基于FPGA和LABVIEW的太阳能自动跟踪系统研究与仿真
发布时间：2020-12-29 13:09
从十九世纪末开始,人类社会进入了大发展的阶段,伴随而来的是对能源的需求呈现爆发式的增长,到目前为止对能源的需求仍是与日俱增,可利用的化石能源已经变的相对匮乏,能源危机成为了人们头上不断敲响的警钟。基于这种能源的危机,寻求可替代的新能源成为当务之急,太阳能作为一种可持续和纯绿色的新能源脱颖而出,成为了一大新热点。而西部地区太阳能资源极为丰富,其特点是光照时间长且强度大,特别适合太阳能的开发利用。在此基础上本文提出了一种以FPGA和LABVIEW虚拟仪器相结合的太阳能跟踪系统,使太阳能被更高效的吸收和利用。结合国内外相关太阳能技术的发展基础,本文采用的是视日运动轨迹跟踪和光电跟踪结合的跟踪方式,并且运用了双轴跟踪技术,来进一步提高其跟踪精度。整个系统可以分为两部分,一部分是以FPGA为核心的下位机部分,该部分主要有由光电传感器、FPGA核心板和串口组成的,利用QuartusⅡ开发软件对FPGA的时钟输出模块、AD采集驱动模块、太阳能跟踪模块和串口通讯模块进行了仿真分析。另一部分是基于LABVIEW虚拟仪器的上位机部分,该部分主要由数据实现显示界面、文件保存界面和串口通讯界面组成,并利用虚拟...
【文章来源】：青海师范大学青海省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外现状及发展趋势
1.3 主要研究内容
1.4 本文的组织与结构
第二章 太阳能跟踪、FPGA和虚拟仪器介绍
2.1 太阳能跟踪理论介绍
2.1.1 太阳能电池原理
2.1.2 太阳能跟踪的必要性
2.2 太阳能跟踪方法及装置
2.2.1 太阳能跟踪方法
2.2.2 太阳能跟踪装置
2.3 FPGA发展介绍
2.4 LABVIEW虚拟仪器介绍
第三章 太阳能跟踪系统的总设计
3.1 系统的硬件开发平台
3.1.1 FPGA系统开发过程
3.1.2 硬件开发语言简介
3.2 LABVIEW程序开发过程
3.3 太阳能跟踪系统设计总方案
3.3.1 太阳能跟踪方法的选择
3.3.2 LABVIEW上位机功能设计
第四章 太阳能跟踪系统的FPGA系统设计
4.1 FPGA最小系统设计
4.1.1 FPGA芯片简介
4.1.2 电源电路
4.1.3 时钟和复位电路
4.1.4 下载配置电路
4.1.5 SDRAN存储电路
4.2 FPGA外围电路设计
4.2.1 串口电路设计
4.2.2 A/D转换电路
4.3 跟踪系统模块设计
4.3.1 时钟输出模块
4.3.2 AD数据采集驱动模块
4.3.3 太阳能跟踪模块
4.3.4 UART串口通讯模块
4.4 光电传感器设计
第五章 LABVIEW上位机的设计
5.1 LABVIEW上位机前面板设计
5.1.1 波形显示和文本界面设计
5.1.2 文件保存界面
5.1.3 串口通讯界面设计
5.2 LABVIEW上位机程序控制框图设计
5.2.1 波形数值显示程序框图设计
5.2.2 文件保存程序框图
5.2.3 串口通讯程序框图设计
第六章 仿真分析
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
在校期间发表论文清单
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电池研究进展[J]. 张秀清,李艳红,张超. 中国材料进展. 2014(07)
[2]气候变化科学与人类可持续发展[J]. 秦大河. 地理科学进展. 2014(07)
[3]中国雾霾特殊形成机理研究[J]. 顾为东. 宏观经济研究. 2014(06)
[4]Cyclone Ⅳ系列FPGA的配置方式及其工程应用[J]. 赵勇,孟李林,李小龙. 微型机与应用. 2013(19)
[5]“第三次工业革命”与中国经济发展战略调整——技术经济范式转变的视角[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2013 (01)
[6]我国大气颗粒物来源及特征分析[J]. 胡敏,唐倩,彭剑飞,王锷一,王淑兰,柴发合. 环境与可持续发展. 2011(05)
[7]关于不同单轴跟踪方式的对比分析[J]. 余雷,王军,王新,张耀明. 太阳能学报. 2011(03)
[8]中国酸雨研究现状[J]. 张新民,柴发合,王淑兰,孙新章,韩梅. 环境科学研究. 2010(05)
[9]我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J]. 王峥,任毅. 资源与产业. 2010(02)
[10]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
