随着经济的发展和人口数量的增加，全球对能源的需求越来越大，然而目前的主要能源仍然来自于化石燃料。由于化石燃料的储量是有限的，能源紧缺成为一个严重的问题。同时化石燃料燃烧时排放的废气造成了环境污染，我国多地出现了大范围的雾霾天气便是其恶果之一。出于可持续发展的战略考虑，可再生能源的开发得到越来越多的重视，其中对太阳能的利用发展最快，技术最为成熟。但是太阳能的能量密度较低，怎样提高太阳能的利用率非常重要，其中对太阳位置进行自动追踪是有效途径之一。本文分析了目前主要的几种追踪方式后，提出了一种新的双轴太阳位置追踪系统。这个系统结合了开环控制的视日运动轨道追踪，以及闭环控制的光电传感器追踪，能够实现在各种天气条件下高精度稳定运行。本文基于Matlab设计了一个太阳位置计算器，输入时区和地理位置信息后能计算出实时的太阳高度角和方位角，并将数据用串口发送给单片机。单片机接收到太阳高度角和方位角的数据后，将其转换为控制信号驱动步进电机转动，实现初步的太阳位置追踪。本文还设计了一个新型的光电传感器，利用光的折射原理提高精度。利用这个光电传感器，可以在晴天获取到太阳光线与集热面法线的偏差值，单片机利用这个偏差值控制执行机构使偏差值为零，达到高精度追踪的效果。遮光筒外的光敏元件通过采集光照强度，使系统在不同的天气情况下，自动在视日运动轨道追踪和光电追踪方式之间互相切换。本文给出了系统的硬件设计、软件设计和实验平台的机械设计。硬件设计包括：控制电路、信号采集电路、串口通信电路和电源电路。软件设计包括：基于Matlab的太阳位置计算器、主程序、视日运动轨道追踪子程序和光电追踪子程序。通过实验表明，系统能够在各种天气情况下稳定工作，性能达到了预期的设计要求。