基于stm32的太阳跟踪装置设计与制作

基于stm32太阳跟踪装置的设计与生产
摘要
绿色能源的开发利用是响应我国节能减排和环保政策的措施。太阳能作为一种可持续、零污染的措施，具有较高的环保价值和经济效益。有效利用太阳能还可以有效地取代部分化石能源，减少石化能源燃烧造成的污染，减少雾霾。但农村太阳能丰富，却没有得到很好的利用，即使现有的发电产品对太阳能电池板也大多采用固定支架。对此，提出了能够跟踪太阳方向的云台支架，可以自动调节太阳能电池板，始终面向光线最强的一面，提高太阳能发电的利用率。主题由云台、电机驱动、控制器、光传感器、液晶显示器等组成。主题结果不仅可以用于太阳能发电，还可以用于天文观测等其他向光场所。
关键词:太阳能；电机驱动；控制器；光传感器；液晶屏

第一章 绪论
1.1 前言
随着时代的进步和科学技术的快速发展，对能源的需求增加，对不可再生能源的过度依赖[1]，使不可再生能源的储存急剧减少。一些不可再生能源（石油）被视为战略资源。据目前统计，煤炭、石油和天然气将在多年的实践中日益枯竭和耗尽。这些不可再生能源的产生显然跟不上人类的需求。为了更好地实现可持续发展，本课题提出了可行的太阳跟踪方案，可以大大提高太阳能的利用，减少对不可再生资源的过度依赖。
1.2 研究太阳能跟踪器的目的和意义
为了解决人们对不可再生资源的过度依赖和对清洁能源的高利用率。提出设计零污染高效装置-太阳追踪器。通过电机，控制器，采光板光线传感器等元器件之间的相互配合，实现对太阳光照射最强的方位，实现全方位无死角跟踪，恰巧正好急需这样一款具有安全、环保、高效率、以及取之不尽用之不竭的特点，也很方便就可以获取，如风能和潮汐能一样是绝对的无污染清洁能源，这也就很好的阐述了光能的可行性[2]。——提出了太阳跟踪装置的设计和制造。
1.3 了解太阳能
优点：太阳是一种取之不尽的能源。在《太阳能利用技术》[3]中有相关提到，到达地球的表面能量相当于每秒连续向地球投放500万吨煤炭。阳光无论走到哪里，都是财富。免费使用时，无需考虑任何运输成本和零污染。
缺点：即便如此完美，也有两个致命的缺点[4]：一是一是能流密度很小；第二，由于(天气、白夜等)因素的不同，太阳的光强也会有很大的差距，很难长时间保持在恒定值，这也在一定程度上大大影响了使用效率[5]。
1.4 国内外太阳跟踪器的现状和发展趋势
国外太阳能追踪器:太阳能在2004年至2006年的发电量惊人的4961MW[6]1997年，美国Blackace单轴追踪器的热接收率提高了15%…,后期以高效、轻质为重点。用于太阳能游艇、太阳能飞机、太阳能瓷砖等。，也见证了太阳能利用的高效率[7]。
国内太阳能追踪器：在应用市场上不断扩大，使用太阳能追踪器也是一个非常受欢迎的对话主题，多年的经验，用于太阳能热水器、太阳能路灯和西部规划、太阳能发电、太阳能加热等[8]。
更常用的是单轴跟踪，相比之下更需要多轴，实现全方位无死角跟踪。
1.5 工作内容
针对不同条件下，提出了自动控制和手动调节的两种工作方式：

1. 概述为自动模式：在自动追求的过程中，如果下面的光强大于上面的光强，会自动判断光的强度，STM32单片机将直接驱动上端电机向下翻转；为了在下午太阳落下时获得更多的光，如果上光强度大于下光强度，STM32单片机就会直接驱动上端步进电机向上运动；若上下两个方位的光照强度均等，上端步进电机不进行动作。上下光线均匀，左右方向运动，右方位光强大于左方位，STM32单片机直接驱动下方位第一步进电机向左方位转动；如果左方位的光强大于右方位的光强，STM32单片机直接驱动下方位第一步进电机向左移动；当左右方向的照明度几乎保持平均时，光线，然后下面的第一个电机将保持不动。
2. 使用按钮手动切换手动模式状态，以完成设备状态。四个按钮对应于控制电机：上、下、左、右翻转动作。点击控制驱动步进电机的实际运动。
3. 设备系统上电后，系统最初是自动模式，可以更好地在不受人为干预的情况下最大限度地接收太阳能。

