單片機在赤道式天文望遠鏡控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

單片機在赤道式天文望遠鏡控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

單片機在赤道式天文望遠鏡掌握系統(tǒng)中的應(yīng)用一前言縱觀當(dāng)前國內(nèi)的望遠鏡市場,大大小小的望遠鏡都配上了電腦,實現(xiàn)機掌握,這樣無形之中就增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,使一些原本不必要配電腦的中小型望遠鏡也必需得配一臺電腦,脫離了電腦,就只能進行一些簡潔的手動操作,令人苦不堪言,本人主要就這一方面作了一些粗陋的討論,用單片機的匯編語言編制了望遠鏡自動找星的程序,實現(xiàn)了把手盒自動找星的功能。

二系統(tǒng)硬件概述7758芯片,可以同時和本掌握系統(tǒng)的核心部分是采納雙串口的上位機及把手盒通信,也可以單獨和他們通信,一片95108-84負責(zé)計數(shù)分頻等工作,一片146818時鐘芯片,用來產(chǎn)生恒星時,附加一些外圍接口電路,詳細詳情見圖一,由于本文著重介紹的是算法部分,因此硬件部分不再細述。

下位機系統(tǒng)方框原理圖圖一三軟件部分詳細地講,軟件總的可以分為四大部分:機工控機部分,把手盒部分,下位機部分以及功放模塊部分。

其中機和把手盒分別與下位機的主電腦7758通信,由串行電纜連接,實現(xiàn)通信,功放模塊驅(qū)動部分與下位機連體,由數(shù)據(jù)線直接連接,下面我們主要介紹下位機軟件的設(shè)計流程及算法思路:1、設(shè)計思路我們應(yīng)當(dāng)明確該設(shè)計的目的,即實現(xiàn)望遠鏡自動找星的功能,詳細地說,首先得給望遠鏡進行位置的精確?????標(biāo)定,即選中天空中的某一顆已知星,由把手盒手動操作,把它找進望遠鏡視場的正中心,放在主鏡的十字線的中心,此時把這顆星的坐標(biāo)位置由把手盒輸入進去,定標(biāo)替換望遠鏡原來的位置,然后以這顆星為基本點,依據(jù)時角和赤緯去找尋天空中的任意一顆未知的星,由于系統(tǒng)在程序中做進了掉電愛護模塊,因此,對望遠鏡而言,調(diào)試完畢之后只需要標(biāo)定一次,以后每次關(guān)機之前系統(tǒng)都會自動保存望遠鏡當(dāng)前的實時位置,給用戶帶來了極大的便利,自動找星時,我們給望遠鏡輸入天空星體的天文坐標(biāo)α,δ之后,望遠鏡依據(jù)當(dāng)前自身指向的天區(qū)位置以及待尋目標(biāo)星所處的天區(qū)位置選擇一條合適的路徑,驅(qū)動赤經(jīng)、赤緯電機轉(zhuǎn)動使其指向目標(biāo)星,讓目標(biāo)星體落入望遠鏡視場,找星結(jié)束后自動轉(zhuǎn)入跟蹤,望遠鏡的指向與天體的坐標(biāo)是通過恒星時聯(lián)系起來的,因此我們需要知道恒星時,每次觀測之前要先校正一下恒星時,恒星時由程序協(xié)作手動校正,并顯示于面板上。

由公式+α=其中是星體的時角位置,α是星體的赤經(jīng)值,是當(dāng)?shù)氐牡胤胶阈菚r明顯我們可以把望遠鏡的時角和星體的時角對應(yīng)起來,在跟蹤狀態(tài)時,為了克服地球自轉(zhuǎn)的影響,時角在以每時秒15個角秒的速度沿著反地球自轉(zhuǎn)方向勻速運動,因此在赤經(jīng)方面主要是實時地采集當(dāng)?shù)氐牡胤胶阈菚r,不停的刷新顯示,計算目標(biāo)星的時角,最終讓望遠鏡的動態(tài)時角值等于目標(biāo)星的時角,這樣赤經(jīng)找星完畢;在赤緯方面,由于恒星的赤緯是不變的,所以我們只需要將望遠鏡的動態(tài)赤緯顯示值不斷的靠近目標(biāo)星的赤緯值,不過對赤道式望遠鏡而言,得需要考慮望遠鏡的所處天區(qū)的位置以及目標(biāo)星的位置,選擇合適的找星路徑,確保望遠鏡的鏡筒的姿態(tài)正確,至于限位部分,可以依據(jù)客戶要求自行設(shè)定。

2、下位機軟件流程圖3、子程序部分1鍵盤輸入及顯示部分在該系統(tǒng)中,我們選用了8279芯片,在程序中查詢鍵值,送入固定單元,假如無鍵按下,則送#0入固定單元,然后查詢此單元,假如為#0,則返回,否則依據(jù)單元的鍵值內(nèi)容轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能子程序;而顯示部分主要把待顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過拆分成7位本系統(tǒng)采納7位數(shù)碼管顯示,分別送給顯示緩沖區(qū),由查表的方式從表中取出7個相應(yīng)的字型,送到8279數(shù)據(jù)口實現(xiàn)動態(tài)顯示,8279的鍵盤掃描及顯示方式是通過初始化編程來實現(xiàn)的,8279初始化部分程序如下:2146818時鐘部分146818芯片是摩托羅拉公司生產(chǎn)的一種可編程的時鐘芯片,該系統(tǒng)中用它來讀寫恒星時,其中一些主要的操作就是芯片的初始化,讀時間操作,寫時間操作幾大部分,在使用該芯片進行執(zhí)行讀寫時間操作時,必需得留意,要首先查詢它的狀態(tài)看它是否正在刷新數(shù)據(jù),假如是,必需等刷新數(shù)據(jù)動作完成之后再對芯片進行讀寫操作,否則簡單出錯,146818的初始化部分程序如下:讀時間子程序:寫時間的子程序同上類似,不再多述。

3串行通信子程序7758實現(xiàn)雙串口通信,初始化完畢后進入主流程,逐個查詢串口是否有通信數(shù)據(jù)懇求,假如有則進入通信子程序執(zhí)行并返回,否則程序直接往下執(zhí)行,把下位機的數(shù)據(jù)分別發(fā)送給把手盒和工控機,等待接收掌握命令。

詳細的初始化程序如下:4標(biāo)定子程序流圖5自動找星子程序首先依據(jù)輸入的目標(biāo)星的赤經(jīng)值,取出當(dāng)?shù)氐牡胤胶阈菚r,通過計算,換算成目標(biāo)星的時角值,然后讀取望遠鏡此時的實時位置值,依據(jù)他們赤經(jīng)時角所處的天區(qū)差異來選擇不同的找星路徑,詳細狀況可以分為以下幾種:1假如望遠鏡與目標(biāo)星的時角處于同一天區(qū)以望遠鏡的中柱為軸線,分為東西兩大天區(qū),人為設(shè)定,則先驅(qū)動赤緯軸,再驅(qū)動赤經(jīng)軸,直到找到目標(biāo)星,進入跟蹤。

2假如望遠鏡與目標(biāo)星的時角處于不同天區(qū),即跨天區(qū)找星,則先驅(qū)動赤緯軸,讓赤緯指向北極,再驅(qū)動赤經(jīng)軸,然后再驅(qū)動赤緯軸,直到找到目標(biāo)星,進入跟蹤。

另外,由于我們的位置反饋信息是來自增量式圓光柵編碼器,而赤緯的度數(shù)始終在-90,90區(qū)間,因此還需