基于LabVIEW的太陽能發(fā)電數(shù)字跟蹤系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

秦 沖

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽，472000）

0 引言

隨著地球環(huán)境污染和能源形勢日趨嚴(yán)峻，太陽能的成為一種無公害、儲量無窮的自然能量，本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用LabVIEW圖形化的編程語言對單片機(jī)與PC機(jī)之間的通訊進(jìn)行了設(shè)計(jì)［1］，開發(fā)出一種太陽能發(fā)電板雙軸自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，整個(gè)程序界面友好，此控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，便于擴(kuò)展和維護(hù)，能實(shí)現(xiàn)對太陽能發(fā)電數(shù)字跟蹤系統(tǒng)的監(jiān)控。經(jīng)模擬試驗(yàn)驗(yàn)證，整個(gè)系統(tǒng)配置合理，操作方便，易于擴(kuò)展，可靠性好，通用性強(qiáng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要有傳感器辨向裝置，數(shù)字跟隨裝置和監(jiān)控部分構(gòu)成。總體框圖如圖1所示：

其中傳感器辨向裝置，包括傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換、STC89C51單片機(jī)和電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。數(shù)字跟隨裝置由STC89C51和電機(jī)驅(qū)動(dòng)組成。PC機(jī)監(jiān)控，主要使用LabVIEW圖形化的編程語言對單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理［2］。

圖1 太陽能發(fā)電數(shù)字跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Solar energy generation digital tracking control system structural block diagram

2 單片機(jī)串口通訊設(shè)計(jì)

2.1 通訊協(xié)議約定

1）單片機(jī)工作于串口方式1，上位機(jī)利用COM1口，根據(jù)STC89C51串口

2）波特率：1 200bps。

3）握手信號：單片機(jī)向PC機(jī)發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)時(shí)，其格式00XXFFXX，00表示水平方向，緊跟其后的兩位是傳感器1采集到的數(shù)據(jù)［3］；FF表示垂直方向，緊跟其后的兩位是傳感器2采集到的數(shù)據(jù)。

2.2 串口通訊接口電路

其引腳定義如下：

1.載波檢測 2.接收數(shù)據(jù) 3.發(fā)送數(shù)據(jù) 4.數(shù)據(jù)終端就緒 5.信號地 6.數(shù)據(jù)裝置就緒 7.請求發(fā)送 8.消除發(fā)送 9.振鈴指示

本系統(tǒng)僅利用其2，3和5口，連接方式為：單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD接MAX232的TIin，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后由TIout送到DB9的接收數(shù)據(jù)端口2；DB9的數(shù)據(jù)發(fā)送端3接至MAX232的RIin，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后由RIout送到單片機(jī)的接收數(shù)據(jù)端口RXD［4］。

圖2 串口通訊接口電路Fig.2 Serial interface communication joint port circuit

2.3 串口通訊程序設(shè)計(jì)

根據(jù)前面的規(guī)定，使用匯編語言編寫的串口通訊的程序部分如下：

CLK EQU P3.4

CS EQU P3.2

DI EQU P3.6

DO EQU P3.7

X＿AD＿DATA DATA 30H

Y＿AD＿DATA DATA 30H＋1

……

3 LabVIEW串口通訊程序設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)由RS－232串行口來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

3.1 LabVIEW串口通訊前面板設(shè)計(jì)

LabVIEW監(jiān)控軟件的前面板界面設(shè)計(jì)如圖3：

圖3 LabVIEW前面板界面設(shè)計(jì)Fig.3 LabVIEW front plate interface design

圖4 一檔發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的控制Fig.4 First shift engine brake control

3.2 LabVIEW串口通訊程序流程圖設(shè)計(jì)

LabVIEW串口通訊程序流程圖部分設(shè)計(jì)如圖4所示：

其處理過程為：開始執(zhí)行→接收數(shù)據(jù)（為字符串）→將字符串轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)組→提取有用數(shù)據(jù)→將有用數(shù)據(jù)換算成方位值→顯示→保存記錄→結(jié)束。當(dāng)然，還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行其他操作，如清空，發(fā)送數(shù)據(jù)等。要想可執(zhí)行文件脫離開發(fā)平臺。還需要在“安裝”選項(xiàng)中選中“創(chuàng)立安裝”，選擇相應(yīng)的生成目錄，點(diǎn)“建立”即可。

6 結(jié)論

本系統(tǒng)PC機(jī)采用虛擬儀器LabVIEW語言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，前面板界面非常友好，使得操作者在使用該軟件時(shí)就像是在操作一臺實(shí)際的控制儀器一樣。測試結(jié)果表明數(shù)據(jù)的上傳準(zhǔn)確無誤，系統(tǒng)功能獨(dú)立，配置合理，具有響應(yīng)速度快，操作簡便，工作可靠等特點(diǎn)。

［1］ 陸均等.太陽能發(fā)電地面應(yīng)用的前景及發(fā)展方向［N］.新能源.1995.17（2）：9－12.

［2］ 嚴(yán)一平，虛擬儀器設(shè)備的總線技術(shù)［N］.上海計(jì)量測試，2006.

［3］ LabVIEW 8.0User Manual，National Instruments Corporation，2006.

［4］ 陳鐵軍，謝春萍.PC機(jī)與RS485總線多機(jī)串行通信的軟硬件設(shè)計(jì)［C］.現(xiàn)代電子技術(shù).2007，24（5）：102－104.