开题报告-新能源-基于单片机的光伏数据采集系统的设计.doc

天津理工大学本科毕业设计开题报告届： 2017 学院（系）：自动化 专业：新能源科学与工程 2017 年 2月 28 日毕业设计题目基于单片机的光伏数据采集系统的设计学生姓名刘昊宸学号20130984指导教师李季职称副教授（报告内容包括课题的意义、国内外发展状况、本课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤以及参考文献资料等。） 一课题意义当今世界面临着能源短缺与环境污染两大问题，以太阳能电池为核心元件的太阳能光伏发电技术是解决这两大问题的有效途径，在研究和工程应用中，人们需要用太阳能电池测试系统对太阳能电池进行测试获取数据，进而对太阳能电池进行分析评判。在太阳能光伏发电技术中太阳能电池起着关键和核心的作用，太阳能电池的开路电压、短路电流、最大功率、转换效率等性能参数对其产业化应用有重要影响。因此，太阳能电池的测试及判断分选是太阳能电池生产过程中的重要环节。测试是在给定光强下，测出太阳能电池组件的伏安特性曲线，并由测得的电流、电压、温度、光强等数据计算出太阳能电池组件的开路电压、短路电流、最大输出功率、转换效率等参数，并据此进行分类评判。在测试过程中必须对太阳能电池组件在给定光强下的各种数据进行采集，要准确而高效地完成太阳能电池数据的采集，必须用到太阳能电池测试系统。二国内外发展状况世界各国尤其是发达国家政府都把太阳能发电称为朝阳产业，希望把这一产业作为实现本国可持续发展的重要措施，制定了一系列支持和促进本国光伏发电产业发展的政策，对世界光伏产业的发展起到了积极地推动作用，全球光伏发电市场正在迅速扩大，光伏发电正在成为全球的一大热点。 我国对太阳能电池的研究始于1958年。我国于1971年发射的东方红二号卫星上首次成功地利用了太阳能电池，在80年代以前我国的光伏工业尚处于雏形。在“六五”，和“七五”期间，光伏工业和光伏市场开始得到国家的支持，使太阳能电池工业得到了一定的发展，在许多领域得到应用。原国家计委于2002年启动的“西部省区无电乡通电计划”大大刺激了我国光伏工业的发展，太阳能电池应用也取得了一些进展。我国实施了很多重大光伏项目，这些项目对我国光伏市场和光伏产业的发展都起到了积极地推动作用。这些项目包括：中国政府的“光明工程”先导项目，中国和加拿大合作的“CIDA太阳能农村通电项目”，国家计委的光明工程，西藏阿罩光电计划等。 在2010年以前我国太阳能电池主要应用于独立光伏发电系统，2011年到2020年问我国光伏发电市场将由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和建筑屋面发电系统。随着我国综合国力的增强和光伏产业的蓬勃发展，我国将会大规模建设大型太阳能热电站和太阳能光电站，届时太阳能光伏发电将会成为我国的主要能源来源之一。 单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域，没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机，以及程控玩具等等，这些都离不开单片机。 单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术：EFT（Ellectrical Fast Transient）技术，低噪声布线技术及驱动技术，采用低频时钟。同时单片机在目前的发展形势下还表现出可靠性及应用越来越水平高和互联网连接，所集成的部件越来越多，功耗越来越低和模拟电路结合越来越多等发展趋势。三研究内容本课题基于目前太阳能电池研究和工程应用的实际需要，设计基于单片机的太阳能电池数据采集系统，系统主要包括数据采集和数据处理及结果显示两大部分。四研究方法实验法，文献研究1.根据太阳能电池测试原理和电子电路的相关知识，选用合适的电子元器件设计能够完成数据采集任务的硬件电路，主要包括温度信号采集单元、光强信号采集单元、电压及电流信号采集单元、模数转换单元和串口通信单元等部分。2. 编写了与硬件电路相配合的软件程序，控制硬件电路完成数据采集任务和数据采集部分与PC机之间通过串口进行的数据传输。五研究手段研究手段用的是仿真的研究手段，仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。六研究步骤1. 系统的总体设计方案；2. 硬件选型；3. 程序流程图；4. 硬件电路设计，提交硬件接线图；5. 系统程序设计，提交程序代码；6. 系统调试；七参考文献1赵建领著. 51系列单片机开发宝典.电子工业出版社，2007.42沙占友等著. 单片机外围电路设计. 电子工业出版社，2006.63李朝青著. 单片机原理及接口技术.北京航天航空大学出版社，2005.104梁廷贵著.积分式 A/D 转换器其他专用集成电路分册.科学技术文献出版社，2005.105求是科技著. 单片机典型模块设计实例导航.人民邮电出版社，2004.56孙涵芳等著. MCS-51/96系列单片机原理及应用.北京航空航天大学出版社，2004.77李鸿著.单片机原理及应用.湖南大学出版社，2004.8 8马忠梅等著.单片机C语言Windows环境下编程宝典.北京航空航天大学出版社，2003.69何立民著.单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社，2002.310杨振江著.流行单片机使用子程序机应用实例.西安电子科技大学出版社，2002.5天津理工大学教务处制表指导教师意见签字： 年 月 日天津理工大学教务处制表