赤道式天文望远镜模拟控制系统设计(上位机和下位机）

摘?? 要 本模拟控制器设计部分主要是运用DELPHI语言进行编程。取PC机自身时钟为基准，根据当地的精确地理经度和地理纬度，把当地时间进行适当处理，得到当地的恒星时，作为系统的自动寻星的基准。根据望远镜所处的天区和目标恒星所处位置确定寻星的轨迹路线，通过RS232下发控制指令到下位机，驱动赤经、赤纬轴电机工作直到找着目标星，之后望远镜处于恒速跟踪状态。PC机实时接收存储下位机上传来的当前望远镜跟踪状态数据，并用曲线表示出。所有记录结果均可输出打印成报表，方便存档和交流。 关键词 模拟控制，自动跟踪，RS232 ?课题背景知识介绍 ??? 在国内，天文望远镜大多是一些专业部门在使用.在国外，除一些专业部门外，使用天文望远镜的个人也较多，天文望远镜的市场很大，然而，据机械望远镜生产厂家提供信息，国际市场中的大部分机械望远镜是来自我国生产.他们大部分是从我国进口机械部分，再自己组装上自动控制部分，以满足市场的需要，降低成本.如果我国的望远镜自动控制技术能加强和完善，无疑会以成本低的优势占领更大的国际市场。 1.1.1天文学坐标 ?? 我们对各式各样星位置的描述，通常用的是天文学。坐标天文学中的时角坐标系来衡量天体目标的位置及望远镜的移动坐标。参看(图la)把整个宇宙看成一个球体PQP’ Q’，称为天球。这是一个任意长为半径的假象球面，太阳、月亮和恒星看起来都分布在这个硕大的球面上，无论我们走到那里，好象总在球面的中心。利用它可以确定任意天体对应的视角，研究天体的视运动。在对准目标天体的前提下，只要保证望远镜移动的方向和角度与天体目标运动的方向和角度相同，就能达到跟踪的目的。 PP’是地球自转的转轴无限延伸与天球相交，称为天轴，N表示地球，NP、NF方向分别代表北和正南方向。地球赤道面的延伸与天球相交的大圆QQ、称为天赤道。M为天体目标，M和天轴PP“组成的平面与天球相交所得的大圆称为赤经圈。天体M的时角坐标tx ,都是以弧长对应转角来度量。圆弧Q'}c为天体M的第一坐标，称为时角，记为tx，按顺时针方向自0~360°计量，反方向为负。圆弧KM为天体M的第二坐标，称为赤纬。记为ty，由天赤道分别向南、北记量，向北0~90°，向南0~90°。所以，任何一个天体目标，都有一组tx, ty与之对应。用望远镜观测天体M时，先使望远镜上赤道仪的极轴与天轴重合，重合之后望远镜的X、Y方向就是该坐标系的tx ,ty方向，调整望远镜在两个方向上的转动，也就是改变tx . ty坐标，即可观测到不同位置的天体。? 在望远镜对准目标天体的前提下，前者转动△X、△Y角度与后者运动的△tx、my角度相同，就能保证准确跟踪目标。 本课题所用工具及所作工作? 由于DELPHI语言使用方便，功能性强，运用广泛，模拟控制器设计部分选用DELPHI语言对系统对象进行编程。另外从网上下载SPCOMM串行通讯控件，对下位机进行了实时的监控。 同时系统的人性化界面设计也是本系统设计的重要部分。另外，对行星和恒星的不同跟踪模式的进行提出了有效补偿办法。 用delphi制作的望远镜系统控制界面，在此界面上我们可以选择手动控制控制望远镜动作，例如点击赤经选择框中的“快动十”按钮可以通过串口发送命令驱动望远镜的赤经轴正向快动。界面上还可以实时显示当前的时间信息，望远镜的实时位置以及高度、方位等，输人目标星数据后还可以实现自动找星功能，迅速定位目标星。因为课题设计的需要，其上还增加了一些测试功能。 ?本文的工作就是介绍如何做一个赤道式天文望远镜模拟控制系统，第2部分给出相关方案的研究为后面程序设计打下基础，第3部分给出了系统的总体设计，对程序的模块分析、设计思想。第4部分给出详细的实现过程和重要的技术实现。最后给出了我对这个设计一个看法，这个系统有些什么特色，还有展望之类的。