一種新穎的簡易多通道虛擬示波器的技術研究
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1．2 串口通信接口電路
本系統(tǒng)設計中通過Max232連接單片機和PC機。ATmegal6具有異步串行通訊接口(UART)，UART是為能與計算機通訊的全雙工異步系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用RS232接口方式，由于RS232信號電平與AVR單片機信號電平(TTL電平)不一致，因此在采用RS232標準時必須進行信號電平轉換。在串行通信的接口電路中選用MAX232芯片作為信號電平轉換芯片，實現(xiàn)TTL電平和RS232接口電平之間的轉換。從而把 ATmegal6內部需要傳送的數(shù)字信號準確無誤地傳輸給PC機，供上位機軟件讀取并進行信號處理。
串行接口電路原理圖如圖3所示，TTL電平引腳輸入引腳9、10，連接ATmegal6的串行發(fā)送接口TXD和串行接收接口RXD，通過電平轉換為 RS232電平，通過7腳和8腳連接串行接口的2腳和3腳，串行接口通過串行通信線連接采樣模塊的串行接口和PC機的串行接口。ATmegal6通過內部編程很方便地把數(shù)據(jù)傳送給PC機。
1．3 多通道采樣原理
由于ATmegal6內部ADC為8選1數(shù)據(jù)通道，在具體實現(xiàn)某路數(shù)據(jù)采集時就必須更改多工選擇寄存器ADMUX的數(shù)值。為能隨時更改通道，本設計采用主從方式，通過上位機發(fā)送給ATmegal6的數(shù)值來改變通道。在ATmegal6的串行中斷的接收中斷中，通過判斷接收的數(shù)值更改 ADMUX的數(shù)值。同時，在串行接口接收中斷中，通過接收的數(shù)值的編碼也可用來改變ADC相鄰兩次轉換之間的延時值，從而達到改變轉換速率的效果。
當需要采集雙通道數(shù)值時，單片機內部ADC可采用分時復用的原則，同時將獲得的八位數(shù)據(jù)加一個最高標志位，擴展為九位數(shù)據(jù)位。上位機通過對數(shù)據(jù)的最高位的校驗，可以很方便地區(qū)分數(shù)據(jù)，在顯示界面上將雙通道波形實時顯示更新。
2 系統(tǒng)軟件設計
2．1 下位機軟件設計
下位機軟件設計的關鍵是能使程序正確響應中斷服務程序，從而準確地完成ADC的轉換和數(shù)據(jù)的準確傳送。圖4即為下位機程序的程序流程圖。主函數(shù)運行隨即進行串口和ADC寄存器的初始化，然后啟動ADC的第一次轉換，隨即進入等待中斷狀態(tài)，若接收到停止信號，系統(tǒng)馬上停止。在串口接收中斷中，進入中斷隨即讀取中斷接收值，通過判斷接收值的大小，改變系統(tǒng)采樣通道值和ADC轉換速率值。改變完成后中斷返回。此時，系統(tǒng)根據(jù)新的參數(shù)值運行。ADC轉換完成中斷產生后，讀取當前轉換值，讀取完成后進行數(shù)字均值濾波，降低輸入信號的干擾。濾波完成后將結果通過串行通信傳送給PC機。然后進行延時后啟動下一次的轉換后中斷返回。整個過程中，系統(tǒng)通過中斷方式完成，具有響應及時、提高單片機處理內部和外部事件能力的特點。
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