基于单片机PIC16F877A的瞬时流量信号的PWM转换及其远传

　　通常瞬时流量值为模拟量，或经流量传感器后变为脉冲量，首先要把这个模拟量或脉冲量转换为PWM 信号，PWM 信号更利于微机控制，然后再将此信号处理送至电压/电流转换电路，变换成电流信号远传，因为工业控制系统中，常用电流方式传输信号，电流信号适合于长距离传输，传输中信号衰减小，抗干扰能力强。因此，大量的常规工业仪表以电流方式互相配接。但是，一般的D/A转换器输出信号大多是电压方式，因此，D/A转换器的输出常常需要配接V/I转换器。

　　1 PWM波形输出

　　PWM 波形的生成有很多方式，本文重点讨论基于单片机 PI-Cl6F877A 的 PWM 波形的产生。PICl6F877A 内置了 CCP 模块，所谓的CCP 模块是指捕捉/比较/脉宽调制模块，这个模块可以提供外部信号捕捉、内部比较输出以及PWM 输出这三种功能。PICl6F877A中有两个CCP 模块(CCPl，CCP2)。与CCP 模块工作模式有关的主要控制寄存器为CCP2CON。

　　CCP 模块在 PWM 工作方式输出脉冲宽度可调的信号时，脉冲的周期和工作循环周期是与内部的定时器比较产生的，搭配PWM 使用的是TMR2 定时器。如图2 所示，PWM 的输出有一个时基(即周期)和一个保持为高电平的时间，PWM的频率就是周期的倒数。

　　PWM 的周期可以向 TMR2 的周期寄存器 PR2 写入来设定，它可由下式计算：

　　PWM 周期 = ((PR2) +1) ×4×Tos c× (TMR2 前分频值)

　　通过写入CCPR2L寄存器和CCP2CON控制器的bit5 和bit4 位可以得到PWM 的高电平时间设定值，分辨率可达10 位：由8 位的CCPR2L 值(作为 10 位中的高 8 位) 和控制寄存器 CCP2CON 中的bit5 和 bit4 (作为 10 位中的低 2 位) 组成，用下式可以计算 PWM 的高电平时间：

　　PWM 高电平时间=CCPR2L：CCP2CON(bit5：bit4)×Tos c×(TMR2 前分频值)

　　当把CCP2 模块设置位PWM操作时，要做如下几步：

　　1) 向 PR2 寄存器写入以设定 PWM 周期;

　　2) 向 CCPR2L 和控制寄存器 CCP2CON 中的 bit5 和 bit4 两位写入以设定PWM高电平时间;

　　3) 通过对 TRISC 的 bit1 位清零以设定 CCP2 引脚为输出状态;

　　4) 通过向 T2CON 写入以使 TMR2 使能;

　　5) 设定 CCP2 模块为 PWM 操作。

　　输出PWM信号是为了得到一个电压信号，然后转换为4～20mA电流，实现信息远传。并且，PWM 波形占空比为0%时，对应输出电流为 4mA;当 PWM 波形占空比为 100%时，对应输出电流为 20m A。而 PWM 的占空比是由瞬时流量决定的，当流量为 0 时，PWM波形占空比为 0%;当流量为满度 (指流量最大瞬时流量值) 时，PWM 波形占空比为 100%，即 PWM 波形的高电平时间应该和得到的瞬时流量成比例。