本文介绍的电路可作为0~20mA的恒流源输出，所以实用性非常地广泛，可进行长距离信号传输，或者为各种仪器仪表输出标准电流。

1 电路原理

该电路通过扩展键盘/显示器可任意设置输出电流值（0.00~20.00mA），精度达到±0.1%;通过串行口，采用PC机控制输出电流的大小，并且可以在PC机上同步显示输出的电流值。电路原理如图1所示。

（1）脉宽调制波（PWM）的产生

启动单片机的定时器T0和T1,设定时器T0和T1工作于16位定时器方式，利用中断实现PWM输出（设定1个脉冲对应0.01mA）。

定时器T0中预置数据--PWM的脉宽数据的补码。

定时器T1中预置数据--PWM的周期数据的补码。

中断子程序如下：

TT0:CLR TR0

CLR P3.4

MOV TL0,#DATA_L ;输入数据低八位

MOV TH0,#DATA_H ;输入数据高八位

RETI

TT1:CLR TR1

SETBP3.4

MOV TL1,PWM_TL

MOV TH1,PWM_TH;置周期

SETB TR1

SETB TR0

RET1

采用定时器定时和定时器中断服务子程序共同完成脉宽制波的产生。

（2）电压/电流转换电路

如图1所示，在a点处得到0~5V的直流电压，作为运放的正向输入信号。图1中的运放构成一个跟随器，NPN型三极管G1、G2构成电流放大器。本电路要求R10是精密电阻，则流过R10的电流大小与Ua点的电压成正比。

（3）光电隔离及RC电路

采用光电耦合器U4,使MCU电路与输出相隔离。欲使输出电流较高的精度，一般应采用开关速度较快的光电隔离器。在光电隔离后，对PWM信号采用双RC电路（R5,R6及C7,C8）来获取直流电压分量。

（4）微机通信

本系统中设计了ICL232串口芯片，完成TTL电平与串口电平之间的转换，这样单片机与PC机就可以进行双向通信了。单片机采用定时器T2作波特率发生器，波特率设为2 400 bps,串行口工作方式设为方式1.

2 测量结果

经过实测得到表1所示测量数据。

表1未校正前电流输出测量值 单位：mA

误差与设定值的关系可用两条直线（ab、ac）

通过分析，测量数据之间存在着误差的主要原因有以下俩点：

①本电路用到了双积分RC电路，RC电路中充、放电过程存在着非线性问题，同时电路中的电容存在着精度、漏电等问题；

②跟随器主要由运算放大器构成，如果是理想的运算放大器，则"虚短"和"虚断"的条件才成立，而实际应用中，没有理想的运算放大器。

3 解决方法

通过对上述测量数据的比较、分析，可采用软件线性回归的方法对输出电流进行校正。

设直线方程y(校正后PWM的脉宽设定值)=ax(电流输出设定值)+b。

本电路校正方法是：将数据从2mA处分为两段进行线性回归。

直线ac:

y=a1x+b1,a1=（2-0.5）/（2-0.0486 9），b1=2-a1×2;

直线ab;

y=a2x+b2,a2=（20-2）/（20.14-2），b2=2-a2×1.

通过单片机校正后，实测数据和表2所列。

表2校正后电流输出值

校正之后，精度达到±0.1%.

4 结论

本电路的硬件部分采用通用器件，简单的结构，低廉的成本；充分利用了89C52的定时器资源，使用了定时器T0、T1、T2.89C52的其它端口和引脚都没有被占用，该电路就能很容易地移植到其它控制系统和测量系统中；软件采用对输出电流进行校正的方法，使得精度达到±0.1%;还具有串行接口，组网控制也变的方便；因此，本电路具有光电隔离、强大的通用性、高精度、低成本的特点，且有较高的实用价值。