太阳能是一种辐射量大、分布广、可利用时间长的清洁可再生能源。因此,太阳能发电技术被全面的研究与开发,但由于太阳能强度弱、连续性差、不稳定等缺点,使得利用太阳能发电效率低和发电不稳定。为此,本文研究了一种光伏电池板双轴跟踪与上位机监控系统,旨在提高太阳能利用率。本系统在硬件设计上主要包括单片机控制模块、步进电机驱动模块、电压电流采集模块、无线通讯模块、光照度检测模块、编码器检测模块和四象限光电传感器等模块。在下位机软件设计上包括读取传感器数据、电机驱动和无线通讯等程序开发,而上位机监控系统采用C#语言开发。通过在上位机中计算日出日落时间,并计算跟踪间隔内的太阳高度角和方位角的变化量,从而使下位机根据高度角和方位角的变化量驱动步进电机工作,实现设备跟踪太阳的功能。上位机与下位机基于Modbus RTU协议进行数据交换,从而实现上位机监控下位机并将光伏发电功率与光照度存入数据库的功能。从四象限光电传感器的原理入手,对光控跟踪存在的缺陷进行了分析,并对如何解决这一问题进行了探讨。本论文分别就固定式和跟踪式安装方式进行了系统设计,通过实验数据对比表明:光伏电池板在本系统的作用下能够实现自动跟踪太阳的功能,从而提高太阳能发电效率。本系统主要针对传动机构采用齿轮啮合的工作方式设计,因前期投入相对较低,因此本系统适用在中小型光伏发电站,以及大型家庭光伏发电项目中。