通用WebCam导星装置试验
[最后更新2004-03-25]
这个制作的目标是一个通用的使用摄像头的自动导星系统，可以接在双轴电驱动赤道仪的控制手柄上执行模拟按键操作。对控制手柄的要求是其按键信号为电平控制。
通过与新疆乐天派的王利东、高兴等同好的交流，准备制作一个用于威信DD-1控制手柄的自动导星装置。
一、系统组成
1）网络摄像头：使用VFW驱动的数字摄像头
2）控制软件：编制的CCDTRACKER控制程序
3）转换器：外接在计算机串口上，将串行通信指令转换为开关信号
二、转换器电路制作
转换器电路的制作费了些周折，看来开始考虑的还不够全面。
首先请新疆王利东、高兴同好拍摄了DD-1的线路板照片，并据此判断按键的连接形式为一端〈2〉连接VCC；一端〈3〉通过电阻连到地〈1〉
说明书中的电源电压为7.5V-12V，从板上看不出是否经过降压稳压。因为MAX232需要5V电源，而51单片机是TTL/CMOS输出，如果电压为7.5V以上，则带来电压和电平转换的问题，为此在第一次制作的电路中使用了7805和LM324。
3月15日高兴同好将DD-1的引出连线焊接好后测量其VCC的电压是5伏，这样稳压电路不需要了，所以建议高兴将7805拆除。
熟料19日再试验发现用手动控制（软件）没有反应。经仔细检查，焊接没有问题，测量中发现软件确实可以控制各方向按钮，但每次触发后输出到DD-1的控制电压只有1.22伏左右，而根据手控DD-1按钮测量的按钮电压为5V。
当时的判断是电路如下：
右侧为根据照片判断的DD-1电路。平常按键处于断路状态，控制IC的输入为0V。按键按下后IC的输入变为5V。电阻R（电阻排RA3）阻值不详。
左侧为转换器的输出部分。串口信号经单片机处理后由运放324输出，通过2K电阻连到DD-1上去。限流2K电阻的作用是防止在计算机控制输出低电平（即不动作）时按下按键可能造成的电路损坏。
在设计电路时估计电阻R的阻值较大，这样转换器输出经2K电阻后的压降不大。但据现在测试的结果看，如果实际到达IC的是1.22V，则R=0.67K。（这确实使我感到疑惑，因为这样的话每次按键时要消耗8毫安的电流?）
所以建议高兴同好：
首先确定R的阻值。
1） 不通电状态，分别测量 6#，7#，8#，9#与5#（GND）之间的电阻值
2） 在工作状态，用计算机程序按下某个按键并保持（或者通过程序的串口监测窗口发送51或52或54或55），这时相应的DD-1按键会有信号（就像测试1.22V的情况）。测量LM324的1或7或8或14脚（最外面的4个脚）的对应输出是否为5V。
如果LM324的输出正常，而R的阻值确实在0.6K左右，那么有2种解决办法：
1） 使用0.1-0.2K的电阻代替原来的2K电阻，或者直接并联在2K电阻上。
2） 使用二极管代替原来的2K电阻，或者直接并联在2K电阻上
但随后想起来可能还有一个问题，就是因为LM324无法达到满幅输出（5V电源下1.5V压降），并且其驱动能力非常有限，上述解决办法可能不适用。
晚上高兴重新测量，发现LM324输出为3.67V，R为1K。因此决定重新做一块新电路。
确定了VCC为5V后电路简化了许多，去掉了7805和324，直接使用PNP晶体管做开关应用。
三、转换器程序
转换器使用AT89C51单片机。
四、CCDTRACKER程序
控制程序
五、DD-1的改装
按下图接线：
从线路板上的引出线接到9针插头的对应管脚上。酌情将插头固定在手柄外壳或者引到外边。
六、测试方法
将转换器串接在计算机与手柄之间：转换器上的九针插头接手柄，九孔插头接计算机串口。接通手柄电源。
打开程序。首先用菜单选择所用的串口，设定串口参数：
然后按下《赤道仪控制》键：
可以通过菜单命令打开串口监测窗口，监测收发的指令。
也可以通过该窗口手工发送单字节指令。在输入窗口中键入任意64-255之间的数字，按下SEND，在TX DATA中显示通过串口发送的指令（16进制），单片机将回送一个补码，即（255-发送指令），并显示在RX
DATA栏中，说明通信正常。
七、手动操作
在赤道仪控制键按下后，就可以通过方向按键控制赤道仪了。对于4键类型的手柄，中间的跟踪和右边红色的停止键没有用。
试操作赤道仪，可以通过选中"赤经方向对换"或者"赤纬方向对换"调换按键对应的赤道仪运动方向，以使之符合操作习惯。
八、自动导星
1）首先设定导星范围。
通过菜单命令打开设定窗口：
导星逻辑如下：
在绿色区域内：不动作
在红色区域内：模拟方向按键动作
从绿色进入蓝色区域内：不动作
从红色进入蓝色区域内：继续模拟方向按键动作 2）按下《CCD导星》键，则摄像头的图像应出现在显示窗口中。
3）使用菜单命令：[CCD]>[设置尺寸]，通过CCD驱动自带的对话框（可能与此不同）设置图像尺寸。
注意色彩深度应设为RGB24。
4）导入星像后，点击[选择导星]键，鼠标在视频窗口内变为十字形。点左键选择导星后，按[导星]键可以执行自动导星控制。
5）首先试验导星，根据实际赤道仪实际走向通过选中"水平方向对换"或者"垂直方向对换"调换导星对应的赤道仪运动方向。
6）重复4）5）步骤正式开始导星。
九、自行编程
87C51有四个8位I/O端口，其中P3.0 、P3.1为串口被占用，P1.0,2,4,6做控制信号的输出。
空闲I/O口，用户可以根据实际需要使用。大部分管脚都可以通过串口指令控制。
指令说明：
255-192 0xFF-0xC0 该字节输出到P0
191-128 0xBF-0x80 该字节输出到P1
127-064 0x7F-0x40 该字节输出到P2
063-032 0x3F-0x20 控制指令
031-016 0x1F-0x10 该低半字节输出到P2低4位
015-000 0x0F-0x00 该半字节输出到P3高4位
十、作为通用串口控制程序
在本程序附带的初始化文件中，更改[command]段内各指令的数值：
[Command]
RA STOP=47
DEC STOP=43
NORMAL=46
FAST=45
SLOW=44
UP=41
DOWN=42
可以用来尝试控制其他使用串口的赤道仪，条件是该赤道仪使用上述7种单字节指令。
十一、初始化文件
本程序附带初始化文件：ccdtracker.ini。如果该文件不存在，则程序退出时会自动产生。方向对换等设置会自动保存供下次使用，也可手工修改。
文件内容
[File] ：输出文件储存目录。（暂不使用）
Save Dir=C:\ccdtracker ：
[DIRECTION]：方向对换设置
RA=0
DEC=0
CCDRA=0
CCDDEC=0
[Trackrange] ：导星区域设置
RA=3
DEC=3
[Command]：控制指令
RA STOP=47
DEC STOP=43
NORMAL=46
FAST=45
SLOW=44
UP=41
DOWN=42