帆海罗经模仿器的组成结构原理是：船只舵轮的滚动引起了船只航向的改动，一起也就引起了船只罗经读数的改动。当罗经模仿器要求滚动的视点偏大时，规划使用变频滚动的办法来战胜滚动时间过长的缺陷，也便是给出一个详细需求滚动的航向值，该模仿器可以敏捷有效地依照要求转到该值。
步进电机的选用与规划
步进电机具有转矩大、惯性小、呼应频率高级长处，具有瞬间起动与急速中止的优胜特性。与其他驱动元件比较，有显着长处：一般不需求反应就能对位移或速度进行准确操控;输出的转角或位移精度高，差错不会堆集;操控体系结构简略，与数字设备兼容，价格便宜。它每转一周有固定步数，可以准确操控步进和接纳数字量。为了便于数据的处理和驱动，规划了由步进电机带动减速齿轮，再由齿轮带动罗经数据转盘，为了进步数据精度和进步电机的负载才干，将减速比规划为：1:90(比值越小，精度越高，可是比值太小对操控和呼应频率要求就太高了)。步进电机的通电办法可选用三相双六拍通电办法，即依照a、ab、b、bc、c、ca次序循环通电，这样步进电机中每个脉冲能驱动1.5度。三相双六拍通电的操控模型如表1。
步进电机的驱动选用软件设置和功率放大电路来完成，其间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，给步进电机相绕组供给满意的电流，驱动步进电机正常作业。对功率放大器的要求包含：能供给满意的幅值;前后沿较陡的励磁电流;功耗小，效率高;作业安稳牢靠，便于修理并且成本低。
软件规划中脉冲波的要求
这儿使用mcs-51系列单片机中的p1口来进行操控，由于p1是8位准双向i/o口，每一位可以独登时界说为输入或输出，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位的可编程守时器/计数器，守时器/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。
核算tl、th初值
使用cto发生1ms的守时，并使p1发生2ms的方波，设体系晶振频率为12mhz。设12m晶振的周期：t=12/fosc=12/(12×10-6)=1×10-6(us)设守时初值为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，这样每秒能发生1000个方波。当改动初值x时，就能改动延时时间，x值越小，延时时间就越长，脉冲宽度也越宽。
核算并设置滚动数据
由于模仿帆海罗经的精度为一格(即0.1度)，一起减速设备是1：90，所以电机每步应滚动9度，又由于每个脉冲使电机滚动1.5度，所以每步要求有6个脉冲，因而步长要设置为6。依照上表得知若以a、ab、b、bc、c、ca、a循环，则操控脉冲为：01h，03h，02h，06h，04h，05h;编程时选用查表法来完成，首先将步进电机通电办法作业逻辑数据列成表格，存入核算机指定内存，并设置数据指针，指针主动向下移动或向上移动一组数据，使步进电机按规则的通电励磁办法作业。这样正转模型依照地址次序的分配分别为：01h、03h、02h、06h、04h、05h、00h;相同，回转模型地址中的分配分别为：05h、04h、06h、02h、03h、01h、00h。
在快速滚动不同视点时的变频规划思路
由于该模仿罗经需求在恣意时间都可以设置，所以当在设置状况和滚动数据大，使步进电机在短时间内以比较快的速度作业而不呈现失步，就要求选用小于或等于步进电机的呼应频率，在该频率之下，步进电机可以随意地发动、中止或回转而不发生失步现象。而步进电机的呼应频率一般比较低，当步进电机要求走滚动的度数比较多时，就对该电机提出了要求：低速发动，高速作业，然后下降速度，最终中止。这样才干处理“快速而不失步”的要求。依照该思路，选用改动输出脉冲宽度的办法，也便是改动操控守时器的延时，如图1。
其间f为步进电机当时作业的频率l1为升频作业阶段;l2为高速作业阶段;l3为降频作业阶段。使用守时器的延时，在升频时，守时器的初值由小变大，在降频时刚好相反，高速作业段初值不变。由于步进电机从停止加快到作业转速(一般为每分钟几百转)需求200～400ms。所以经上式核算得如附表中的相应守时初值。
依照附表得出高速作业阶段：频率为1000hz，2s能发生2000个脉冲，能使电机作业最大度数为：2000×1.5=3000°，所以在高速阶段2s内电机能驱动罗经滚动3000/90=34°，该数值现已彻底满意模仿器滚动要求了。
程序规划
该模仿器的步进电机进行操控的一个重要条件是，核算当时需求步进电机滚动的视点是多少，然后依照需求滚动的视点进行设置不同的电机所需求的三个阶段的频率即：升频作业阶段(发动)、高速作业阶段、降频作业阶段(减速)。程序的规划流程图如图2所示：其间针对需求正向或逆向滚动不同的视点，就需求挑选适宜的脉冲值，也便是tl0和th0的初值就可以轻松完成。
结语
使用步进电机和单片机来规划帆海罗经模仿器的计划是充分使用单片机的特色以及选用变频的操控原理。此规划选用的硬件比较少，软件选用模块化结构，利于修正，并为将来程序功用的扩展留下了很好的地步。本规划对该模仿罗经驱动作用为：接连作业20小时，差错仅在2°以内，彻底符合模仿器的要求。