第二章 方案论证和系统设计

2.1 选择编译语言
方案一：C语言
简单、紧凑、灵活、方便；操作符的丰富性；数据结构的丰富性；结构语言；语法限制小，编程自由度大；通过直接访问物理地址，可以直接控制硬件；程序执行效率高。
C语言面向过程，最重要的是算法和数据结构。通过一个过程，操作输入以获得输出。
方案二：C
C 语言是面向对象的语言，在C的基础上增加了面向对象、模板等当前程序设计语言的特点。扩展了面向对象设计的内容，使其更符合现代程序设计的需要。
看似C 比C有很多优点和特点，但是C 并非所有场合都适用。许多嵌入式开发系统只提供C语言的开发环境，而不是C 的开发环境。很多C 语言不愿做脏活累活，C语言运行不快。C 因为太复杂，在这方面稍逊一筹。
方案三：Java
Java是一种解释性语言，Java人气极高，但其代码性能较差，因为运行前需要解释。C 它将被编译成二进制，因此它可以立即运行，速度更快。两个程序都足够大，而且C 优化后，两者之间的速差会变得非常显著甚至惊人，C 会比java快很多。
考虑到系统的复杂性，整个过程的计算量相对较大，所以我选择了浮点数的计算方法和方案1作为整个系统的编译方法。
2.2 选择控制系统总体方案
方案1:视日追踪模式
这样的一种模式，是基于天文学公式来得出太阳在不同时候的理论性的方位角和俯仰角，在后根据太阳每天在当地实际的运行轨迹位置编写控制算法程序，通过使用控制算法的方式来实现对太阳所在位置的计算，最后通过驱动太阳能板的两个步进电机来达到俯仰和方位上的转动。有一点是对外部环境的依赖较小，也有缺点，即无论外部环境是什么天气，它都会以同样的工作方式移动，增加不必要的能耗和部件的寿命磨损。
太阳俯仰角h和方位角A的两个位置参数可表示如下：

δ为赤纬角，Φ本地纬度，Ω表示太阳时角。
方案2：光电跟踪模式2：
该模式的核心算法是利用光敏传感器检测太阳位置。具体方法：光敏传感器完全对称安装在遮阳板两侧。当太阳垂直照射在太阳能光伏电池板上时，安装在两侧的光敏传感器产生的电信号相等。放大后，将两个信号送入比较器进行比较。此时，步进电机不驱动旋转。当太阳移动时，遮阳板遮挡阳光。此时，光敏传感器两侧产生的电信号不相等，放大比较后产生差信号，电机开始移动，完成太阳跟踪过程。
通过两者的比较，选择方案2，简单易操作，更适合广泛使用。在相同的使用条件下，最简单的方案是最好的方案。
2.3选择主控系统
方案1：51单片机作为控制芯片。主要表现为：主要控制参数是通过设置寄存器变量实现的，程序修改也相当方便快捷，成本相对较低，性能与相对简单的太阳能跟踪装置系统相匹配；数字控制系统可以实现更高的精度。
方案二:采用FPGA如此大规模的可编程逻辑器件，FPGA都是基于SRAM，然后存储编程信息SRAM其中，这一致命缺点是系统断电后信息会丢失，下次需要重新配置。
方案三:ARM考虑到方案的可实施性，STM32能很好地解决数据处理和控制功能，非常适合太阳能跟踪，断电后信息不会丢失，可无限次使用。
结合本设计的任务要求，以及上述三种方案的相对比较，最终选择更适合本课题的设计标准，具体采用STM32F103C8T6。
2.4电机选择
方案1：选择步进电机，但步进电机最大的优点是能准确控制步数和角度，缺点是价格昂贵。
方案2：选择直流电机。便宜的价格是它的亮点之一。减速齿可以提高扭矩，负载更大。直流电机的高精度控制不能满足设计要求。
步进电机是一种将电脉冲转换为相应角位移或线位移的电磁机械装置。通过直接控制输入的脉冲数量，直接控制其启动和停止。启动速度快。步距角和速度仅取决于脉冲频率，受外界影响因素较小。因此，对于本设计任务，为了更准确地控制角度值的精度，更好地利用太阳能，我选择方案1作为本课程设计的驱动电机。
2.选择5步进电机驱动系统
方案一:L298专业电机驱动模块的选择，操作方便，接口简单，可驱动步进电机和直流电机。
方案2：三极管等分立元件搭建H桥。亮点是价格实惠，控制方法简单，结构简单。缺点是电流承载能力小，驱动能力相同，分立元件体积大，稳定性不能保证。
方案三：采用集成芯片，ULN2003。
达林顿管ULN2003年，该芯片最多可以一次驱动8个步进电机。本设计用于两个步进电机。在实际使用中，它通常起着点输出驱动大负荷步进电机的作用。
综合考虑设计，根据实际设计需要，选择方案3作为步进电机的驱动系统。
2.6实体结构框架的选择
方案1：两台电机处于垂直状态，电机左右旋转，电机上下旋转，不引入外部辅助设备，从成本出发是不可取的。
方案二:将两台电机从之前的垂直安装改为90以上°安装，在不引入外部设备的情况下，可以很好地避免运动死角，从而实现全面的无死角跟踪，根据上述情况选择方案2进行实体结构设计。
2.2系统设计
2.2.1 单片机构成如下图所示：

