摘要：介紹隔離型高D/A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法：由單片機89C52產(chǎn)生PWM,經(jīng)過光電隔離和一個雙RC電路，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，再經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，輸出0~20mA電流信號；通過軟件校正，達到高。

　　本文介紹的電路可作為0~20mA的恒流源輸出，所以實用性非常地廣泛，可進行長距離信號傳輸，或者為各種儀器儀表輸出標(biāo)準(zhǔn)電流。

　　1 電路原理

　　該電路通過擴展鍵盤/顯示器可任意設(shè)置輸出電流值（0.00~20.00mA），達到±0.1%;通過串行口，采用PC機控制輸出電流的大小，并且可以在PC機上同步顯示輸出的電流值。電路原理如圖1所示。

　　（1）脈寬調(diào)制波（PWM）的產(chǎn)生

　　啟動單片機的定時器T0和T1,設(shè)定時器T0和T1工作于16位定時器方式，利用中斷實現(xiàn)PWM輸出（設(shè)定1個脈沖對應(yīng)0.01mA）。

　　定時器T0中預(yù)置數(shù)據(jù)--PWM的脈寬數(shù)據(jù)的補碼。

　　定時器T1中預(yù)置數(shù)據(jù)--PWM的周期數(shù)據(jù)的補碼。

　　中斷子程序如下：

　　TT0:CLR TR0

　　CLR P3.4

　　MOV TL0,#DATA_L ;輸入數(shù)據(jù)低八位

　　MOV TH0,#DATA_H ;輸入數(shù)據(jù)高八位

　　RETI

　　TT1:CLR TR1

　　SETB P3.4

　　MOV TL1,PWM_TL

　　MOV TH1,PWM_TH;置周期

　　SETB TR1

　　SETB TR0

　　RET1

　　采用定時器定時和定時器中斷服務(wù)子程序共同完成脈寬制波的產(chǎn)生。

　　（2）電壓/電流轉(zhuǎn)換電路

　　如圖1所示，在a點處得到0~5V的直流電壓，作為運放的正向輸入信號。圖1中的運放構(gòu)成一個跟隨器，NPN型三極管G1、G2構(gòu)成電流放大器。本電路要求R10是精密電阻，則流過R10的電流大小與Ua點的電壓成正比。

　　（3）光電隔離及RC電路

　　采用光電耦合器U4,使MCU電路與輸出相隔離。欲使輸出電流較高的，一般應(yīng)采用開關(guān)速度較快的光電隔離器。在光電隔離后，對PWM信號采用雙RC電路（R5,R6及C7,C8）來獲取直流電壓分量。

　　（4）微機通信

　　本系統(tǒng)中設(shè)計了ICL232串口芯片，完成TTL電平與串口電平之間的轉(zhuǎn)換，這樣單片機與PC機就可以進行雙向通信了。單片機采用定時器T2作波特率發(fā)生器，波特率設(shè)為2 400 bps,串行口工作方式設(shè)為方式1.

　　2 測量結(jié)果

　　經(jīng)過實測得到表1所示測量數(shù)據(jù)。

　　表1 未校正前電流輸出測量值   單位：mA

　　校正之后，達到±0.1%.

　　4 結(jié)論

　　本電路的硬件部分采用通用器件，簡單的結(jié)構(gòu)，低廉的成本；充分利用了89C52的定時器資源，使用了定時器T0、T1、T2.89C52的其它端口和引腳都沒有被占用，該電路就能很容易地移植到其它控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中；軟件采用對輸出電流進行校正的方法，使得達到±0.1%;還具有串行接口，組網(wǎng)控制也變的方便；因此，本電路具有光電隔離、強大的通用性、高、低成本的特點，且有較高的實用價值。