当今社会，化石能源的逐渐枯竭使得能源危机的发生不可避免，开发利用可再生能源，走可持续发展道路是人类的必经之路。太阳能拥有其他清洁能源不可比拟的优势，必将在21世纪成为新能源结构的主角，成为以后能源利用的主力军。太阳自动跟踪系统是最大限度开发利用开发太阳能、使太阳能发电规模化的一个重要组成部分。为了充分利用太阳能，提高太阳能利用率，本文设计了一种基于GPS导航原理，以Atmega128单片机为核心的太阳跟踪控制系统。在对GPS各部分组成、工作原理进行分析的基础上，对比分析了现今流行的各种太阳能自动跟踪方式方法，本文设计了一种基于GPS的改良天文日立法双轴式太阳跟踪系统。根据本地时钟定时判断是否到达跟踪时间，控制系统提取GPS信息中所需的日期时间经纬度等参数，计算太阳高度角及方位角并更改本地时钟时间以消除时钟累积误差。系统通过两路角度传感器反馈电池板实时位置，利用Atmega128单片机计算并输出脉冲串，控制步进电机转动带动太阳能电池板转到正对太阳的位置，以实现对太阳的自动跟踪。系统的控制核心选择AVR单片机ATmega128，设计了整个系统的外围硬件电路；选用GPS开发模块Gstar gs89为定位芯片；本地的计时芯片选用了飞利浦公司生产的PCF8563时钟芯片；选择ULN2003驱动芯片发出步进电机所需的脉冲。对每个硬件的功能、结构和电路设计做了详细说明。系统在ICCAVR开发环境下开发，在AVR Studio4中完成了系统的调试和下载。其中包括主程序模块、GPS数据提取模块、数据处理模块、太阳角度计算模块、电池板调整模块及其他相关模块的软件设计。经过调试，本文设计的基于GPS的太阳跟踪控制系统是切实有效地的。该系统跟踪精度高，有效改进传统的天文日立法累积误差大、跟踪精度低等缺点。