2．2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號進(jìn)行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的執(zhí)行器。在跟蹤系統(tǒng)中，以74HC240的16個(gè)輸出信號作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入控制信號，用以控制步進(jìn)電機(jī)俯仰方向和水平方位的正反轉(zhuǎn)。圖4所示的是步進(jìn)電機(jī)一路驅(qū)動(dòng)電路圖，系統(tǒng)共有四路驅(qū)動(dòng)電路，分別驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)俯仰方向和水平方位的正反轉(zhuǎn)。其中，水平方位電機(jī)由D7，D6，D5，D4驅(qū)動(dòng)；俯仰方向電機(jī)由D3，D2，D1，D0驅(qū)動(dòng)。跟蹤裝置中步進(jìn)電機(jī)選用42BYG250C型，步矩角1．8°。水平俯仰方向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的最大角度是360°，共需運(yùn)行20 000步。減速器的傳動(dòng)比為1：100，即電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)100°時(shí)水平轉(zhuǎn)臺相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)1°。以步進(jìn)電機(jī)1．8°的步距角計(jì)算，當(dāng)鏡面裝置的水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)1°時(shí)，步進(jìn)電機(jī)發(fā)出100／1．8個(gè)脈沖，由此可以計(jì)算平面鏡法向量的方位角為a時(shí)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出的脈沖數(shù)為100α／1．8個(gè)。步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作頻率可手動(dòng)設(shè)置，默認(rèn)情況下，步進(jìn)電機(jī)每隔15 s動(dòng)作一次。

2．3 限位信號采集電路
采用光電耦合器與電壓比較器電路組成的微機(jī)步進(jìn)電機(jī)限位電路，其電路圖如圖5所示。

限位電路中利用雙三態(tài)門來控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖通路。工作原理是：在到達(dá)限位位置之前，光耦導(dǎo)通，電壓比較器LM393的反向輸入端有信號，允許步進(jìn)電機(jī)控制脈沖從此通過。當(dāng)限位桿到達(dá)限位位置時(shí)，擋住了光耦的光通路，使LM393的反向輸入端無信號，步進(jìn)電機(jī)就停止。

3 軟件設(shè)計(jì)
太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的軟件分為兩部分，一是步進(jìn)電機(jī)控制部分，主要由單片機(jī)完成。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，主要分為如下幾個(gè)軟件模塊：主程序模塊、串行口中斷處理模塊、正常跟蹤處理模塊、串行口中斷復(fù)位處理模塊等。單片機(jī)主程序流程圖如圖6所示。

軟件的另一部分為PC機(jī)部分，PC機(jī)軟件部分主要是負(fù)責(zé)任意時(shí)刻太陽位置的計(jì)算并運(yùn)用軟件計(jì)算出當(dāng)前狀況下俯仰與水平方向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的步數(shù)，并將數(shù)據(jù)送給跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器。與單片機(jī)通信的部分使用VC++中的MSComm控件來編譯串口通訊的應(yīng)用程序，采用MSComm32．OCX控件。使用控件的屬性進(jìn)行串口設(shè)置，使用控件的事件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行串口響應(yīng)，使用控件的方法完成串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。PC機(jī)通信流程圖如圖7所示。