作为一种清洁无污染的能源，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术之一。然而，它也存在间歇性、光照方向和强度随时间不断变化等问题，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前，很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下。据实验，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动跟踪的发电设备要比固定方向的发电设备发电量高35%。因此，在太阳能利用中，进行跟踪是十分必要的。

　　跟踪系统的设计原理，是根据太阳在天空的运行轨迹随着每天的时间和日期的周期性变化得来的，采用51单片机利用太阳角度的变化规律，根据太阳角度与时间的对应关系来控制双轴电机驱动系统，从而使实验板与太阳光线始终保持垂直。由于使用了电压采样反馈调整控制技术，该系统具有实时性高、可靠性强、精度高等优点。

　　一、机械部分设计
　　
　　如右图所示，向日葵板是固定在双轴系统上的。轴1必须与地轴保持平行。以济南市为例，济南处在北纬36.65°，所以轴1与底座的夹角为36.65°才能保持轴1与地轴平行。太阳在地球上的直射范围是从南纬23.5°到北纬23.5°，在半年之中变化了47°。所以，向日葵板的轴在纵向的变化范围为47°，每半个月的转动角度约40°。在横向的转动中，从早晨6点开始到晚上6点共转动180°，约每半小时转动7.50°。

　　轴端的电位器通过分压把角度值转化为电压值，再通过AD芯片把电压值转换为数值，从而达到把角度值转化为数据的目的。

　　二、电路控制部分设计
　　
　　1.时钟信号产生电路
　　
　　由于系统需要精确的实时时钟，并且需要调时方便的电路，以保证向日葵板与太阳光线的垂直。由于单片机的实时时钟误差不易控制，调试不方便，所以采用DS1302时钟芯片。该时钟芯片具有实时时钟和31字节的静态RAM，采用串行通讯，可方便地与单片机接口。可以提供秒、分、时、日、星期、月、年，并且带有闰年补偿功能，能够采用12小时或24小时两种方式计时，采用双电源供电。DSl302的SCLK、I/O、RST三根引脚与单片机AT89S51的三根I/0口相连接的电路，如左图所示。

　　2.时间显示电路
　　
　　向日葵板的运行是通过时间来控制的。所以要由时间显示部分来确定系统的运行没有发生紊乱。见右图所示，时间显示电路采用MAX7219驱动数码管，显示稳定，并且通过串口与单片机通信，大大节省了1/0口资源。

　　3.AD转换电路
　　
　　AD转换器采用ADC0809八路8位A/D转换芯片，其时钟信号由单片机的ALE端经二分频后提供。

　　4.双轴驱动部分
　　
　　为防止出现打滑现象，采用5V的减速电机驱动双轴系统。驱动电路采用六管单元的H桥电路（见上图所示）。

　　5.电源
　　
　　由于AD转换对参考电压要求严格，所以采用市售开关稳压电源，不再自己制作电源。
　　
　　6.反馈部分
　　
　　反馈电压由旋转式 WH5 碳膜电位器提供。电位器接在电源上时，电位器的轴转动，就会引起其电阻值的变化，从而使得本身的分压值变化。变化的电压通过模数转化芯片转化为数据送入单片机。

　　三、程序流程图（如下图所示）