0 导言
虚拟仪器是依据PC技能发展起来的，所以彻底”承继”了以现成即用的PC技能为主导的最新商业技能的长处，包含功用超卓的处理器和文件I/O，使在数据导入磁盘的一起就能实时地进行杂乱的剖析。为了实时、精确地丈量输入波形的参数，本文选用自带8路10位ADC的单片机ATmega16，结合简略的外围电路，即可将输入波形实时传送给PC机进行处理。经过PC机上虚拟仪器渠道LabVIEW开发的上位机软件对波形进行显现和处理，然后到达简易虚拟示波器的作用。
1 简易多通道虚拟示波器体系的规划
简易多通道虚拟示波器体系的原理方框图如图1所示，数据收集由主控芯片ATmega16进行，收集后的数据经过RS232串口通讯芯片Max232将TTL电平转化为RS232电平，供给与PC机的接口，将数据量传送给PC机的LabVIEW开发渠道，渠道内上位机软件接纳来自串口的数据，经校验等处理后经过波形显现控件将收集到的波形显现出来。一起单片机能接纳上位机传送来的数据，然后操控数据收集的速度和精度以及收集的通道。
图1 虚拟示波器原理方框图。
1.1 数据收集电路
ATmega16单片机是美国Atmel公司出产的依据增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微操控器。ATmega16有如下特色:16k字节的体系内可编程Flash(具有一起读写的才能，即RWW)，512字节EEPROM，1k字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用作业寄存器，用于鸿沟扫描的JTAG接口，支撑片内调试与编程，三个具有比较形式的灵敏的定时器/计数器(T/C)，片内/外中止，可编程串行USART，有开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，以及六个能够经过软件进行挑选的省电形式。
图2 采样电路原理图。
本规划正是使用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，然后简化了电路规划的难度及编程难度。采样电路的电路图如图2所示，ATmega16只需结合简略的晶振电路和复位电路就能够完本钱规划的需求。模仿信号经过8路模仿输入的恣意端口输入即可，经过单片机内部程序操控，很简单就将输入模仿量转化为数字量。单片机再经过串行接口传输给PC机， 串行通讯经过串行发送引脚TXD(PD1)和串行接纳引脚RXD(PD0)衔接串行通讯接口电路完结数据的串行传送与接纳。
1.2 串口通讯接口电路
本体系规划中经过Max232衔接单片机和PC机。
ATmega16 具有异步串行通讯接口(UART)，UART是为能与计算机通讯的全双工异步体系。本体系选用RS232接口方法, 因为RS232信号电平与AVR单片机信号电平(TTL 电平)不一致，因此在选用RS232标准时有必要进行信号电平转化。在串行通讯的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转化芯片，完结TTL电平缓RS232接口电平之间的转化。然后把ATmega16内部需求传送的数字信号精确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。
串行接口电路原理图如图3所示，TTL电平引脚输入引脚9、10，衔接ATmega16的串行发送接口TXD和串行接纳接口RXD，经过电平转化为RS232电平，经过7脚和8脚衔接串行接口的2脚和3脚，串行接口经过串行通讯线衔接采样模块的串行接口和PC机的串行接口。ATmega16经过内部编程很方便地把数据传送给PC机。
图3 串口通讯接口电路图。
1.3 多通道采样原理
因为ATmega16内部ADC为8选1数据通道，在详细完结某路数据收集时就有必要更改多工挑选寄存器ADMUX的数值。为能随时更改通道，本规划选用主从方法，经过上位机发送给ATmega16的数值来改动通道。在ATmega16的串行中止的接纳中止中， 经过判别接纳的数值更改ADMUX的数值。一起，在串行接口接纳中止中，经过接纳的数值的编码也可用来改动ADC相邻两次转化之间的延时值，然后到达改动转化速率的作用。
当需求收集双通道数值时，单片机内部ADC可选用分时复用的准则，一起将取得的八位数据加一个最高标志位，扩展为九位数据位。上位机经过对数据的最高位的校验，能够很方便地区别数据，在显现界面大将双通道波形实时显现更新。
2 体系软件规划
2.1 下位机软件规划
下位机软件规划的关键是能使程序正确呼应中止服务程序，然后精确地完结ADC的转化和数据的精确传送。
图4即为下位机程序的程序流程图。主函数运转随即进行串口和ADC寄存器的初始化，然后发动ADC的第一次转化，随即进入等候中止状况，若接纳到中止信号，体系立刻中止。在串口接纳中止中，进入中止随即读取中止接纳值，经过判别接纳值的巨细，改动体系采样通道值和ADC转化速率值。改动完结后中止回来。此刻，体系依据新的参数值运转。ADC转化完结中止发生后，读取当时转化值，读取完结后进行数字均值滤波，下降输入信号的搅扰。滤波完结后将成果经过串行通讯传送给PC机。
