| 提出了一个基于ATmega8 单 片机控制的可切换的mydaq（NI 虚拟仪器套件）实验台。该实验 台将mydaq 实验台上的相关信号 ( 以模拟，数字输入/ 输出信号为 例)，通过模拟开关技术扩展成三 路信号。通过对单片机编程，再 经过串口与上位机通信从而方便 地切换和控制三块实验板的工作 和停止。上位机通过LabVIEW 编 程制作操作界面，由于是图形界 面，较为直观，人机交互性强。 【关键词】 ATmega8 单片机 可切换实验台 模拟开关 myDAQ LabVIEW 与传统仪器相比，虚拟仪器开放灵活， 可以与PC 机通过不同的总线接口组建不同规 模的自测试系统。 虚拟仪器技术正不断发展，基于虚拟仪 器技术的网络实验室得到各大高校的认可。 myDAQ 有效率高、成本低、人机交互性强、 集成多种常用仪器的特点， 其组成结构精 巧，现已应用于许多大学的实验室。但是NI myDAQ 不便于多个实验的操作。本文提出了 一种针对myDAQ 进行扩展后得出的可切换实 验台，在这个实验台上可以同时搭建3 个实验 项目。当选择特定实验时，只需通过上位机操 作图形界面切换开通相应实验板。 1 系统整体设计 该系统由上位机通过USB 电缆与myDAQ 相连，myDAQ 的信号通过信号扩展电路后接 入切换电路，同时上位机通过LabVIEW 串口 通讯连接单片机进而控制切换电路。上位机 LabVIEW 图形编程显示控制界面。 2 信号扩展电路设计 信号扩展的思路主要是通过将myDAQ 内 部模拟信号经过相应扩展芯片并运用模拟开关 技术将每一路信号扩展成了3 路。分出的每一 路信号通过排线连接至可切换实验台。 具体实现方案：用CD4053 扩展成3 路信 号。把CD4053 的三个输入端连在一起，成为 模拟信号公共输入端，通过控制A，B，C输入（0 或1）从而选定模拟输出X1，Y1，Z1 哪一路导通。 考虑到模拟信号之间的干扰不能将另一路输出 端悬空，将100K 电阻与0.1uF 的电容并联接 在另一路输出的公共端可以消除干扰。其电路 设计的部分原理图如图1 所示。 模拟开关是一种电路器件，它能够控制 myDAQ 可切换实验台的设计 文/张誉馨 杨君宝 提出了一个基于ATmega8 单 片机控制的可切换的mydaq（NI 虚拟仪器套件）实验台。该实验 台将mydaq 实验台上的相关信号 ( 以模拟，数字输入/ 输出信号为 例)，通过模拟开关技术扩展成三 路信号。通过对单片机编程，再 经过串口与上位机通信从而方便 地切换和控制三块实验板的工作 和停止。上位机通过LabVIEW 编 程制作操作界面，由于是图形界 面，较为直观，人机交互性强。 摘 要 模拟信号传输的通断。模拟开关在理想的状态 接通时，导通电阻应为零，在断开时，关断电 阻应为无穷大。由于模拟开关是半导体器件， 当输入信号低于零电势或高于电源电压时， MOSFET 处于反向偏置，当电压超出限定值 0.3V 以上，开关无法正常工作，甚至损坏， 在电路设计时需要加以注意。 由于实验室供 电的电源电流有时比较大，而模拟开关通流能 力多数小于500mA，不能直接用开断小信号 的模拟开关进行切换，采用增强型MOS 管配 合三极管可以很好的达到增大电流的效果，因 此我们采用MOSFET 与三极管的组合进行电 源信号的开断，增大其电流导通能力。 3 单片机控制板设计如图2所示。 4 AVR单片机软编程设计 ATmega 系列单片机属于AVR 中的高档 产品，在省电性能、稳定性、抗干扰性及灵活 性方面都更加周全和完善。ATmega8 片内集成 了较大容量的非易失性程序和工作存储器以及 数据存储器。编译好的目标程序可以通过在系 执行代码，从而持续执行选定实验。 5 上位机LabVIEW编程设计 本设计的上位机编程采用LabVIEW 软件 进行编写。G 语言编程为切换实验操作界面编 程：通过LabVIEW 的VISA 串口传递相应的 控制地址，打开相应实验板操作接口，达到方 便地切换三块实验电路板的目的。 6 结论 该可切换实验台结合了NI myDAQ 的虚 拟实验功能及模拟开关技术，可以方便地切 换三个不同实验，扩展了实验室资源，提高 了效率。基于ATmega8 单片机的控制切换 系统易于实现。上位机利用myDAQ 平台的 LabVIEW 软件编程建立了与单片机的串口通 信， 具有较强的可操作性。实现了一个低成本、 可切换性的人机交互试验系统的平台结构。 作者单位 大连理工大学 辽宁省大连市 116000 |
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