现在，大型射电望远镜项目在各国都得到了遍及的注重，在射电望远镜的外形不断向着高精度、大口径开展的一同，人们关于射电望远镜的观测操控要求也越来越高，当下，射电望远镜的操控观测技能也现已开端朝着便利化、主动化、智能化方向行进。20世纪90年代，跟着核算机技能和嵌入式体系的不断开展和完善，射电望远镜的操控也由手动操控转向核算机主动化操控，并且还会配有使人易懂的图形化界面，这使得射电望远镜的主动化操控程度越来越高，越来越准确。换句话说，观测者现在足不出户的坐在核算机面前就能够完结运用射电望远镜观测天体的使命。本文提出了一种太阳射电望远镜主动观测操控渠道的全体解决方案。
1 太阳射电望远镜及其主动盯梢原理
1.1 太阳射电望远镜原理
太阳射电望远镜不同于一般的光学望远镜，它不是经过光线而是经过太阳发射出的无线电波来观测太阳。设在露天的抛物面反射天线，把它所接纳到的从太阳上宣布的弱小电波传到室内的接纳机里，接纳机再把电波扩大并主动记载下来。依据这些记载，就能够研讨太阳活动的状况，把握太阳辐射能量的规则改变，来剖析这些改变对地球的影响。
1.2太阳射电望远镜主动盯梢原理咱们能够将太阳的移动视为匀速运动，太阳的运动是由两个方向上的运动组成的，即水平方向和笔直方向。因为太阳每天的运动轨道不同，因而，咱们运用了主动捕获其运动轨道的办法，其办法为：手动按键，使望远镜随太阳一同运动，在此过程中，核算机能够记载和累加望远镜在水平方向和笔直方向上移动步距、移动方向和跟从的移动时刻。由此能够推算出射电望远镜在水平方向和笔直方向上的移动速率，经过核算换算成此速率下所对应的操控脉冲数，由此操控两个方向的电机翻滚，然后完结对太阳的主动盯梢。
2 体系总体规划
太阳射电望远镜主动盯梢体系首要由上位机、下位机、接纳天线、转台等部分组成。其间，转台由方位操控电机和俯仰操控电机两部分组成，能够进行两方向自由度翻滚。体系原理图如图1所示。
图1中，上位机首要担任操控下位机的作业状况，并对下位机上传的数据进行处理、显现以及存储。下位机首要是MSP430F169，首要担任操控天线的运动以及对数据的搜集。
3 下位机规划
太阳射电望远镜完结主动观测的要害点是和谐天线体系与接纳机体系，望远镜的操控体系不只要操控驱动天线转台，确保望远镜的天线在观测过程中一直对准太阳，并且操控体系还应在望远镜的天线对准太阳后当即采样搜集望远镜接纳机的输出信号，并送往上位机供上位机软件进行处理，由上位机核算出太阳的实时天线温度，然后到达主动观测的意图。
本规划中选用美国德州仪器公司(TI)推出的MSP430F169微处理器，430F169集成了16位RISC结构CPU，外设和灵敏的时钟体系，与其他单片机比较MSP430F169大大缩小了产品的体积与本钱，并且选用多种低功耗节能作业形式。选用两片单片机协同作业的方法来完结其功用。由此，望远镜操控和搜集信号的使命就能够由每一片单片机独自完结。本论文中担任其操控转台翻滚的单片机咱们称之为主单片机，而担任信号搜集的单片机咱们称之为从单片机。主单片机和从单片机别离有RS485通讯线衔接到上位机。主单片机接纳上位机经过RS485发送的各种操控指令，一同也将天线当时的方位发送回上位机。而从单片机依据主单片机的指示，当令的经过RS485通讯线向上位机发送所搜集到的数据信号。
3.1 主单片机规划
主单片机的操控流程图如图2所示。
主单片机首要担任有关太阳射电望远镜操控的使命：
1)驱动转台;
2)俯仰及方位计数;
3)转台限位。
首要要对时钟进行设置，这儿咱们将时钟设置为高频时钟源XT2CLK，也便是外接的8 MHz晶振。再次，设置I/O端口。此论文中运用的端口及其方向操控如表1所示。
本论文中串行通讯端口的设置为：串口波特率为115 200 bps，1位开端位，8位数据位，无校验位。还运用了3个中止，别离是P2端口中止、串行通讯中止和16位定时器A中止。单片机一切的初始化完结今后，程序就进入循坏等候状况。只要上位机发送操控指令时，程序才会进入相应的俯仰操控程序、方位操控程序或从单片机操控程序。
