基于80C196KC微处理器的智能化天文望远镜控制系统设计
发布时间：2020-03-25 12:17
【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。
【图文】：
司的 MCS-96 系列微处理器是目前功能最强、应用最广泛的 16 位微处理器，非常适用于各类自动控制系统，它包括 KB 和 KC 两大系列，每一系列又分无 ROM/EPROM 型、有 ROM 型和有 EPROM 型三种。80C196KC 是 lntel 公司 90 年代初期推出的第三代 CMOS 芯片，其数据/地址线均为 16 位，使用 MCS-96 家族共享的指令系统，除了 8X96 已包括的一些外设（如时钟发生器、1/O 端口、A/D转换、PWM 输出、串行口、定时/计数器、监视定时器 WATCHDOG、高速输入/输出器等）外，还集成了先进的外设事务服务器（PTS）和事件处理器阵列（EPA），近年来，在各个领域中应用相当广泛。图 3-2 是 80C196KC 内部结构图，80C196KC 的特点可以概述如下：(1) CPU 中的算术逻辑单元不采用常规的累加器结构，而是采用寄存器-寄存器结构。CPU 的操作直接面向寄存器，，消除了一般 CPU 结构中存在的累加器瓶颈效应，提高了操作速度和数据吞吐能力；(2) 80C196KC 内部的 512 字节寄存器中，24 字节是专用寄存器，其余 488 字节通过“垂直窗口”结构都可以作为通用寄存器，所以其通用寄存器的数量远比一般 CPU 多。利用这些寄存器可以大大方便程序设计，其中一个应用就是将这些寄存器指定为各中断服务子程序中局部变量的专用寄存器，以减少中断服务过程中保护和恢复寄存器现场的软件开销；(3) 与 MCS-51 系列单片机相比，80C196KC 有一套效率更高、执行速度更快的指令系统，它可以对带符号数和不带符号数进行操作。它的 16 位乘以 16 位指令的执行时间为 1.4-6.25μ S，32 位除以 16 位指令的执行时间为 2.4-6.25μ S，还有符号扩展及用于浮点计算中的数据规格化等指令，并提供了三操作数指令，大大提高了指令效率；
东南大学硕士学位论文 第三章 智表 3-2 共模轭流圈电感的电感量与额定电流额定电流 I（A） 1 3 6 10 电感量 L（mH） 8~23 2~4 0.4~0.8 0.2~0.3用来滤除差模干扰，一般选用薄膜电容器， 的容量越大，则插入在接入滤波器前后输出电压的变化）越大，其值可按照所要抑制的大致在 0.01μF～1.0μF。电路中 分别跨接在两根电源线和接地选用陶瓷电容，根据滤波器漏电流的大小确定其容量，一般容量范的漏电流经接地线泄漏到大地，两个 电容的中点经外壳可靠接地分电路是做在印制线路板上，应使接地端通过电源输入端口与交流地线。R为 的泄放电阻，一般取xCyCyCxC R =500K~2M ，它由VDE-0806所推荐。用示波器对电路进行仿真分析，如图 3－7 所示[13]，整个和差模干扰信号，保证控制系统的稳定可靠运行。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH751;TP273.5
本文编号：2599891
【图文】：
司的 MCS-96 系列微处理器是目前功能最强、应用最广泛的 16 位微处理器，非常适用于各类自动控制系统，它包括 KB 和 KC 两大系列，每一系列又分无 ROM/EPROM 型、有 ROM 型和有 EPROM 型三种。80C196KC 是 lntel 公司 90 年代初期推出的第三代 CMOS 芯片，其数据/地址线均为 16 位，使用 MCS-96 家族共享的指令系统，除了 8X96 已包括的一些外设（如时钟发生器、1/O 端口、A/D转换、PWM 输出、串行口、定时/计数器、监视定时器 WATCHDOG、高速输入/输出器等）外，还集成了先进的外设事务服务器（PTS）和事件处理器阵列（EPA），近年来，在各个领域中应用相当广泛。图 3-2 是 80C196KC 内部结构图，80C196KC 的特点可以概述如下：(1) CPU 中的算术逻辑单元不采用常规的累加器结构，而是采用寄存器-寄存器结构。CPU 的操作直接面向寄存器，，消除了一般 CPU 结构中存在的累加器瓶颈效应，提高了操作速度和数据吞吐能力；(2) 80C196KC 内部的 512 字节寄存器中，24 字节是专用寄存器，其余 488 字节通过“垂直窗口”结构都可以作为通用寄存器，所以其通用寄存器的数量远比一般 CPU 多。利用这些寄存器可以大大方便程序设计，其中一个应用就是将这些寄存器指定为各中断服务子程序中局部变量的专用寄存器，以减少中断服务过程中保护和恢复寄存器现场的软件开销；(3) 与 MCS-51 系列单片机相比，80C196KC 有一套效率更高、执行速度更快的指令系统，它可以对带符号数和不带符号数进行操作。它的 16 位乘以 16 位指令的执行时间为 1.4-6.25μ S，32 位除以 16 位指令的执行时间为 2.4-6.25μ S，还有符号扩展及用于浮点计算中的数据规格化等指令，并提供了三操作数指令，大大提高了指令效率；
东南大学硕士学位论文 第三章 智表 3-2 共模轭流圈电感的电感量与额定电流额定电流 I（A） 1 3 6 10 电感量 L（mH） 8~23 2~4 0.4~0.8 0.2~0.3用来滤除差模干扰，一般选用薄膜电容器， 的容量越大，则插入在接入滤波器前后输出电压的变化）越大，其值可按照所要抑制的大致在 0.01μF～1.0μF。电路中 分别跨接在两根电源线和接地选用陶瓷电容，根据滤波器漏电流的大小确定其容量，一般容量范的漏电流经接地线泄漏到大地，两个 电容的中点经外壳可靠接地分电路是做在印制线路板上，应使接地端通过电源输入端口与交流地线。R为 的泄放电阻，一般取xCyCyCxC R =500K~2M ，它由VDE-0806所推荐。用示波器对电路进行仿真分析，如图 3－7 所示[13]，整个和差模干扰信号，保证控制系统的稳定可靠运行。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH751;TP273.5
【参考文献】
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10 林棋椿,尤石峪;40cm望远镜的计算机控制系统[J];中国科学院上海天文台年刊;1996年00期
本文编号：2599891
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