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

　　通過一個低通濾波器就可以把PWM調制的數模轉換信號解調出來，實現從PWM到DAC的轉換ATmega48具有16位定時器的PWM輸出功能，實現的DAC電路輸出精度基本滿足一般的工業控制場合。另外在一些環境惡劣、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，經過基準電源VREF和開關管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輸出的調制PWM波在B點得到解調，實現了DAC功能。可得：

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　　一般PWM轉DAC電路到此已經完成，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 系統軟件設計

　　系統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，并判斷每路檢測結果是否出現溫度是否異常，是則重新測量。正確的測量結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協議是應用于工業控制上的一種通用通信協議。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能夠傳送更多的數據，因此采用RTU模式來實現模塊的MoSbus通信。它的消息幀格式主要有地址、功能碼、數據、校驗碼構成。Modbus協議的通信中斷程序流程圖如5所示。

　　4 結語

　　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，通過電子開關切換實現多路測溫電路。設計了一種PWM轉DAC電路。基于Modbus通信協議，通過RS 485網路與主機通信。結構簡單，準確度高，通用性好。實際使用中，在高溫和強干擾環境下，模塊仍能正常工作。