碟式斯特林太陽自動跟蹤控制系統設計
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2．4 碟轉向機構
在時刻t，太陽的高度角h和太陽的方位角α分別為：
其中，φ為當前碟安裝地點的地理緯度，δ為太陽的赤緯角，ω為太陽時角。
碟轉向機構主要由水平方向調整電機、俯仰方向調整電機和減速箱組成。當ATmega128單片機根據M12模塊得到當前位置的經緯度和時間，根據公式(1)、(2)計算出當前的太陽高度角增量和方位角增量，輸出一定數量的PWM信號，驅動電機在水平和俯仰兩個方向上進行調整，實現對太陽的初步跟蹤。
2．5 反饋調整部分
如圖4所示，系統采用四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器。假設太陽光經光學系統在四象限硅光電池上成一圓斑狀的光斑且分布均勻，設其中心坐標為(X，Y)。當碟式聚光器對準太陽時，四象限硅光電池的光軸對準太陽，圓斑的中心在光軸上，四個象限的硅光電池接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號，經過和差運算放大器對信號處理后，輸出為零。當碟式聚光器未對準太陽時，即四象限硅光電池的光軸未對準太陽，則太陽光與光軸成一角度θ，光線經光學系統照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移(X≠0，Y≠0)，則各象限光電池產生的電壓不盡相同。和差運算放大器的輸出也隨之產生相對位移方向上的正負變化，ATmega128單片機根據該變化計算出需要調整的角度，輸出PWM信號，使俯仰角電機和方位角電機轉動，直到和差運算放大器輸出為零，表明系統已經對準太陽。根據以上原理即可對碟式聚光器位置誤差進行校正。本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/159588.htm
2．6 觸模屏
觸模屏主要用來對碟式斯特林系統進行參數設置或運行控制，并對系統的實時運行狀態(tài)輸出顯示，是一個帶觸摸功能的工業(yè)平板電腦。與ATmega128單片機之間通過RS-232進行信息交換。
3 系統軟件描述
ATmega128單片機軟件開發(fā)采用Atmel公司的AVR STUDIO3．53集成開發(fā)環(huán)境，提供AVR ASSEM-BLER編譯器、AVR STUDIO調試功能、AVR PROG串行／并行下載功能、JTAG ICE仿真功能，本設計采用的是JTAG ICE仿真調試。軟件設計包括單片機初始化設計、GPS模塊接口程序設計、主程序設計和上位機程序設計。
3．1 單片機初始化設計
ATmega128單片機在工作前，需要對其進行初始化，主要設置ATmega128單片機以及外設的工作方式，使其能滿足系統工作要求。初始化工作主要有I／O端口初始化、ADC初始化、PWM初始化和串行口初始化等。其中串行口初始化usart0_init()的程序如下：
3．2 GPS模塊接口程序設計
系統只需要M12模塊提供經緯度，單片機與M12的接口程序流程如圖5所示。ATmega128首先請求M12模塊輸出定位數據(向M12模塊發(fā)出指令“@@EqmC”)，然后等待M12模塊回送數據。當M12模塊回送數據后，ATmega128首先做出判斷，確認其收到的是否為預期的定位信息，然后將定位信息(經緯度數據)截取下來，最后將串口的接收緩沖區(qū)清空，以免下次接收信息時出錯。
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