摘要：本文通過LabVIEW虛擬實驗軟件平臺設(shè)計了一種利用ATmegal6單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過RS232串行通信將數(shù)據(jù)傳送給 PC的簡易虛擬示波器。用戶可以在開發(fā)平臺上對數(shù)據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整以及對波形數(shù)據(jù)存儲。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點是擺脫了傳統(tǒng)開發(fā)平臺的限制，具有多通道、方便、靈活等特點，在數(shù)據(jù)采集、傳感器監(jiān)測等領(lǐng)域有重要應(yīng)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)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I／O，使在數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進(jìn)行復(fù)雜的分析。為了實時、準(zhǔn)確地測量輸入波形的參數(shù)，本文采用自帶8路lO位ADC的單片機(jī)ATmegal6，結(jié)合簡單的外圍電路，即可將輸入波形實時傳送給PC機(jī)進(jìn)行處理。通過PC機(jī)上虛擬儀器平臺LabVIEW開發(fā)的上位機(jī)軟件對波形進(jìn)行顯示和處理，從而達(dá)到簡易虛擬示波器的效果。

1 簡易多通道虛擬示波器系統(tǒng)的設(shè)計
簡易多通道虛擬示波器系統(tǒng)的原理方框圖如圖1所示，數(shù)據(jù)采集由主控芯片ATmegal6進(jìn)行，采集后的數(shù)據(jù)通過RS232串口通信芯片Max232將 TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，提供與PC機(jī)的接口，將數(shù)據(jù)量傳送給PC機(jī)的LabVIEW開發(fā)平臺，平臺內(nèi)上位機(jī)軟件接收來自串口的數(shù)據(jù)，經(jīng)校驗等處理后通過波形顯示控件將采集到的波形顯示出來。同時單片機(jī)能接收上位機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)，從而控制數(shù)據(jù)采集的速度和精度以及采集的通道。


1．1 數(shù)據(jù)采集電路
ATmegal6單片機(jī)是美國Atmel公司生產(chǎn)的基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。ATmegal6有如下特點：16k字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1k字節(jié)SRAM，32個通用I／O口線，32個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器／計數(shù)器(T／C)，片內(nèi)／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(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器。一個SPI串行端口，以及六個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。
本設(shè)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(nèi)部資源，從而簡化了電路設(shè)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(jié)合簡單的晶振電路和復(fù)位電路就可以完成本設(shè)計的需求。模擬信號通過8路模擬輸入的任意端口輸入即可，通過單片機(jī)內(nèi)部程序控制，很容易就將輸入模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。單片機(jī)再通過串行接口傳輸給PC機(jī)，串行通信通過串行發(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現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳送與接收。