为了提高化肥利用率,降低生产成本,减少环境污染,保护生态环境,促进农业的可持续发展,结合吉林省农发办的项目“四平市梨树县小城子镇优质玉米大豆全程机械化种植与保护性耕作技术示范”,进行了步进电机变量施肥系统的研究。分别在两行的精密播种施肥机和四行的深松施肥机上进行步进电机变量施肥系统研究和试验,使该系统能够实现按所在地块测土施肥要求和施肥机行进速度进行变量施肥,从而得出根据施肥机行数建立步进电机变量施肥系统的统一方法。用Keilc51编写变量施肥程序,写入单片机中。把单片机作为系统的中央处理芯片,步进电机作为变量施肥系统的执行机构。当施肥机在田间作业时,单片机根据要求的施肥量和机具前进速度信号计算出步进电机的转速,经过单片机定时计数器To输出一个控制步进电机的脉冲信号,将此脉冲信号送到步进电机驱动器,驱动步进电机转动,从而控制排肥轴的转速,带动排肥器排出相应的肥料,满足按需施肥的要求。利用人机交互界面的触摸屏(HMI)来完成对步进电机的实时监视,单片机和HMI之间用串行口连接。HMI可发送出控制步进电机的启动、停止、转速增减和设定转速范围等指令,每次增加或者减少转速的幅度是10r/min。在实验室进行了变量施肥试验。具体试验方法是：选用两台施肥机,4种肥料,做8组试验。选轮长、转速、肥料作为影响排肥量的主要因素进行正交试验。每种肥料分别在不同的排肥轮长度和不同的转速下进行试验,用HMI调节转速,使步进电机按不同转速转动,带动排肥器排肥。在排肥器出口的位置上固定一个接收容器接收排出的肥料,每次测定的时间为60s,测定完成后对每个接收容器内的肥料进行单独称重,做好数据记录。对于影响排肥量的因素,利用正交试验法找到它们影响程度的强弱,依次为：轮长、转速、肥料；利用回归分析得出排肥量与排肥轮长度、转速之间成规则的线性关系,关系式中的系数随着播种机行数的增加而增加,增长幅度与播种机行数的增长幅度相同；推导出在肥料一定,轮长不变的情况下,转速与机具前进速度之间也存在线性关系；最后,按照每种肥料在每公顷土地上的施肥量要求和试验所得的每种肥料的排肥量数据,找出每种肥料的最佳方案：即一个合理的转速范围和一个最佳的排肥轮长度。总结出步进电机变量施肥系统的建立方法。首先综合考虑系统的误差、稳定性和价格等因素,进行硬件的选择,包括步进电机、驱动器、单片机、施肥机部件、排肥器、人机交互界面的选择；然后选择一种肥料,根据所选施肥机的行数、行距、每公顷施肥量的范围和机具前进速度值,计算出单位时间的排肥量范围；最后假设一个排肥轮的长度不变,根据排肥量与排肥轮长度、转速之间的线性关系,计算出对应的转速范围,按照这个转速范围进行田间试验,并进行适当修正。由此,一个步进电机变量施肥系统确定完成。