MSP430单片机天文望远镜的寻星自动化设计+电路图+源程序(3)
图1-1 经纬式架台
赤道仪式架台：赤道仪也有两个可转动轴，分别为赤经轴及赤纬轴。与经纬仪最大的不同在于，经纬仪的水平转轴是平行于地面的，而赤道仪是倾斜的。从赤道仪的外观来看，固定不动的基座衔接三脚架。极轴是位于这基座上的一个倾斜的轴，而赤经轴是在极轴上的一个可转动的轴。与赤经轴相垂直的另一个可转动轴称为赤纬轴。极轴倾斜的角度与观测地的地球纬度相同，在北半球就近似于北极星的仰角高度。当极轴对准北极点时，极轴就相当于是地球的自转轴，此时极轴上的赤经轴只要以与相反于地球自转的方向进行转动，就能达到一直跟踪天体的目的，也就能够一直保持天体在望远镜的视野内了。为了避免望远镜在轻微不平衡的状态下自行转动而造成碰撞损坏，在赤经轴及赤纬轴上都配备有离合器用来固定两个轴。当离合器松开时，赤经轴及赤纬轴可以自由转动；当离合器旋紧赤道仪被固定，望远镜保持不动。与经纬仪不同，任何一部赤道仪都配有微动装置，可以保证当赤道仪被离合器固定住时，可以细微的调整位置。[5]
图1-2 赤道仪式架台可分为两种：德式（左）和叉式（右）
1.4 本课题的主要工作
随着改革开放逐步深入，社会的快速发展，我国人民生活水平得到了极大的提高，广大人民不仅仅再满足对温饱的需求，越来越多的人对天空感兴趣，传统的天文望远镜已经不能满足人们的需求，本课题提供的自动寻星方案成本低，精度较高，并且能够自动寻找恒星并追踪，操作简便，界面友好。
课题设计研究的内容包括：
（1）介绍基本的天体知识，包括星空、星座、天球坐标系及赤纬坐标之间的关系、各种时间计量系统等。
（2）设计系统硬件电路，包括：电机驱动电路和控制电路。
（3）在完成硬件电路的基础上，根据课题需要的功能编写相应的软件程序。
2 基本理论知识
2.1 认识星空
2.1.1 星座[8]
四大文明古国之一的古巴比伦是西方星座的发源地。公元2世纪，古希腊著名的天文学家托勒密总结了前人的天文成就，编制了48个星座，并将星座内的主要亮星用假象的线条连起来，把它们比作动物或人物的形象，将神话故事与其适当融合并命名。后来为了研究需要，星空被分成若干个区域，这就是星座的由来。而在东方，很早之前，中国就已经把天空分为三垣二十八宿。1928年，国际通用的88个星座方案由国际天文学联合会正式公布。
2.1.2 星名
德国天文学家贝耶（Bayer）于西元1603年发表的著名的星图“Uranometra”中的恒星依据自身在整个星座中的亮度，按希腊24个字母的顺序标记，该星所属星座名附属在字母后面以示区分，如α Orionis，希腊字母用完后就用拉丁字母（a，b，c……及A，B，C……），另外，鉴於星座中恒星过多，单使用字母完全不够用，英国皇家天文台的弗莱斯德（Flamsteed）于是加入数字来表示，如32 Leo ，星座由东至西编排数字的次序，这样确保可以完整命名所有的星星。
2.2 天球坐标系[9]
天球坐标系是以天极和春分点作为天球定向基准的坐标系。
2.2.1 天球的基本点和圈
为了方便天文学等领域中的研究，天文学家假象了一个旋转的天球，与地球同心，理论上具有无限大的半径。天球完全包括了天空中所有的物体。与地球类似，天球同样也有天赤道和天极。
要在球面上建立天体位置与地面观测站点位置间的关系，就必须首先在天球上设定一些基本的圈和点。为了确定天球上某一点的位置，必须引入相对应的天球坐标，即天球坐标系。天球坐标系一般有四种：地平坐标系以地平面为参考面，赤道坐标系以地球赤道面在天球上的投影为参考面，黄道坐标系以黄道面为参考面、银道坐标系以银道面为参考面。在某一具体地点观测天体的方位和仰角时采用地平坐标系，非常方便，但描述天体在天球诸星背景中的位置时很不方便，这是因为天球和地面的位置不固定，随时随地都不同，因此天体的地平坐标系总是随观测地点和观测时间而变化。另外三种坐标系都是以天球面为基准画出来的，在描述天体的位置时比较方便。