体转了多少度，记录在单片机的FLASH内，这个角度就是东限位的角度。对准20次可显著减小误差)，如果光传感器回复的数据显示仰俯角的角度不同(两个相对的光传感器，因为有垂直竖板挡着，如果没有对准太阳，光传感器采集到的光强度就不一致，单片机就会发出信号到光耦，光耦连通电机向强度高的那一侧调整)，单片机控制仰俯电机伸出杆伸出或缩回。

太阳能电池板每天凌晨三点回到东限位。

所述旋转电机采用81脉冲对应角度为一度。

调整仰俯电机的途中想停止仰俯电机工作，按下SW7按键之后，PG14引脚输入信号到单片机，此时K3、K4继电器全断开，电机停止工作；SW12按下之后，PB9引脚输入信号到单片机，单片机PA5引脚就会输出命令，此时旋转电机向西转；SW13按下之后，PB4引脚输入信号到单片机，单片机PA6引脚就会输出命令，此时旋转电机向东转；如果调整仰俯电机的途中想停止旋转电机工作，按下SW5按键之后，PG15引脚输入信号到单片机，此时K1、K2继电器全断开，电机停止工作。

图12、13中K1A为继电器K1控制端，K1B为继电器K1受控端，K2、K3、K4也相同。

继电器K1、K2、K3、K4可采用HH62P正启JQX-13F中间继电器。

刚上电或按“重启”按钮时，可设置180S手动控制时间。按SW4按钮可跳过180S直接进行自动追日模式，此时显示屏可显示Working。

SW10(重启)按键的引脚连接单片机的RESET，当重启键按下后，单片机采用电源复位的方式，RST引脚被拉低产生外部复位，产生复位脉冲，从而使系统复位。

按SW1可进行超级复位。常规复位是每天凌晨4点旋转电机向东转，太阳能电池板回到东限位，这样会每天校准一次，防止有误差。超级复位是在不知道东限位(东侧的行程开关)角度的情况下，通过光传感器传回的数据使太阳能电池板对准太阳，调整20次后向东旋转，记霍尔脉冲算出东限位角度，然后再复位。

单片机的PA2和PA3(串口2)连接RS485的RX、TX(4脚与1脚)两个引脚，RS485的A、B(6脚与7脚)连接传感器的A、B。通过485通讯，单片机会获得光照度的值，此时单片机从FLASH中读取出东限位角度，度数默认值是360，如果传感器采集到的值不是360，那么证明超级复位已经完事，正常追日就好。如果是360证明CPU第一次工作，FLASH(24C02芯片)有保存东限位角度，根据485接收的光传感器数据对准太阳。

对准20次后，CPU的PA6引脚输出来驱动光耦U13。光耦U13的输出接继电器K2，继电器K2吸合，旋转电机向东转，转的过程定时器通过单片机的PB0引脚记录霍尔脉冲，触碰东限位开关EL使继电器K2断开，电机停止旋转，此时通过得到的霍尔脉冲计算当前角度。之后根据光传感器采集的数据追日，电机是81脉冲为一度，假如采集到的霍尔脉冲数为14175，那么此时的角度就是14175÷81＝175度。

向西转单片机的PA5输出控制光耦，光耦隔离加放大的信号控制继电器K1，K1吸合旋转电机向西旋转，如果光传感器回复的数据显示仰俯角的角度不同，单片机的PA7输出控制继电器K3，仰俯电机伸缩杆缩回，单片机PC4控制继电器K4，仰俯电机伸缩杆伸出。

单片机控制按键的模式可采用浮空输入模式。

旋转电机在东西水平方向控制太阳能电池板旋转，可在0到108度控制。

仰俯电机控制太阳能电池板仰俯角度，可在0到90度控制范围。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.双维追日控制系统，包括电源部分、MCU部分、RS485通讯部分、电机控制部分、光传感器部分和脉冲捕获部分，其特征在于MCU部分的信号传输端口与RS485通讯部分的信号传输端口相连，MCU部分的控制信号输出端口与电机控制部分的控制信号输入端口相连，MCU部分的检测信号输入端口分别与光传感器部分的检测信号输出端口、脉冲捕获部分的测信号输出端口相连，电源部分的电能输出端口分别与 MCU部分的电能输入端口、RS485通讯部分的电能输入端口、电机控制部分的电能输入端口、光传感器部分的电能输入端口和脉冲捕获部分的电能输入端口相连；

2.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于所述旋转电机采用回转减速电机。

3.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于所述立柱下端设置有拨片，拨片与设置在旋转电机主体外壁上的水平方向行程开关相配合，限定太阳能电池板的转动角度。

4.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于所述立柱下端与支架横梁两端之间、立柱下端与后支架后端之间、后支架后端与支架横梁两端之间均设置有加强筋。

5.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于所述支架横梁通过耳板与太阳能电池板面支撑框相连。

6.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于所述电机设置在三角柱上端，三角柱的相连支脚之间设置有呈倾斜Z字形布置的加强筋。

7.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于光传感器电路板和垂直竖板外侧可设置玻璃罩，防尘、雨。

8.根据权利要求1所述双维追日控制系统，其特征在于所述光电耦合部分包括P521芯片U10和U13，U10的1脚通过电阻R37接PA5端，U10的2脚接GND端，U10的4脚分别与二极管D8阴极、+24V端、继电器K1控制端一端相连，K1控制端另一端分别与二极管D8阳极、NPN 三极管Q7集电极相连，Q7的基极分别与电阻R38一端、电阻R39一端相连，电阻R38另一端接U10的3脚，电阻R39另一端分别与GND2端、Q7的发射极相连；

U13的1脚通过电阻R40接PA6端，U13的2脚接GND端，U13的4脚分别与二极管D5阴极、+24V端、继电器K2控制端一端相连，K2控制端另一端分别与二极管D5阳极、NPN 三极管Q2集电极相连，Q2的基极分别与电阻R41一端、电阻R42一端相连，电阻R41另一端接U13的3脚，电阻R42另一端分别与GND2端、Q2的发射极相连。

9.根据权利要求8所述双维追日控制系统，其特征在于所述R37、R40采用470R电阻，D8、D5采用M7二极管，R38、R41采用4.7K电阻，Q7、Q2采用S8050三极管，R39、R42采用10K电阻。