(2)太阳高度角及方位角的计算
根据太阳能收集装置安装位置及工作时间实时计算太阳高度角及方位角是本设计方案的重点与难点之一，需进一步深入研究其算法实现，这是能否实现精确追日的关键。
(3)步进电机对太阳能收集装置的角度驱动
经ATmega32单片机实时计算产生相应脉冲来驱动步进电机，通过传动机构对太阳能收集装置进行角度驱动而完成偏摆，进而实现太阳能收集装置随太阳位置变化的实时旋转。
(4)工作状态下天气情况的检测
若为阴雨天气，则停止对太阳能追日装置的角度校正。
3 系统硬件设计
3．1 硬件组成框图
系统硬件除通用电路(电源电路、JTAG电路、RS232串口通信电路)外主要分为8个部分，具体为ATmega32单片机、电机驱动电路、键盘电路、LCD显示电路、时钟电路、光电传感器电路、光敏检测以及蜂鸣器电路。组成框图如图3所示。
3．2 处理器电路
选择ATmega32单片机作为主控芯片。处理器采用了较为简单的阻容复位电路，该电路使单片机在上电时可靠复位。选用12 MHz晶体振荡器，单片机在该时钟驱动下，每秒可以执行12M条单周期指令。处理器电路如图4所示。
3．3 电机驱动电路
步进电机单靠交流供电或直流电源无法工作，必须与驱动电路同时使用才能发挥其功能，驱动器(驱动电路)由决定换向顺序的控制电路(或称为逻辑电路)与控制电机输出功率的换相电路(或称为功率电路)组成。
电机驱动电路是步进电机转动的基础，采用东芝公司的TB6560芯片作为步进电机的驱动芯片，该芯片可以设置细分数、输出电流等参数。在该系统中，这些功能都通过跳线的形式来实现。驱动电路如图5所示。
3．4 时钟电路
时钟电路可以向系统提供当前的日期和时间，使控制系统可以结合自身所处的地理位置，通过适当的算法计算出应该转动的角度，从而获得最佳的太阳照射。
时钟电路采用具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片DS1302，芯片主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32．768 kHz晶振。芯片可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。可以为追日系统提供实时时间。时钟电路如图6所示。
4 系统软件设计
4．1 系统工作流程
系统上电后，首先完成机械装置(云台)的回零，然后，根据管理员输入的工作地点参数，实时采集时间，判断天气情况。若天气为阴，隔1小时后重新检测天气；若天气晴朗，则系统在当前时间基础上再加15分钟，判断是否在设定的工作时间内。若在设定工作时间内，则计算太阳方位角和高度角，进而驱动电机完成任务；否则，重新采集时间。系统工作流程图如图7所示。
4．2 主动式太阳能追日系统编程
(1)编程环境
使用广州双龙电子有限公司的ICCAVR编译环境，通过选择对应的芯片、包含对应的头文件、书写正确的C程序来实现系统的各种功能。
(2)烧写单片机
连接JTAG后，通过点击界面中的AVR按钮，就可以进入烧写界面。选择需要烧写的HEX文件后，即可开始烧写，一般烧写32 KB的文件需要10 s左右的时间。烧写完成后，单片机会自动复位，开始运行程序。
结语
在ATmega32单片机硬件系统和追日系统云台的基础上，结合编制的程序，成功设计出了主动式太阳能追日系统。该系统达到了快速、准确、稳定跟踪太阳的效果，达到了预期的目标。此外，系统具有键盘输入电路和LCD显示界面，整个系统操作简单、控制方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。
