步进电机变频技术的应用

航海罗经模拟器的组成结构原理是：船舶舵轮的转动引起了船舶航向的改变，同时也就引起了船舶罗经读数的变化。当罗经模拟器要求转动的角度偏大时，设计应用变频转动的方法来克服转动时间过长的缺点，也就是给出一个具体需要转动的航向值，该模拟器能够迅速有效地按照要求转到该值。

步进电机的选用与设计

步进电机具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，具有瞬间起动与急速停止的优越特性。与其他驱动元件相比，有明显优点：通常不需要反馈就能对位移或速度进行精确控制;输出的转角或位移精度高，误差不会积累;控制系统结构简单，与数字设备兼容，价格便宜。它每转一周有固定步数，能够精确控制步进和接收数字量。为了便于数据的处理和驱动，设计了由步进电机带动减速齿轮，再由齿轮带动罗经数据转盘，为了提高数据精度和提高电机的负载能力，将减速比设计为：1:90(比值越小，精度越高，但是比值太小对控制和响应频率要求就太高了)。步进电机的通电方式可采用三相双六拍通电方式，即按照a、ab、b、bc、c、ca顺序循环通电，这样步进电机中每个脉冲能驱动1.5度。三相双六拍通电的控制模型如表1。

步进电机的驱动采用软件设置和功率放大电路来实现，其中功率放大器也称为驱动电路，其作用是将脉冲发生器的输出脉冲进行功率放大，给步进电机相绕组提供足够的电流，驱动步进电机正常工作。对功率放大器的要求包括：能提供足够的幅值;前后沿较陡的励磁电流;功耗小，效率高;运行稳定可靠，便于维修而且成本低。

软件设计中脉冲波的要求

这里利用mcs-51系列单片机中的p1口来进行控制，因为p1是8位准双向i/o口，每一位可以独立地定义为输入或输出，所以，既可以对p1口进行字节操作也可以进行位的操作。mcs-51系列单片机中有两个16位的可编程定时器/计数器，定时器/计数器ct0由计数器th0和tl0组成，ct1由th1和tl1组成，th、tl分别为8位计数器，若拼接在一起就可组成16位计数器。

计算tl、th初值

应用cto产生1ms的定时，并使p1产生2ms的方波，设系统晶振频率为12mhz。设12m晶振的周期：t=12/fosc=12/(12×10-6)=1×10-6(us)设定时初值为x，则有：(216-x)×1×10-6=10-3解算得x=65036=fe0c(h);所以tl0初值设为0ch;th0初值设为feh，这样每秒能产生1000个方波。当改变初值x时，就能改变延时时间，x值越小，延时时间就越长，脉冲宽度也越宽。

计算并设置转动数据