本文基于太阳位置计算模型，通过对太阳运行轨迹的分析研究，利用向量法推导出了地平坐标系下的双轴跟踪运动方程。由此，依据数值计算软件matlab绘制出了一年中四个季节的高度角和方位角曲线，经过研究分析，提出了“单驱动，双向跟踪”的新型双轴跟踪策略。在机械结构方面，依托SolidWorks三维参数化设计软件平台，采用穷举寻求最优、三次样条曲线拟合等数值处理方法，完成了高度角方向凸轮机构的设计，并设计若干传动机构使之与方位角方向跟踪运动实现耦合，设计出了“单驱动，双向跟踪”的太阳能跟踪新型机械传动装置。还有，利用COSMOSMotion运动分析模块，针对凸轮机构和整体三维实体模型，分别进行了运动学和动力学仿真，验证了设计的正确性。在电控方面，设计完成了以单片机AT89S52为核心的硬件电路，它包括DS1302时钟电路、LCD显示屏电路、电源管理电路等。然后，根据视日运动轨迹算法，采用步进电机开环控制策略，以Keil C为软件开发平台，编写了主控制程序、液晶显示程序、时钟程序、电机驱动等程序模块，并借助Keil C和单片机仿真软件Proteus构建的虚拟实验室，实现软件和硬件的联调仿真。最终，根据此设计，完成了试验模型的制作和调试。　　 本文设计的“单驱动，双向跟踪”太阳能跟踪系统，克服了传统的单轴跟踪系统精度低的缺点，同时相比双驱动双向跟踪系统，具有成本低、功耗少等优点，经实验证明该系统遵循经济、高效、可靠、抗干扰能力强、易操作和维护的设计原则，适用于各种小型民用太阳能利用设备，对于太阳能利用的推广具有重要的现实指导意义。