基于步进电机和单片机的航海罗经模拟器方案设计浅析.doc
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1、基于步进电机和单片机的航海罗经模拟器方案设计浅析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
2、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
3、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/f
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