在電子和自動化技術(shù)的應(yīng)用中，也經(jīng)常需要提供模擬輸出，如變送器和控制器類儀器，經(jīng)常需要輸出0～10 V，0～20 mA(或4～20 mA)的直流信號。高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)芯片或集成了DAC的單片機價格昂貴。應(yīng)用單片機的PWM輸出，經(jīng)過簡單的變換電路實現(xiàn)DAC，可以大大降低電子設(shè)備的成本。

　　通過一個低通濾波器就可以把PWM調(diào)制的數(shù)模轉(zhuǎn)換信號解調(diào)出來，實現(xiàn)從PWM到DAC的轉(zhuǎn)換ATmega48具有16位定時器的PWM輸出功能，實現(xiàn)的DAC電路輸出精度基本滿足一般的工業(yè)控制場合。另外在一些環(huán)境惡劣、干擾較強的場合，模擬輸出容易受到干擾，本文通過使用恒流方式驅(qū)動電路來提高DAC電路的負載和抗干擾能力。具體原理圖如圖3所示。

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　　圖3中單片機輸出的PWM電壓，經(jīng)過基準電源VREF和開關(guān)管T1組成的整形電路進行整形，在A點的輸出波形為理想的PWM波形，幅值由基準電源的準確度得到保證，再經(jīng)過兩級阻容濾波和一級跟隨放大器，在B點得到直流分量，即MCU輸出的調(diào)制PWM波在B點得到解調(diào)，實現(xiàn)了DAC功能?？傻茫?/p>

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　　一般PWM轉(zhuǎn)DAC電路到此已經(jīng)完成，本文為了保證更高精度和電路更強的負載能力，模塊使用了恒流輸出的驅(qū)動電路。由于運放U2B的C點和D點電位相等，可得：

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　　采用三極管T2提高輸出驅(qū)動能力，負載RL的電流和流過電阻R9的電流相等，可得：

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　　由式(3)可以看出無論負載電阻RL的值如何改變，并不影響DAC輸出的電流值，這樣設(shè)計的好處是可以方便地更改輸出電阻RL，保證了模擬輸出量值的準確度，提高了負載能力。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)的軟件主要由溫度測量程序和Modbus通信中斷程序組成。

　　測溫程序主要負責溫度采集，主要工作在于建立熱電阻溫度和電阻值的分度表，并判斷每路檢測結(jié)果是否出現(xiàn)溫度是否異常，是則重新測量。正確的測量結(jié)果將保存于保持寄存器，等待上位機讀取。溫度測量程序流程圖如圖4所示。

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　　當模塊接受到主機的讀取命令時，則進入通信中斷程序。Modbus協(xié)議是應(yīng)用于工業(yè)控制上的一種通用通信協(xié)議。主要有兩種通信模式：ASCII和RTU模式。由于在同樣的波特率下，RTU比ASCII能夠傳送更多的數(shù)據(jù)，因此采用RTU模式來實現(xiàn)模塊的MoSbus通信。它的消息幀格式主要有地址、功能碼、數(shù)據(jù)、校驗碼構(gòu)成。Modbus協(xié)議的通信中斷程序流程圖如5所示。

　　4 結(jié)語

　　本模塊采用了AVR單片機為控制核心，采用外擴一片低成本的13位A/D芯片，通過電子開關(guān)切換實現(xiàn)多路測溫電路。設(shè)計了一種PWM轉(zhuǎn)DAC電路?；贛odbus通信協(xié)議，通過RS 485網(wǎng)路與主機通信。結(jié)構(gòu)簡單，準確度高，通用性好。實際使用中，在高溫和強干擾環(huán)境下，模塊仍能正常工作。