3.2 从单片机的规划
从单片机在观测太阳的过程中需求不断的搜集接纳机输出电压信号，并将这些信号发送至上位机，其次还要搜集天线温度值。温度搜集模块运用了一片温度传感器DS18B20从单片机与主单片机相同，都要进行时钟、端口等等的设置。其流程图如图3所示。
接纳机输出信号搜集模块完结对接纳机输出信号的采样，采样率为100 Hz。接纳机输出信号的电压规模是0～5 V，但是因为数字衰减器的延时，太阳有明显活动时，接纳机的输出信号或许大于5 V。别的，为防止接纳机输出信号在传输过程中引进搅扰，需求在运算扩大器的前端加RC低通滤波器滤除搅扰。接纳机输出信号调度模块电路如图4所示，图中信号线ADC1即为接纳机输出信号。其搜集到的数值会在上位机界面显现。
4 上位机界面规划与显现
Visual C++6.0，简称VC或许VC6.0，是微软推出的一款C++编译器，将“高档言语”翻译为“机器言语(低级言语)”的程序。Visual C++6.0是一个功用强大的可视化软件开发工具。运用其开发的Windows渠道应用程序有着无与伦比的优势。太阳射电望远镜上位机的操控界面即选用Visual C++6.0，并运用MFC的单文档视图结构构建了整个上位机的界面。在软件界面的显现方面不只要主动盯梢，并且还有手动观测、天线校零、天线保藏等。因而挑选运用根据CFormView的单文档结构。
太阳射电望远镜主动操控渠道的软件界面如图5所示。
此界面共有5个模块别离是天线操控按钮、当时天线温度动态显现窗口、全天天线温度观测动态显现窗口、当时太阳方位理论值、太阳运动轨道模仿窗口。
如图6(a)是天线操控按钮图，经过按动按钮上位机就会把指令发送给下位机，下位机接纳到相应的指令后会操控天线相应的翻滚。天线操控按钮有主动盯梢、天线校零、天线保藏等等。
如图6(b)是当时天线温度动态显现窗口，该窗口纵坐标显现天线温度的改变，选用绝对温标，单位为开尔文(K);横坐标轴为时刻，其时刻选用和谐国际时，时刻宽度为200秒。横坐标轴选用翻滚方法显现，每逢下位机有接纳机输出信号发送至上位机，上位机即据此核算出天线温度值，并显现于窗口之中。
如图6(c)是全天天线温度观测动态显现窗口，该窗口显现全天的天线温度记载曲线。纵坐标也是显现天线温度的改变，横坐标轴仍是时刻，但时刻宽度为1个小时40分钟，其
记载国际和谐时的00：00—10：00，也便是咱们现在的08：00-18：00即白日的时刻规模。
如图6(d)是该部分显现太阳的理论方位，在太阳射电望远镜主动盯梢观测的过程中，用户有必要了解到太阳射电望远镜的天线是否正确地对准天体。太阳理论方位给用户运用射电望远镜主动盯梢太阳时供给了一个参阅规范。咱们挑选地理经度为118.78°，地理纬度为23.50°的观测点(选用地平坐标系)，时刻是在2014年3月27日11时33分59秒。图中AD值即为接纳机搜集信号搜集的值，其单位为毫伏。
如图6(e)是太阳运动轨道模仿窗口，此窗口有两种显现方法。一是主动盯梢观测太阳时，它实时显现当时天线所对准的太阳方位。二是没有进行观测太阳时，它能够演示太阳的运动轨道。单击”开端演示”后，中心曲线图的圆点代表着太阳，当时的这一天这个圆点沿着此虚线移动，这便是太阳的运动轨道图。上面的虚线代表夏至意图太阳运动轨道，下面的虚线代表冬至意图太阳运动轨道。
5 定论
本文在实验室射电望远镜频谱仪的基础上，提出了一种太阳射电望远镜观测渠道操控界面，完结了一系列的上位机操控下位机，下位机操控主从单片机，单片机操控方位和俯仰电机的翻滚，然后完结了主动盯梢观测太阳的意图，提出了一个既便利又利于了解的操控界面，真实完结了观测者足不出户的坐在核算机面前就能够完结运用太阳射电望远镜观测天体的使命。
