一種新穎的簡(jiǎn)易多通道虛擬示波器的技術(shù)研究

摘要：本文通過(guò)LabVIEW虛擬實(shí)驗軟件平臺設計了一種利用ATmegal6單片機進(jìn)行數據采集，通過(guò)RS232串行通信將數據傳送給 PC的簡(jiǎn)易虛擬示波器。用戶(hù)可以在開(kāi)發(fā)平臺上對數據采集參數進(jìn)行設置和調整以及對波形數據存儲。本系統的創(chuàng )新點(diǎn)是擺脫了傳統開(kāi)發(fā)平臺的限制，具有多通道、方便、靈活等特點(diǎn)，在數據采集、傳感器監測等領(lǐng)域有重要應用。
關(guān)鍵詞：虛擬示波器；串口通信；LabVIEW；ATmegal6

0 引言
虛擬儀器是基于PC技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，所以完全“繼承”了以現成即用的PC技術(shù)為主導的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I／O，使在數據導入磁盤(pán)的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復雜的分析。為了實(shí)時(shí)、準確地測量輸入波形的參數，本文采用自帶8路lO位ADC的單片機ATmegal6，結合簡(jiǎn)單的外圍電路，即可將輸入波形實(shí)時(shí)傳送給PC機進(jìn)行處理。通過(guò)PC機上虛擬儀器平臺LabVIEW開(kāi)發(fā)的上位機軟件對波形進(jìn)行顯示和處理，從而達到簡(jiǎn)易虛擬示波器的效果。

1 簡(jiǎn)易多通道虛擬示波器系統的設計
簡(jiǎn)易多通道虛擬示波器系統的原理方框圖如圖1所示，數據采集由主控芯片ATmegal6進(jìn)行，采集后的數據通過(guò)RS232串口通信芯片Max232將 TTL電平轉換為RS232電平，提供與PC機的接口，將數據量傳送給PC機的LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺，平臺內上位機軟件接收來(lái)自串口的數據，經(jīng)校驗等處理后通過(guò)波形顯示控件將采集到的波形顯示出來(lái)。同時(shí)單片機能接收上位機傳送來(lái)的數據，從而控制數據采集的速度和精度以及采集的通道。


1．1 數據采集電路
ATmegal6單片機是美國Atmel公司生產(chǎn)的基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。ATmegal6有如下特點(diǎn)：16k字節的系統內可編程Flash(具有同時(shí)讀寫(xiě)的能力，即RWW)，512 字節EEPROM，1k字節SRAM，32個(gè)通用I／O口線(xiàn)，32個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內調試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器／計數器(T／C)，片內／外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路1O位具有可選差分輸入級可編程增益 (TQFP封裝)的ADC，具有片內振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器。一個(gè)SPI串行端口，以及六個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式。
本設計正是利用ATmegal6的8路1O位可編程增益的逐次比較型ADC及可編程異步串行接口的內部資源，從而簡(jiǎn)化了電路設計的難度及編程難度。采樣電路的電路圖如圖2所示，ATmegal6只需結合簡(jiǎn)單的晶振電路和復位電路就可以完成本設計的需求。模擬信號通過(guò)8路模擬輸入的任意端口輸入即可，通過(guò)單片機內部程序控制，很容易就將輸入模擬量轉化為數字量。單片機再通過(guò)串行接口傳輸給PC機，串行通信通過(guò)串行發(fā)送引腳TXD(PD1)和串行接收引腳 RXD(PD0)連接串行通信接口電路實(shí)現數據的串行傳送與接收。