2.2.1 硬件電路設計

　　傾角傳感器模塊安裝在太陽能電池板的下表面，完成支架傾角的采集。工作狀態下，SCA60C的模擬電壓輸出信號輸入到單片機的A/D采集端口，轉換后的數字量信號通過串口與主控箱中的單片機通信，完成角度反饋，其硬件電路設計如圖3所示。

　　2.2.2 軟件設計

　　單片機的8路A/D口需要通過對ADC_CONTR寄存器中CHS0\CHS1\CHS2三位的設置來選擇使用的模擬輸入通道，并且必須將其設置為開漏模式或高阻模式，即需要對P1M0(0～7)，P1M1(0～7)中相應位進行設置，如本例中選擇P1.2為SCA60C的電壓信號采集端，為開漏模式，則設置為：

?

　　第一次啟動A/D轉換時，需給適當延時以確保內部模擬電源的穩定;轉換結束后，結束標志位需要由軟件清零。該傾角模塊軟件流程圖如圖4所示。

　　3 傾角傳感器數據采集與濾波處理

　　本文中，每隔300 ms采集一次傾角傳感器輸出電壓，電池板從0°勻速轉到90°后得到的數據如圖5所示。圖中x軸表示電池板轉動90°所用的時間，y軸為對應時間下傳感器輸出的電壓值。圖5中所示的傳感器輸出電壓信號顯然不能作為電池板的角度信號反饋給MCU，否則可能會導致俯仰方向上驅動電機的誤動作，產生意想不到的后果，因此需要進行濾波，去除毛刺信號。

　　設傾角傳感：器輸出電壓值為xi，則每N組數據進行平均后，得到平滑后的輸出值為：

?

　　如果N取值很大，輸出信號的平滑度則很高，但是會降低靈敏度，且還受到本文中所選擇單片機RAM的大小的限制;N取值很小則又達不到濾波效果。實驗驗證，本應用中N取20可得到很好的濾波效果。

　　由圖5可以看出，輸出信號脈沖干擾信號很多，所以必須要做限幅處理。限幅濾波設置一個閾值，如果前后兩次輸出值的差值小于等于這個閾值時，本次值有效;相反則舍棄本次值，同時用上次值代替本次值。本文依據太陽初升及落山時刻，電池板初始對準及回收動作下的電壓變化最大幅值設置閾值?？伤愕闷渥畲筠D動速度為0.75°/s，則對應的輸出電壓最大差值應該為25mV。

　　本方法有效地結合了限幅濾波和算術平均濾波各自的優點，先利用限幅濾波算法去除了超出閾值的無效脈沖數據，再使用算術平均濾波平滑輸出信號，輸出信號效果圖如圖6所示。

　　可以看出，其平滑度有了很大的改善，滿足了控制系統的要求，表明了此聯合濾波算法的應用是有效的。

　　4 結語

　　本文研究了傾角傳感器在太陽能跟蹤發電系統中的應用，設計了模塊的硬件電路，根據本應用環境的因素，利用兩種濾波方法的優點對輸出信號進行了處理，達到了理想的輸出效果，精確地反饋了太陽能電池板俯仰角度，使得對太陽的跟蹤實時有效，提高了太陽能電池板的接收效率。