基于80C196KC微处理器的智能化天文望远镜控制系统设计

论文题目: 基于80C196KC微处理器的智能化天文望远镜控制系统设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电机与电器

作者: 周立夫

导师: 林明耀

关键词: 智能化天文望远镜,步进电机,串行通信,升降频

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前,国内生产的天文望远镜,大多采用人工手动控制方式进行寻星跟踪,操作很不方便,且要求操作者具备较高的专业化知识。即使市场上存在的带控制系统的天文望远镜,也多是半自动方式。因此,研制智能型天文望远镜控制系统具有重要的现实意义和应用价值。针对目前天文望远镜自动寻星系统存在的不足,在熟悉天文望远镜相关背景知识的基础上,本文设计了一种基于计算机控制的智能化天文望远镜(Intellectual Astronomical Telescope)控制系统。系统工作于时角坐标系(即第一赤道坐标系,包括两个坐标轴,时角t和赤纬δ),以步进电机作为执行机构,设计了系统硬件和控制软件。硬件部分,论文在介绍控制电路的核心-80C196KC的特点和它的内部结构、串行通信、高输出器(HSO)、输入/输出端口(I/O)的基础上,设计了电源电路、键盘电路、连接单片机与PC机硬件电路的RS-232接口电路、执行机构,硬件设计中采用了抗干扰措施。在硬件电路设计的基础上,论文编制了控制系统软件。软件分上位机运行的管理软件和下位机运行的控制软件,上位机软件在DELPHI编译环境下编写,包括操作界面、星空图数据库、模糊算法程序和与下位机的串行通信程序。下位机软件采用MCS-96汇编语言编写,包括主循环程序模块、串行通信模块、数据处理模块、点动处理模块、步进电机升降频调速模块、HSO软件定时器模块,实现望远镜的寻星、跟踪和串行通信的功能。该系统实现高度智能化,能自动寻星、动态跟踪,人机交互界面友好,操作方便,并可实现大量实时信息的传输、过滤、处理、人机交互和显示,通过友好的人机界面提供给观测操作人员。论文最后研制了一套智能化天文望远镜控制系统,调试结果表明,该系统能方便快捷定位天空星座,且具有准确度高、重复性好、可靠性高和操作方便简单等优点。系统可实际应用于配套天文望远镜中。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 智能化天文望远镜控制系统概述

1.2 当代天文望远镜控制系统新技术

1.3 望远镜控制系统现状与未来发展趋势

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 智能化天文望远镜控制系统设计的天文背景知识

2.1 认识星空

2.1.1 星等

2.1.2 星座

2.1.3 星名

2.2 天球的坐标系

2.2.1 天球及其基本圈点

2.3 方位角、时角、天顶距、赤纬之间的关系

2.4 小结

第三章 智能化天文望远镜控制系统硬件设计

3.1 微处理器（MCU）控制单元

3.1.1 80C196KC 单片机芯片概述

3.1.2 80C196KC 单片机串行口

3.1.3 80C196KC 单片机高速输出器（HSO）

3.1.4 80C196KC 单片机的 I/O 口使用

3.1.5 80C196KC 单片机的监视定时器（WATCHDOG）

3.1.6 80C196KC 单片机的外部扩展存储器电路

3.2 电源电路

3.2.1 π型 EMI 电源滤波器

3.2.2 控制电源设计

3.2.3 驱动电源设计

3.3 RS232接口单元设计

3.4 点动按键控制模块设计

3.5 执行机构

3.5.1 步进电机的工作原理

3.5.2 步进电机主要特性

3.6 硬件抗干扰措施

3.7 小结

第四章 智能化天文望远镜控制系统软件设计

4.1 上位机软件设计

4.1.1 上位机软件总体结构

4.1.2 数据库系统的设计

4.1.3 界面设计

4.1.4 PC 机与下位机的通信

4.1.5 特色功

4.2 下位机软件设计

4.2.1 MCS-96 汇编程序基本结构

4.2.2 80C196KC 的存储器空间分配

4.2.3 主循环程序模块

4.2.4 串行通信程序模块

4.2.5 数据处理模块

4.2.6 点动处理模块

4.2.7 步进电机升降频调速模块

4.2.8 HSO 软件定时器中断模块

4.3 软件抗干扰设计

4.3.1 软件看门狗技术

4.3.2 输入端口信号重复检测方法

4.3.3 软件拦截技术（指令冗余）

4.4 小结

第五章 控制系统调试

5.1 串行通信模块调试

5.2 HSO 软件定时器中断模块调试

5.3 点动模块调试

5.4 与上位机软件联调试

5.5 小结

全文总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

附录:项目内容及技术要求

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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