原標題：采用PIC16F877單片機實現電路調速系統的設計

一、系統總體設計

1. 核心功能

• 調速控制：通過調節電機電樞電壓實現無級調速，適用于中小功率直流電機。

• 閉環反饋：實時監測電機轉速，動態調整控制信號，確保轉速穩定。

• 保護機制：具備過流、過壓、欠壓保護功能，提升系統安全性。

2. 硬件架構

• 控制器：PIC16F877單片機（8位，內置PWM模塊與ADC）。

• 驅動電路：晶閘管調速模塊或L298N電機驅動芯片。

• 測速模塊：光碼盤+脈沖整形電路，輸出標準TTL信號。

• 人機交互：按鍵調速、LED狀態指示、LCD1602顯示參數。

二、硬件電路設計

1. 電源模塊

• 輸入220V交流電，經變壓器降壓至20V交流，再通過整流濾波和穩壓電路輸出12V和5V直流電，分別用于驅動電路和單片機供電。

2. 主電路設計

• 20V交流電經橋式整流、濾波后，得到脈動直流電。

• 通過單片機PWM信號控制晶閘管導通角，調節輸出電壓，實現電機調速。

• 晶閘管調速：

• 平波電抗器：抑制直流電流脈動，提升電機運行平穩性。

• 能耗制動：制動電阻與接觸器常閉觸點并聯，實現快速停車。

3. 測速電路

• 光碼盤：安裝在電機轉子上，每轉輸出固定脈沖數。

• 脈沖整形：光耦隔離+施密特觸發器，輸出標準TTL電平至單片機。

4. 保護電路

• 過流保護：電流互感器檢測主電路電流，異常時觸發單片機中斷。

• 過壓/欠壓保護：電壓分壓后接入單片機ADC引腳，實時監測電源電壓。

三、軟件設計

1. 系統初始化

• 配置I/O口、定時器、PWM模塊、ADC等外設。

• 加載默認參數（如目標轉速、PI調節系數）。

2. 主程序流程

• 測速與反饋：定時讀取測速信號，計算實時轉速。

• PI調節：根據目標轉速與實際轉速的誤差，動態調整PWM輸出，控制晶閘管導通角。

• 保護邏輯：實時監測電流、電壓，異常時關閉驅動信號。

3. 中斷服務程序

• PWM中斷：捕捉交流電過零點，同步更新控制信號。

• ADC中斷：讀取電壓、電流模擬量，進行過壓/欠壓、過流判斷。

4. PI調節器參數

• 根據電機特性預設PI參數，或通過實驗手動調整，確保系統響應速度與穩定性。

四、系統優化與擴展

1. 抗干擾設計

• 硬件：增加去耦電容、光耦隔離、屏蔽線纜。

• 軟件：數字濾波、軟件陷阱、看門狗定時器。

2. 擴展功能

• 通信接口：集成RS-485或CAN總線，實現多機聯網控制。

• 人機界面：外接觸摸屏，支持參數實時修改與曲線顯示。

• 多電機控制：擴展單片機I/O口，或外接I2C/SPI從機。

五、性能特點

• 調速范圍：支持100-2000rpm無級調速。

• 調速精度：±1rpm，滿足工業應用需求。

• 響應時間：≤200ms，快速適應負載變化。

• 保護功能：過流、過壓、欠壓自動保護，確保系統安全。

六、應用場景

• 紡織機械：細紗機、并條機速度控制。

• 包裝設備：封口機、貼標機電機調速。

• 實驗室設備：離心機、攪拌器轉速調節。

結論

本設計利用PIC16F877單片機的PWM與ADC功能，結合晶閘管調速電路，實現了中小功率直流電機的無級平滑調速。系統結構簡單、成本低、可靠性高，適用于對調速精度與穩定性要求較高的工業場景。未來可擴展通信功能，滿足智能化需求。