地平式天文望远镜控制系统的研究与设计

摘要

天文望远镜广泛应用于天文、导航、科学考察等领域，是人们从事科学研究和经济建设的有力助手，已成为反映一个国家经济实力与科技水平高低的一项重要指标。国外望远镜制造商大都从我国进口机械部分，装上控制系统，垄断了国内外市场。研究与设计出望远镜的控制系统，无疑会以低成本的优势占领国内外市场。因此，对天文望远镜的控制系统进行深入的研究具有十分重要的现实意义。
　　 本文结合南京英田光学工程有限公司的研究项目，通过介绍国内外天文望远镜的控制系统及其新技术，对地平式望远镜的控制系统进行了总体设计和研究。其主要研究内容如下：
　　 1、介绍了天球坐标方面的相关知识，并对控制系统中所涉及的天文坐标进行了分析，得出了它们之间的转换关系。
　　 2、给出了基于80C196KC单片机模块的地平式天文望远镜控制系统方案和单片机系统硬件接口电路，阐述了GPS系统和光学编码器的有关理论。
　　 3、基于自动控制技术，对望远镜驱动电机控制系统的原理进行了分析，探讨了电机调速系统的模糊控制理论，并利用Matlab软件对直流电机的调速系统进行了仿真。
　　 4、给出了望远镜控制系统的算法设计思路及软件设计流程，分析说明了软件系统各功能模块(主控程序模块、通讯模块和电机控制模块)的组成、功用和程序流程图，详细介绍了子程序模块及部分子程序，并探讨了软件的抗干扰措施。
　　 5、分别介绍了采用智能手控盒和PC机调试并控制天文望远镜，以实现其自动寻星与自动跟踪的方法和步骤，并介绍了SkyMap星空软件和串行接口电路。