電子地球儀的製作方法
2023-06-06 10:22:06
專利名稱：電子地球儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計算機控制的地球儀。
目前市場上出售的地球儀，是由支承底座和印有地圖的空心球體組成，施加外力時，球體可在支承底座上轉動。這種地球儀只能簡單地顯示地球的地形、地貌及國家、地區和主要城市的地理位置。
本實用新型的主要目的是提供一種能自動模擬地球自轉，並在球體表面上模擬顯示陽光照射區域的電子地球儀。
為了實現上述目的，本實用新型解決的方案是在球體內安裝發光燈和反射遮光罩，反射遮光罩的作用是使光線只能照亮球體的半個球面。用一個旋轉驅動機構來驅動球體或反射遮光罩，使其作相對轉動。由一個計算機控制及驅動裝置來控制旋轉驅動機構，使球體和反射遮光罩相對轉動的角速度與地球自轉的角速度相等。
計算機控制及驅動裝置的輸出端還接有一個數碼顯示器和一個起始定位開關，在系統啟動時分別用於顯示輸入數據和確定球體的起始位置，在系統運行時，數碼顯示器顯示的是時間。
本實用新型與普通地球儀相比，由於增加了計算機控制系統，它能直觀地模擬地球的自轉，模擬地球表面上的日出日落，顯示一日內太陽所照過的區域，並且還具有時鐘功能。它做為一種地理教學儀器，可以啟發學生的思維，增加學生的感性認識，促進學生對有關知識的理解和掌握。由於它可以方便地進行計算機控制的演示實驗，因此它也可以做為計算機課程的輔助教學儀器。同時它也是一件具有一定使用價值的裝飾物，在很多部門和很多場合可以擺放。例如，在賓館、飯店裡，它既起裝飾作用，又可以取代那些用來顯示世界各地時間的鐘表。本實用新型操作簡單，在世界各地都可以使用，採用單片機作為控制計算機時，成本較低，性能價格比較好。
以下結合附圖對實施本實用新型做進一步說明。
圖1是本實用新型實施例的機械結構原理圖。
圖2是實施例的電氣原理圖。
圖3是實施例的計算機軟體結構圖。
在附
圖1所示的結構原理圖中，球體10通過軸承5、6與底座1相連。旋轉驅動機構由電動機3和傳動部件4組成，電動機選用的是步進電機，轉動部件可以是聯軸器、齒輪副、蝸輪副或者是摩擦橡皮輪等，在實施例中用的是減速齒輪副。傳動部件4與球體10相連接，由固定在底座1上的電動機3驅動。步進電機採用三相六拍供電，步距角為1.5°，由於是脈衝間斷供電，因此不加減速器運行時，球體的轉動有明顯的跳躍，當齒輪減速比為61時，球體每分種需要轉動一次，平均角速度為15°／小時，與地球自轉的角速度相同，球體近似平滑轉動。在球體10內安裝有發光燈8和反射遮光罩9，它們可以組合在一起，也可以分開設置，本實施例中，發光燈8裝在反射遮光罩9上，空心支杆7穿過球體10的軸承內孔將反射遮光罩9固定在底座1上。在底座1上安裝有計算機控制及驅動裝置2，它的輸出端與電動機3電連接。底座1上還安裝有數碼顯示器11和起始定位開關12，它們都與計算機控制與驅動裝置2的輸出端電連接。開關12可以用有觸點開關，也可以用無觸點開關，本例中用的是有觸點微動開關，與之配套的定位觸塊13安裝在傳動部件4上，它們的作用是確定球體旋轉的起始位置。
