简易多通道虚拟示波器的技术研究
摘 要：本文通过LabVIEW虚拟实验软件平台设计了一种利用ATmega16单片机进行数据采集，通过RS232串行通信将数据传送给PC的简易虚拟示波器。用户可以在开发平台上对数据采集参数进行设置和调整以及对波形数据存储。
本系统的创新点是摆脱了传统开发平台的限制，具有多通道、方便、灵活等特点，在数据采集、传感器监测等领域有重要应用。
0 引言
虚拟仪器是基于PC技术发展起来的，所以完全"继承"了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使在数据导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。为了实时、准确地测量输入波形的参数，本文采用自带8路10位ADC的单片机ATmega16，结合简单的外围电路，即可将输入波形实时传送给PC机进行处理。通过PC机上虚拟仪器平台LabVIEW开发的上位机软件对波形进行显示和处理，从而达到简易虚拟示波器的效果。
1 简易多通道虚拟示波器系统的设计
简易多通道虚拟示波器系统的原理方框图如图1所示，数据采集由主控芯片ATmega16进行，采集后的数据通过RS232串口通信芯片Max232将TTL电平转换为RS232电平，提供与PC机的接口，将数据量传送给PC机的LabVIEW开发平台，平台内上位机软件接收来自串口的数据，经校验等处理后通过波形显示控件将采集到的波形显示出来。同时单片机能接收上位机传送来的数据，从而控制数据采集的速度和精度以及采集的通道。
1.1 数据采集电路
ATmega16单片机是美国Atmel公司生产的基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。ATmega16有如下特点:16k字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512字节EEPROM，1k字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。
本设计正是利用ATmega16的8路10位可编程增益的逐次比较型ADC及可编程异步串行接口的内部资源，从而简化了电路设计的难度及编程难度。采样电路的电路图如图2所示，ATmega16只需结合简单的晶振电路和复位电路就可以完成本设计的需求。模拟信号通过8路模拟输入的任意端口输入即可，通过单片机内部程序控制，很容易就将输入模拟量转化为数字量。单片机再通过串行接口传输给PC机， 串行通信通过串行发送引脚TXD(PD1)和串行接收引脚RXD(
