單片機在赤道式天文望遠鏡控制系統(tǒng)中的應用

一 前言

　　縱觀當前國內的望遠鏡市場，大大小小的望遠鏡都配上了電腦，實現(xiàn)PC機控制，這樣無形之中就增加了產品的生產成本，使一些原本不必要配電腦的中小型望遠鏡也必須得配一臺電腦，脫離了電腦，就只能進行一些簡單的手動操作，令人苦不堪言，本人主要就這一方面作了一些粗陋的研究，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

　　本控制系統(tǒng)的核心部分是采用雙串口的CPU（W77E58芯片），可以同時和上位機及把手盒通信，也可以單獨和他們通信，一片XC95108-84負責計數(shù)分頻等工作，一片MC146818時鐘芯片，用來產生恒星時，附加一些外圍接口電路，具體詳情見（圖一），因為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

　　具體地講，軟件總的可以分為四大部分：PC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PC機和把手盒分別與下位機的主電腦CPU（W77E58）通信，由串行電纜連接，實現(xiàn)通信，功放模塊（驅動部分）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計流程及算法思路：

　　1、 設計思路

　　我們應該明確該設計的目的，即實現(xiàn)望遠鏡自動找星的功能，具體地說，首先得給望遠鏡進行位置的準確標定，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央，放在主鏡的十字線的中心，此時把這顆星的坐標位置由把手盒輸入進去，定標替換望遠鏡原來的位置，然后以這顆星為基本點，根據(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保護模塊，因此，對望遠鏡而言，調試完畢之后只需要標定一次，以后每次關機之前系統(tǒng)都會自動保存望遠鏡當前的實時位置，給用戶帶來了極大的方便，自動找星時，我們給望遠鏡輸入天空星體的天文坐標（α，δ）之后，望遠鏡根據(jù)當前自身指向的天區(qū)位置以及待尋目標星所處的天區(qū)位置選擇一條合適的路徑，驅動赤經、赤緯電機轉動使其指向目標星，讓目標星體落入望遠鏡視場，找星結束后自動轉入跟蹤，望遠鏡的指向與天體的坐標是通過恒星時聯(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，恒星時由程序配合手動校正，并顯示于面板上。由公式 t+α=s①

　　其中t是星體的時角位置

　　α 是星體的赤經值

　　s 是當?shù)氐牡胤胶阈菚r

　　顯然我們可以把望遠鏡的時角和星體的時角對應起來，在跟蹤狀態(tài)時，為了克服地球自轉的影響，時角在以每時秒15個角秒的速度沿著反地球自轉方向勻速運動，因此在赤經方面主要是實時地采集當?shù)氐牡胤胶阈菚r，不停的刷新顯示，計算目標星的時角，最終讓望遠鏡的動態(tài)時角值等于目標星的時角，這樣赤經找星完畢;在赤緯方面，因為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)的位置以及目標星的位置，選擇合適的找星路徑，確保望遠鏡的鏡筒的姿勢正確，至于限位部分，可以根據(jù)客戶要求自行設定。