图2–2–1 单片机构形成示意图
控制模式：第一步是将数据程序输入输入设备，输入设备将程序传输给计算器CPU与存储器相对应的程序传输到控制器，控制器完成相互指令传输，最终作用于输出设备。输出设备上显示的结果是原程序要表达的效果。
2.2.2 系统整体控制框图如下：

图2–2–2 整个系统控制框图
控制模式：完成整个驱动控制的第一步是收集感光元件和光敏电阻传感器，通过A/D转换，然后通过电压比较使用STM32F103C8T6单片机控制电机的驱动，最终在不同的光强下完成不同的电机的运动，最后实现对光的最大化接收。

2.2.3 电机控制框图如下：

图2–2–3 电机控制框图
控制方式：通过光敏传感器对光的采集，实现了最后对电机运动方式的不同选择和控制。
1、当感光元器件第一组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成水平方向的电机正转，并返回最初状态。
2、当感光元器件第二组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成水平方向的电机反转，并返回最初状态。
3、当感光元器件第三组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成垂直方向的电机正转，并返回最初状态。
4、当感光元器件第四组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成垂直方向的电机反正，并返回最初状态。
当所有的感光元器件都处于接受管的均匀照射时，此时的光照强度几乎大小相等，也就电机的状态保持不运动。
2.2.4整体电路原理图如下：

图2-2-4 整体电路原理图
系统软件总体设计流程如图 2-2-4 所示。系统启动后，软件先进行初始化等工作，当程序初始化完成后，通过 感光元器件获得当前的光照强度，然后根据初始化的参数，控制步进电机将太阳能光伏板转动到理论的初始状态，预定方位。将太阳能光伏板转动到理论位置后，程序开始判断步进电机转动模式是手动模式还是自动，初始默认状态是自动跟踪模式。
当手动模式时，人为调整电机控制上下左右 4 个按键的状态，使得电机按照人们预想的方向进行运动，以此来得以控制四个方位的不同垂直转动和水平移动的俯仰角和方位角。当程序判断为自动模式后，开始自动读取检测电路的返回信号，当检测到是各个方位的光照强度值有较大的的差异是，那么单片机就发出控制指令控制步进电机进行转动，升压模块是为了给整个系统稳定供电而存在。

第三章 元器件介绍
3.1 系统硬件系统分析设计
3.1.1 STM32单片机核心电路设计
STM32单片机系列，处理器是基于ARM 7架构的32位，可以支持实时仿真的同时也可以实现跟踪的微控制器。对于本系统之所以使用STM32的原因便是，设计最初，要求达到的就并非最低成本与更小功耗，而是在实现规定的设计需求外，可以更好的为实验外的部分需求而提供更多的串口和扩展应用电路而选择，对于发展前景也相较于51有了更多的选择。
一、STM32的主要优点：

