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一、课题设计的主要内容：
设想的控制系统的是流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号，AD转换器将模拟电信号转化为离散信号，传给单片机。单片机软件系统根据事先的设定值对采集的信息进行处理，输出离散的控制信号。DA转换器将离散的控制信号转化为模拟电量。通过模拟电量来控制阀门的动作，从而调节流量，实现流量的精确控制。
考虑到设计的难度，将系统简化为：利用按键模块代替数据采集器对AT89C52单片机进行信号输入，输入设定值，在控制系统软件的作用下，发出相应的执行命令给执行机构——步进电机。步进电机带动阀门动作，对流体流量进行控制。并利用显示电路实时显示步进电机运行的转数、转向，具有实时性的特点。
其中，硬件电路的搭接是本设计的重点，控制系统软件的设计是本课题的核心。硬件电路部包括AT89C52单片机+时钟电路+复位电路构成的最小系统，外接L297和L298组成的步进电机驱动电路，用四相八拍步进电机作为执行部件，。并用8位数码管作为显示模块。。系统软件设计部分，分别对按键设定值输入，步进电机控制、数码管显示等程序进行了设计，并且设计了PID控制程序。
二、设计流程
完成设计 成功 购买元件焊制硬件实物 不成功 PROTEUS仿真 调试 成功 生成.HEX文件 使用KEIL编写程序 不成功 根据电路图编写程序流程图 确定设计方案 使用PROTEL设计电路图 ''
三、设计的相关介绍
1、步进电机
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。你可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到速度控制的目的。
本次设计选用28BYJ-48步进电机。
步进电机28BYJ-48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。如下图所示：
2、由L297和L298组成的步进电机驱动电路
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（1） 驱动芯片L297介绍
SGS公司的L297单片步进电机控制集成电路适用于双极性两相步进电机或四相单
极性步进电机的控制，与两片H桥式驱动芯片L298组合，组成完整的步进电机固定斩波频率的PWM恒流斩波驱动器。
L297产生四相驱动信号，用以控制双极性两相步进电机或四相单极性步进电机，
可以采用半步、两相励磁、单相励磁三种工作方式控制步进电机，并且控制电机的片内PWM斩波电路允许三种工作方式的切换。
图1 L297引脚图 图2 L297的内部方框图
L297 各引脚功能说明
1脚(SYNG)——斩波器输出端。如多个297同步控制，所有的SYNC端都要连在一起，共用一套振荡元件。如果使用外部时钟源，则时钟信号接到此引脚上。 2脚(GND)——接地端。
3脚(HOME)——集电极开路输出端。当L297在初始状态(ABCD=0101)时，此端有指示。当此引脚有效时，晶体管开路。 4脚(A)——A相驱动信号。
5脚(INH1)——控制A相和B相的驱动极。当此引脚为低电平时，A相、B相驱动控制被禁止；当线圈级断电时，双极性桥用这个信号使负载电源快速衰减。若CONTROL端输入是低电平时，用斩波器调节负载电流。 6脚(B)——B相驱动信号。 7脚(C)——C相驱动信号。
8脚(INH2)——控制C相和D相的驱动级。作用同INH1相同。 9脚(D)——D相驱动信号。
10脚(ENABLE)——L297的使能输入端。当它为低电平时，INH1，INH2，A，B，C，D都为低电平。当系统被复位时用来阻止电机驱动。
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11脚(CONTROL)——斩波器功能控制端。低电平时使INH1和INH2起作用，高电平时使A， B，C，D起作用。
12脚(Vcc)——+5V电源输入端。
13脚(SENS2)——C相、D相绕组电流检测电压反馈输入端。 14脚(SENS1)——A相、B相绕组电流检测电压反馈输入端。
15脚(Vref )——斩波器基准电压输入端。加到此引脚的电压决定绕组电流的峰值。 16脚(OSC)——斩波器频率输入端。
17脚(CW/CCW)—方向控制端。步进电机实际旋转方向由绕组的连接方法决定。当改变此引脚的电平状态时，步进电机反向旋转。
18脚(CLOCK)——步进时钟输入端。该引脚输入负脉冲时步进电机向前步进一个增量，该步进是在信号的上升沿产生。 19脚(HALF/FULL)——半步、全步方式选择端。此引脚输入高电平时为半步方式(四相八拍)， 低电平时为全步方式。如选择全步方式时变换器在奇数状态，会得到单相工作方式(单四拍)。 20脚(RESET)——复位输入端。此引脚输入负脉冲时，变换器恢复初始状态(ABCD=0101)。 中。
变换器是一个重要组成部分。变换器由一个三倍计算器加某些组合逻辑电路组成，产生一个基本的八格雷码(顺序如图3所示)。由变换器产生4个输出信号送给后面的输出逻辑部分，输出逻辑提供禁止和斩波器功能所需的相序。为了获得电动机良好的速度和转矩特性，相序信号是通过2个PWM 斩波器控制电动波器包含有一个比较器、一个触发器和一个外部检测电阻，如图4所示，晶片内部的通用振荡器提供斩波频率脉冲。每个斩波器的触发器由振荡器的脉冲调节，当负载电流提高时检测电阻上的电压相对提高，当电压达到Uref时
(Uref是根据峰值负载电流而定的)，将触发器重置，切断输出，直至第二个振荡脉冲到来、此线路的输出(即触发器Q输出)是一恒定速率的PWM信号，L297的CONTROL端的输入决定斩波器对相位线A，B，C，D或抑制线INH1和INH2起作用。CONTROL为高电平时，对A，B，C，D有抑制作用；为低电平时，则对抑制线INH1和INH2有抑制作用，从而可对电动机和转矩进行控制。
图3 四相八拍模式波形图
图4 单四拍模式波形
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