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摘要光源追踪技术，在许多技术领域中都有应用，特别是在太阳能设备上的应用，可以提高其采光效率以及电机的运行效率，从而提高其工作效率。本文提出一种基于FPGA芯片控制电机达成光源跟踪的方法。
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本系统通过光敏传感器采集光源的光强信号，将光强信号转换成电压信号传输到以FPGA为核心的控制系统中。控制系统通过Verilog DHL程序语言来控制直流电机H型桥式驱动电路输入的电压信号，以此来实现直流电机的正反转控制和启停控制，从而达到光源跟踪的目的。最后，使用ModelSim软件进行仿真验证并进行相关实验。本系统可以用于太阳能板的方位调整，提高采光效率。
关键词 光敏传感器 FPGA Verilog HDL 直流电机21338
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title FPGA-based Light Source Target tracking Device
Abstract
Light tracking technology, has applications in many technical fields, particularly in the application of solar energy equipment. It can improve the light efficiency and the motor efficiency, thereby improving its efficiency. This paper proposes a method for controlling the motor to achieve light source tracking based on FPGA chip.
The system collects the light intensity signal by the photosensitive sensor, converts the light intensity signal into a voltage signal and transfers to the control system FPGA as the core. The control system through the Verilog DHL programming language to control the voltage signal input the H-bridge DC motor driving circuit , in order to achieve positive start and stop control and DC motor control, so as to achieve the purpose of tracking the light source. Finally, using the software ModelSim for simulation and conducting some related experiments. The system can be used to adjust the orientation of the solar panel to improve light efficiency.
Keywords Photosensitive sensor FPGA Verilog HDL DC motor
目 次
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究内容和目的 2
2 光敏传感器模块设计 3
2.1光敏传感器的选择 3
2.2光敏传感器电路设计 3
3 直流电机驱动模块设计 5
3.1直流电机的选择 5
3.2电路设计 7
4 直流电机控制模块设计 9
4.1系统结构 9
4.2硬件设计 9
4.3软件设计 13
5 仿真与分析 20
5.1前仿真 20
5.2后仿真 21
6 实验 23
7 应用设计（拓展） 27
7.1电机选型 27
7.2蜗轮蜗杆设计 27
结论 31
致谢 32
参考文献 33
附录A 35
1 绪论
1.1 研究背景
当今人类面临着能源危机的威胁，对可再生能源的开发和利用给予了热切的关注，太阳能作为一种储量无穷、使用经济、清洁无污染的新型能源，发展前景广阔，成为未来新能源的焦点。然而，太阳能还有着密度低、间隔性、空间分布不均的缺点，这使得人们在对太阳能的利用上需要新技术来提高效率。为了解决这一问题，光源跟踪技术得到开发与应用。如今，该技术已扩展至军事、冶金、轻工、机电工程、环境保护、交通管理及空间科技等领域。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是Xilinx公司于1985年推出的一种现场可编程门阵列，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点[1]。FPGA具有高密度、高灵活性的特点和集成高、速度快和易于修改的优势。因此，在大专院校、科研所、航天航空、数字通信、计算机应用领域具有广泛的应用前景[2]。