1. 采用ARM架构的Cortex-M3内核
2. 实时性能的优越无可厚非性
3. 功耗控制的把握性
4. 出众及创新的外设
5. 集成整合的高度完善性
6. 易于开发性，可以更好的快速投入市场使用
   二、STM32平台的选择可靠性：
   同平台的项目开发，STM32是最优之选，具体表现如下：
7. 存储空间和管脚应用少到大存储空间和多管脚的过度
8. 对于苛求性能的应用到电池供电的应用
9. 对于简单应用到高端应用的过度
10. 对软件和引脚的高度兼容性，也使得其具有了灵活多变性。
    STM32F103C8T6核心板接口电路图如下所示：

图3-1-1(a) STM32单片机核心板接口原理图
STM32单片机实物图如下图所示：

图3-1-1(b) STM32单片机核心板实物图
3.1.2 28BYJ-48步进电机ULN2003驱动电路设计
步进电机是通过电脉冲信号的采集，再者就是将其转换为角、线位移的开环控制电机，在正常的运行工作下，电机的启停是通过对脉冲信号的采集比较。步距角 是通过驱动步进电机，使其按照预定的角度和方向进行运动，通过位移量的控制从而使其达到对转动方向和转到角度的精确控制，以此达到对太阳光采集达到最大值化。
现如今步进电机在机械、数电模电等都已经涉及。相比直流电机而言，则交流电机在常规双环形脉冲信号电路所组成控制系统方可使用，其中涉及到了机械、电子等诸多专业知识。步进电机在系统中是作为执行元件，却在机电一体化行业得到了充分地认可，同时而是被广泛应用在各种自动化控制系统之中。
系统中选用4相5线的5V步进电机。
具体参数如下：

1. 型号为28BYJ-48。
2. 直径：28mm
3. 电压：5V
4. 步进角度：5.625 x 1/64
5. 减速比：1/64
6. 单个重：0.04KG
   使用普通uln2003芯片驱动，配套开发板使用也是可以的，可以进行直接插接。
   具体驱动电路原理图如下：

图3-1-2(a) 驱动电路原理图

图3-1-2(b) 驱动电路原理图

图3-1-2© 步进电机实物图
3.1.3 按键电路设计
按键控制相当于一种电子开关，通过控制按键的闭合与断开从而实现对电源腿短的控制，其内部原理主要是通过内部的金属弹簧片因受外力的作用而相对运动，按键在整个控制过程中占据着输入的主导地位，使其达到人机交互的结果，当按键被人为按下的时候，所对应的单片机引脚电平由高变为低电平，以此达到对系统发出手动输入指令。注意，按键个数可变。
其电路原理图如下图所示：

图3-1-3 按键电路原理图
在整个电路里面，也可以把电阻作为上拉电阻，以此达到对按键信号输出的稳定性控制，按键的个数是可以根据实际需求对其进行适当的增加与删减。
3.1.4 光照检测电路设计
本系统的感光元件是行业最新出现的光敏电阻元件，其制作而成的主要原材料是由硫化隔或者是硒化隔等半导体材料制成，工作原理是针对于内光电效应得以实现。在使用过程中电阻值会跟随着外部的光照强度的不同而随之呈现为正态分布，规律性变化。依据本系统中使用到的光敏电阻，针对于其的特殊性能，在现如今的如此高速发展的现代社会也将得到更为广泛的用武之地，通过四个光敏电阻的串联，达到分压的效果，同时也是起着对整个系统的一个保护作用。光敏电阻原理图如下：

图3-1-4 光敏电阻原理
3.1.5 TFT触摸彩屏1.44寸模块
TFT（Thin Film Transistor）也被称之为薄膜场效应晶体管，隶属于有源矩阵液晶显示器之一。然而对于TFT显示器，像素通过点脉冲直接控制，相当于对每个像素都有一个控制开关，也因此这样使得每个节点都是处于完全独立的状态，然而也可以实现对它进行连续控制，通过连续控制不仅提高显示器的在使用中的反应速度同时也可以实现对色阶的显示实现精确控制。TFT液晶显示屏的亮点是亮度好、对比度高等。
全新LCD模块，本模块是通用型的TFTLCD模块。
一、该模块有如下特点：