[2]太阳能利用中的热物理基础理论及实验研究[D]. 王刚.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于LabVIEW的虚拟实验室与传感器虚拟仪器的设计及实现[D]. 王磊.太原理工大学 2010
[2]太阳自动追踪系统的研究[D]. 赵丽伟.吉林大学 2007
[3]基于LabVIEW的Windows通用测控平台的研究与实现[D]. 闫明.西北工业大学 2004
本文编号：2945694
【文章来源】：青海师范大学青海省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外现状及发展趋势
1.3 主要研究内容
1.4 本文的组织与结构
第二章 太阳能跟踪、FPGA和虚拟仪器介绍
2.1 太阳能跟踪理论介绍
2.1.1 太阳能电池原理
2.1.2 太阳能跟踪的必要性
2.2 太阳能跟踪方法及装置
2.2.1 太阳能跟踪方法
2.2.2 太阳能跟踪装置
2.3 FPGA发展介绍
2.4 LABVIEW虚拟仪器介绍
第三章 太阳能跟踪系统的总设计
3.1 系统的硬件开发平台
3.1.1 FPGA系统开发过程
3.1.2 硬件开发语言简介
3.2 LABVIEW程序开发过程
3.3 太阳能跟踪系统设计总方案
3.3.1 太阳能跟踪方法的选择
3.3.2 LABVIEW上位机功能设计
第四章 太阳能跟踪系统的FPGA系统设计
4.1 FPGA最小系统设计
4.1.1 FPGA芯片简介
4.1.2 电源电路
4.1.3 时钟和复位电路
4.1.4 下载配置电路
4.1.5 SDRAN存储电路
4.2 FPGA外围电路设计
4.2.1 串口电路设计
4.2.2 A/D转换电路
4.3 跟踪系统模块设计
4.3.1 时钟输出模块
4.3.2 AD数据采集驱动模块
4.3.3 太阳能跟踪模块
4.3.4 UART串口通讯模块
4.4 光电传感器设计
第五章 LABVIEW上位机的设计
5.1 LABVIEW上位机前面板设计
5.1.1 波形显示和文本界面设计
5.1.2 文件保存界面
5.1.3 串口通讯界面设计
5.2 LABVIEW上位机程序控制框图设计
5.2.1 波形数值显示程序框图设计
5.2.2 文件保存程序框图
5.2.3 串口通讯程序框图设计
第六章 仿真分析
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
在校期间发表论文清单
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电池研究进展[J]. 张秀清,李艳红,张超. 中国材料进展. 2014(07)
[2]气候变化科学与人类可持续发展[J]. 秦大河. 地理科学进展. 2014(07)
[3]中国雾霾特殊形成机理研究[J]. 顾为东. 宏观经济研究. 2014(06)
[4]Cyclone Ⅳ系列FPGA的配置方式及其工程应用[J]. 赵勇,孟李林,李小龙. 微型机与应用. 2013(19)
[5]“第三次工业革命”与中国经济发展战略调整——技术经济范式转变的视角[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2013 (01)
[6]我国大气颗粒物来源及特征分析[J]. 胡敏,唐倩,彭剑飞,王锷一,王淑兰,柴发合. 环境与可持续发展. 2011(05)
[7]关于不同单轴跟踪方式的对比分析[J]. 余雷,王军,王新,张耀明. 太阳能学报. 2011(03)
[8]中国酸雨研究现状[J]. 张新民,柴发合,王淑兰,孙新章,韩梅. 环境科学研究. 2010(05)
[9]我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J]. 王峥,任毅. 资源与产业. 2010(02)
[10]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
[2]太阳能利用中的热物理基础理论及实验研究[D]. 王刚.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于LabVIEW的虚拟实验室与传感器虚拟仪器的设计及实现[D]. 王磊.太原理工大学 2010
[2]太阳自动追踪系统的研究[D]. 赵丽伟.吉林大学 2007
[3]基于LabVIEW的Windows通用测控平台的研究与实现[D]. 闫明.西北工业大学 2004
本文编号：2945694
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/2945694.html