在圖2所示的電氣原理圖中，計算機選用的是MCS－51系列中的8751單片機，它的內部有128位元組的數據存儲器(RAM)和4K字節的程序存儲器(EPROM)，不需外部擴展即可滿足本系統需要。8751P1口的P1.0～P1.6七條線作為數碼顯示器LED的段選線，八位集成塊BIC8718作為段選線的功率驅動，外接上拉電阻，位選線是P2.0～2.4五條線，功率驅動也是BIC8718。LED的顯示採用軟體解碼動態掃描的方式，以節省硬體資源。PO口的P0.0～P0.2三條線作為步進電機BD的控制線，步進電機的功率驅動器是四達林頓開關ULN2068，它的輸入端接上拉電阻，所需的脈衝環形分配也採用軟體方式。PO口的P0.3－P0.6四條線是開關量輸入線，上面分別接有按鍵K1、K2、K3和微動開關K4及上拉電阻，其中K1為輸入數據項選擇鍵，K2為數據輸入鍵，K3為系統運行健，K4為起始定位開關。每次系統復位後，球體都要轉到由K4設定的起始位置上，當使用地區的時區代碼和當地的時間數據輸入後，計算機自動地與起始位置的時區代碼和起始時間數據進行比較，計算出此地此時球體需轉過的角度，並指揮旋轉驅動機構使球體轉過相同角度。本實施例中，起始位置設定在經線零度線上，起始時間數據為午夜零點。圖中K5為復位鍵。本實施例的電源採用220伏交流經降壓、整流、濾波提供。5伏電源的穩壓採用三端穩壓器7805。發光燈L用的是6瓦螢光燈管，直接由220伏交流供電。所有集成電路的未註明埠按各集成塊的技術要求連接。
對圖3所示的計算機軟體結構說明如下初始化將系統中所有命令、狀態以及有關的存儲單元置位成初始狀態。
起始位置驅動啟動步進電機，使球體轉到起始位置。
提示符顯示當球體轉到起始位置後，顯示提示符「P」。
鍵掃描執行鍵掃描程序。
散轉根據散轉指令(JMP＠A＋DPTR)，設置轉移入口地址表，實現鍵功能程序的轉移。
K1鍵功能程序每按一次鍵，選擇一種數據輸入，並設置狀態標誌，本系統需要輸入的數據有時區代碼、時、分共三項，每項用不同提示符顯示。
K2鍵功能程序採用「加1」方式輸入數據，即每按一次鍵使輸入的的數據值加1，顯示輸入結果。
K3鍵功能程序啟動時鐘運行程序，顯示時間，每1分鐘執行一次步進電機驅動程序。
命令／狀態查詢查詢系統命令和狀態標誌。
條件控制轉移根據查詢結果分支轉移。
a轉移循環轉移，用於循環顯示輸入數據，以便查詢和修改。
b轉移等待轉移，等待下次按鍵。
c轉移復位轉移，用於系統命令和硬體復位。
權利要求1.一種地球儀，它包括球體和支承球體的底座，其特徵在於，它還包括發光燈[8]和反射遮光罩[9]，安裝在球體[10]內，用來產生模擬太陽光；由電動機[3]和傳動部件[4]組成的旋轉驅動機構，安裝在底座[1]上，用來驅動球體[10]或反射遮光罩[9]，使其作相對轉動；計算機控制及驅動裝置[2]，它的輸出端與電動機[3]電連接。
2.根據權利要求1所述的地球儀，其特徵在於，計算機控制及驅動裝置［2］的輸出端還連接有一個數碼顯示器［11］和起始定位開關［12］。
專利摘要本實用新型公開了一種能自動模擬地球自轉、模擬顯示陽光照射區域的電子地球儀，它的球體(10)的內部安裝有發光燈(8)和反射遮光罩(9)，用來產生模擬太陽光，由一個電動機(3)和傳動部件(4)組成的旋轉驅動機構用來驅動球體(10)或反射遮光罩(9)，使其作相對轉動，一個計算機裝置(2)用來控制其相對轉動速度，使其與地球自轉的角速度相等，並使模擬太陽光在球體(10)表面照亮的區域與太陽在地球表面照射的區域一致。
文檔編號G09B27/00GK2139727SQ92232099
公開日1993年8月4日 申請日期1992年9月8日 優先權日1992年9月8日
發明者趙中遠 申請人:趙中遠