1. 128×128的分辨率。
2. 1.44寸彩屏。
3. 驱动IC：ST7735。
4. 色彩深度：16位（65K色）。
   二、接口定义
   表 3-1-5 接口定义表
   管脚顺序 管脚定义 功能阐述
   1 GND 电源接地端
   2 VCC 电源正极
   3 SCL SPI时钟输入
   4 SDA SPI数据输入
   5 RES 屏得复位
   6 DC 命令/数据选择
   7 CS SPI片选输入
   8 BL 背光控制输入
   三、模块实物图如下图所示：

图3-1-5 显示屏
原理图如下：

图3-1-5 显示屏原理图

3.1.6 太阳能发电路设计
太阳辐射能要通过光电效应或者化学效应来实现电能的转换，那么我们首先就要使用到可以吸收太阳光的太阳能电池板（Solar panel），其制作材料大部分依旧使用“硅”，对于其普通的干电池或者充电电池而言，最大的亮点则是节能环保零污染。
一、太阳能电池板结构组成

1. 超白玻璃是一种具有在高透明性的低铁玻璃，透光率达到了惊人的91.5%，晶莹剔透、高贵典雅的特征，因此也被富裕了“水晶王子”的美称。
2. 使用EVA作为固定钢化玻璃和电池片的原材料，对于使用中的EVA材质的好坏，这也会是直接影响到相关组件的使用寿命，当相关组件在自然情况下是全部裸露在自然化环境中，而空气中的容易色变，从而影响组件的透光率。
   晶体硅主要是分为多晶和单晶料是最主要的光伏材料，在市场中的占比也是惊人的达到了90%以上，然而在今后较长时间内也是主要是以硅作为太阳能电池板的主要材料,可将其相当不错的未来可预见性。
   实物图如下图所示：

图3-1-6(a) 太阳能电池板实物图
其电路接口原理图如下图所示：

图3-1-6(b) 太阳能电池板发电接口原理图
3.1.7 TP4056锂电池充电模块电路设计
TP4056锂电池充电模块是可以适用于USB电源和与适配器，其内部采用PMOSFET架构，再使用了防倒充电电路，因此不需要外接隔离二极管，防止电回流，TP4056是作为一种恒定电流/电压的可持续性充电模块，也是作为本次选择的有力依据。为了防止因为高温和大功率状态下对芯片的影响，选用TP4056可完成对电流大小的可控调节。
本模块特点：

1. 板载TP4056锂电充电管理芯片。
2. USB接头，可完成直接电脑或者外设通过USB口直接上电。
3. IN+与IN-排针供电。
4. 输入电压范围值：4V-8V，输出最大充电电流范围值：1000mA。
5. 充电时红灯亮，充电完成蓝灯亮。
   TP4056锂电池充电模块接口原理图如下图所示，锂电池并联的电容是滤波作用，保证锂电池充电电压的稳定平稳输出。
   锂电池充电模块如下：

图3-1-7(a) TP4056锂电池充电模块接口原理图
TP4056锂电池充电模块实物图如下图所示：

图3-1-7(b) 锂电池充电模块实物图
3.1.8 USB-5V升压模块电路设计
本USB-5V升压模块，器件丝印为4X-NXH也称之为HX3001，是一款高效输出、恒定频率、PWM控制。其显著特点是低压0.9V低压启动，同时转换效率高达94%，中等功率运用，可提供我电压输出规格。此设计系统使用的既是升压模块将3.7V升压到5V的电压的转换过程。
三、使用说明

1. 本模块USB母口输出5V直流电压，如果需要外接5V电源线，可以直接充USB母口座的5V正极焊盘或者模块正面特定位置电容一端跳线取线。
   实物图如下：

图3-1-8(a) 模块5V跳线取线图
2) USB-5V升压模块焊接时，可以直接用电源线直接焊接电源输入端，也可以插入单排针焊接后插在PCB板或万用板上。
下图就是USB-5V升压模块接口原理图，当我们将开关拨下后，系统中的升压模块得电开始正常工作，随之使3.3V锂电池电压升压到5V，相反则是升压模块不工作。电容的作用在系统中都是起着减小电压波动，让电压更平稳的输出。
接口原理图如下：

