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【基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统】图4.5 方位角调整程序
图4.6为高度角调整程序，当采集到的βx绝对值大于入射角0.2时，说明光电传感器的主光轴不与太阳光线平行，需要进行高度角跟踪，当βy大于0时，发送数据80给下位机，高度角步进电机正转，即向南偏移；当βy小于0时，发送数据79给下位机，高度角步进电机反转，即向北偏移；如果βx的绝对值小于0.2，说明太阳光线的累积误差比较小，在允许的误差范围内近似平行于太阳光线，不需要跟踪 。

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图4.6高度角调整程序
4.2.3 通讯口程序设计
计算机和单片机之间的数据传送有两种通讯方式:串行通讯和并行通讯 。由于串行通
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讯具有成本低、线路少、适合远距离传输等优点,而并行通讯虽然传输速度快,但是由于线路多容易产生干扰同时成本髙,因此本课题采用串行接口和上位机通讯 。
如图4.7所示为串口通讯的基本程序 。其中通讯口可以选择coml、com2、com3,本文通讯端口选择coml 口;波特率的选择有4800、9600、19200,一般来是说波特率越高,传输的速率也越快,但是有时候有些无法避免的干扰,核能使某个频率段通讯错码率很高,反而是较低的波特率可以实现稳定的通讯,本文通讯的波特率选择9600;对于串口资源中终止符的设置,将其设置为TRUE,避免当通讯过程中收到ASCII码为10的字符(即换行符)时停止结束数据,不管后面有没有数据 。在上位机和下位机通讯时,主机和从机在发送和接收数据时要有一定的时间间隔,通常时间间隔设置为200ms就行了 。设置时间间隔主要目的是因为串口是底层硬件,上位机发送数据到串口需要一定的时间,同时单片机对上位机的指令也要一定得反应时间,为了上位机和下位机传输数据不发生错乱,因此要时间延迟 。另外还需要设定的串口读的最大字节输入数,在上位机和下位机通讯时,如果设定的最大字节输入数为50时,如果串口缓冲区的字节输入数少于50,则程序会停留在串口读的节点上,如果在超时的时间(默认为20s)内没有达到50个字节数的话,程序就会报超时的错误,解决办法是加了属性节点Bytes at Port,目的是读取当前缓冲区的所有字节数,不需要任何等待 。通讯完毕后要关闭串口 。

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图4.7 通讯口程序
4.3上位机监控界面
通过基于PC的图形化编程软件LabVIEW建立人机界面,用户可以直观方便的在前面板上设置跟踪系统的运行参数,同时太阳跟踪系统的运行状态、参数的变化可以直观的
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的显示在人机界面上,用户一目了然 。
4.3.1通讯口监控
如图4.8所示，设置通讯端口以及波特率大小,同时控制通讯的通断 。

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图4.8 通讯口设置
4.3.2 光电跟踪监控
如图4.9和4.10所示，显示跟踪装置高度角和方位角的跟踪情况 。

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图4.9 高度角监控界面
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图4.10 方位角监控界面
4.4 光电跟踪监控系统的测试
测试过程中首先将光筒式太阳方位检测传感器按照上面介绍的方式水平放置在阳光底下进行光电跟踪的实验,每隔20分钟单片机采集—次四象限的四路输出电压，然后根据式(2.1)和(2.2)计算当前时刻下太阳光线在方位角和高度角的偏；移分量Ux和Uy,同时根据电子星图软件SKYMAP得到相应时间下的太阳高度角和方位角的科学计算值和，则和可以看作为当前时刻下太阳光线的偏移角度值,通过绘制Ux和以及Uy和a的关系曲线,看Ux和Uy是否能反映太阳光线在方位角和高度角的方向上的偏移角度 。图4.10、图4.11、图4.12为2014年4月12号所测得的数据绘制的关系曲线图 。
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图4.10 太阳光线在方位角上偏移角度的关系曲线
由图4-5所示,由于太阳方位角的变化范围为-1200～1200正午时刻太阳方位角为00,由于正午时刻之前,太阳光线在B和C象限上的光照面积比A和D象限大,所以Ux为负值,随着方位角的增大,Ux也逐渐增大,并且在正午时刻(12点23分)由负值变为正值,Ux 在下午3点40左右达到最大值,之后随着方位角继续向西最大,Ux逐渐减小,在日落时刻为0,因为随着方位角的继续最大,超出了光电传感器的检测范围,太阳光落在四象限硅光电池感光区域的面积逐渐减小,直至为0 。通过上图我们可以得知，可以直白的表示太阳光线在方位角上的变化情况角度 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0402/0021244152.html

标题：基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统( 六 )