一种基于FPGA的太阳跟踪器的设计及实现
3 基于FPGA的太阳跟踪系统各模块设计
太阳跟踪系统模块图如图4所示。这里对基于FPGA的太阳实时跟踪系统建立的计时模块、日出日落时间计算模块、高度角方位角计算模块、步进电机脉冲产生模块的设计及结果进行详细的介绍。
3．1 计时模块
视日运动跟踪方法需要时间和地理纬度信息，一般的太阳跟踪系统的位置固定，可以自行设定其地理纬度值。对于时间建立了计时模块，通过对时钟进行多级分频输出视日运动跟踪算法所需的间信息。
3．2 太阳日出日落时间计算模块
此模块计算每天太阳的日出日落时间，据此保证在太阳的照射时间范围内，太阳跟踪系统正常运行，在非照射时间，太阳跟踪系统处于休眠状态。太阳的日出日落时间即太阳的高度角为零的时间。由高度角计算公式(8)和时角计算公式(9)推出太阳的日出日落时间公式(10)。
太阳日出日落时间计算模块仿真波形如图5所示，输出为10 b Q4格式，dn为时间序号，其中richu代表日出时刻，riluo代表日落时刻。对太阳日出日落模块输出结果分析如表1所示，dn为仿真随机选取的日期，太阳日出日落时间只与dn有关。对该模块输出的10 b Q4格式的时间计算其实际的代表值，并与理论计算值做比较，经计算其输出时间误差很小，该模块能够准确计算出日出日落时间。
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