图3-1-8(b) USB-5V升压模块接口原理图
USB-5V升压模块实物图如下图所示：

图3-1-8©USB-5V升压模块实物图
3.1.9 分压电路设计
串联分压的原理：
在串联电路，不变的是电流大小处处相等，各个分支的电压之和为电压总和，即分电路电压从始至终都小于总电压，因此称为分压。
当所采集到的电压信号超过选择的A/D模块最大采集电压值，那么就在这时就需要采用分压电阻的形式来解决因电压过大而出现的溢出。
3.2 STM32 单片机系统软件设计
3.2.1 Keil程序开发环境
系统中所使用到的单片机开发环境是Keil，而与汇编相比，C语言的闪光点则是在可维护性、结构性、可读性、功能上，一目了然的逻辑框架，使得易学易用，在Keil的中，有着C编译器、链接器和库管理等在内的一整套而又完整开发方案，我们使用集成开发环境（μVision），把各个部分组合在一起。通过上面的基本诠释选择Keil那就是最后的选择，最好的选择。当然了运行Keil软件需要WIN98、WINXP等操作系统都是可以的。其中Keil有以下特点：

1. Keil软件可以支持在WIN7、WIN8以及WINXP等多种操作系统，这也是给编译者程序员提供了及其丰富的库函数与功能强大的开发工具。
2. Keil实现从编辑到编译到到连最后到调试的一整套开发流程。
   Keil软件界面如下图所示：

图3-3-2 Keil uVision5开发界面图
3.2.2 STM ISP程序烧录
STM ISP是用于stm32进行程序的烧录软件，可以实现通过直接下载单片机所用程序，同时也是完全支持编程的编写、程序的校验等。单片机开发板、下载器和PC连接完成后，第一步打开软件并选择对应的串口号，再者就是选择目标程序文件对应所在的地址，最后鼠标单击“开始变成（P）就可以完成对程序的下载”。
具体下载界面如下图所示：

图3-3-3 烧录软件下载界面
3.2.3 CH340串口程序烧写模块介绍
CH340串口烧写模块，通过USB接口相接，这使得可以实现与任何一台笔记本电脑的完成对STC系列单片机的程序烧写，通过此下载器的高性能和低成本的绝对优势，显然在本次STC系列单片机中的应用也将表现得格外独到。
一、CH340串口烧写模块特点：

1. 支持 USB多种通信，非单一固定通信。
2. 全面支持WIN98、VISTA、WIN7 等多种现目前常见的操作系统，适应性强。
3. 采用USB接口直接供电。
4. 在对芯片编程时，可自行供电也可以从USB口来获电。
5. 新程序的编写不影响目标板的程序运行。
6. 投射范围广，对于STC全系列芯片烧录支持的。
7. 输出电压接口使用编程器提供3.3V与5V。
8. 速度更快更稳定。
9. 使用进口原装芯片，使得其能够在能高速稳定编程。
   模块如下图所示：

图3-3-4(a) CH340串口烧写模块
二、CH340串口烧写模块引脚说明

1. TXD 接单片机的RXD引脚
2. RXD 接单片机的RXD引脚
3. GND 接GND。
   三、CH340串口烧写模块
   具体接线图如下表所示：
   表3-4-4(b) CH340串口烧写模块与单片机接线
   CH340模块 单片机开发板
   TXD 引脚PA10
   RXD 引脚PA9
   GND GND
   3.4 软件开发工具
4. STC11F16XE单片机开发集成环境：Keil
5. 单片机下载上位机软件：STM ISP下载器MCUISP
6. PCB绘图软件：dxp
7. 流程图绘画软件：WPS Office

第四章 系统测试

第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
整个系统使用了以STM32F103C8T6单片机作为核心板、太阳能板、锂电池充电、稳压电路、光敏采集电路、驱动电路、升压稳压模块、步进电机、按键电路组成。整个系统共计有光敏采集板与主控板和两块板子，以对应的连接线进行相互连接。其中光敏采集板主要放置光敏传感器，模拟太阳能板的运作；另外的主控板起着对显示器、电源接通管理、按键接通控制以及步进电机的相关驱动。
具体控制展现如下：
一、太阳能板将太阳光能进行收集，收集的同时进行光能与电能的转换，通过电路的稳压过程，将电传递给备用电池进行电量的储存，在干锂电池经过升压模块和稳压模块稳压到5V给整个系统供电，有单独的电源控制开关可以进行电源的通断控制。在给设备系统进行上电后，系统最初的默认形式为随太阳运动而运动的“自动模式”，还有就是可以通人为控制改为“手动模式”[9]也是可行的。
二、在系统通电的情况下不管是属于自动还是手动模式，此时的光敏电阻都会采集光线强度，并且在显示屏上面进行完美的显示出来，其中显示的效果为上、下、左、右四个方位。通过两个步进电机驱动来完成上下左右运动，将两个步进电机焊接在一块形成了一个角度多自由度的整体。两个电机都是通过连接线与主板进行的连接，通过光敏电阻对光强度的采集获得四个方位的不同关照强度值，最后通过与预计值的比较，最后来确定电机的运动轨迹[10]。
三、其中以“自动模式”为例：在自动追寻的过程中，会自动判断光的强高度的大小，若下面光照强度大于上面光照强度，STM32单片机就会直接驱动上端电机向下翻转；以便于在下午太阳西落的时候，获得更多的关照，若上面光照强度大于下面光照强度，STM32单片机就会直接驱动上端步进电机向上进行运动[11]；若上下两个方位的光照强度均是大小相差无几，那么上端步进电机则不进行任何的动作。接下来就是对于当上下光照均匀左右运动的情况，若右方位的光照强度大于左方位的情况下，STM32单片机就直接驱动下方位第一个步进电机向左方位一定角度转动[12]；若左方位的光照强度大于右方位的光照强度，STM32单片机就直接驱动下方位第一个步进电机向左方位进行运动[13]；当左右方位采光度也保持几乎均应的时候光照，那么下方位的第一个电机也将保持不动。那么此时此刻设备的状态将是完全的禁止，STM32单片机将不对电机给出任何的运动指令[14]。
三、也可以切换为“手动模式”状态进行使用按键手动来完成设备状态的切换。四个按键对应控制电机完成：上、下、左、右的翻转动作。通过点动的方式来控制驱动步进电机的实际运动[15]。
四、当太阳能采集受限的时候，那么此时就使用外部电源USB充电模块对其进行锂电池上电，以保障系统的正常运行[16]。
1.44寸显示屏显示了光敏电阻采集光强的数值范围为0-1000，在实际应用过程中不管是处于自动还是手动模式下工作，光敏电阻都可以通过上、下、左、右四个方位来进行光的采集。其中通过两个不同维度的步进电机驱动来实现，既是上下翻滚和左右转动。上端步进电机与光敏采集板直接像粘接，两板通过连接线直接焊接而成。当然了对其的封装也是很有必要的完善过程。
5.2 后续工作展望
在原有的基础上还可以进行与外部设备进行搭配使用，比如在发电厂蓄电上的使用、对鱼塘中的制氧机进行提供供电、通过电红外传感器实现人走灯灭，蓝牙远程控制路灯等。

致 谢
时间很快，毕业设计已经开始接近尾声，几年的大学学习生涯即将告一段落，在后期的研究生生涯中希望可以得到更好的视野拓展。通过本次的设计，问题也是层出不穷，也是这些困难让我学会了成长，以前几乎自己一个人没有单独做过设计，因此也遇到C程序的编写这一大困难。慢慢的一切都会因人而解，吴导师的大力帮助，是很重要的一个环节。
从这次的毕业设计中，深刻的体会到学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次毕业设计中的最大收获。硬件只有多做，自己多搭建电路来调试才能真正的学得知识。
首先，我要感谢我的导师对我的悉心指导。他为我的毕业设计指导尽心竭力，他渊博的知识、平易近人的性格以及在设计上敏锐的洞察力，使我受益非浅。在整个毕业设计期间，老师时不时提醒着我，要做什么了，听在耳里，看在眼里更是记在心里。从最初的选题到后期的完成，少不了导师的教导。占用了老师的宝贵时间，得以最后完成论文。
在大学的几年学习生活中，感谢学院也感谢各位老师让我们有了获取知识的平台，结识了一帮有着共同爱好的朋友，我们大家共同学习，为完成毕业设计打下了基础——感谢得以与大家相识、相知、相惜。
谢谢大家！

参考文献
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