一種新穎的簡易多通道虛擬示波器的技術(shù)研究
加入技術(shù)交流群
1．2 串口通信接口電路
本系統(tǒng)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)時必須進行信號電平轉(zhuǎn)換。在串行通信的接口電路中選用MAX232芯片作為信號電平轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)TTL電平和RS232接口電平之間的轉(zhuǎn)換。從而把 ATmegal6內(nèi)部需要傳送的數(shù)字信號準(zhǔn)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(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)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(shè)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(zhuǎn)換之間的延時值，從而達到改變轉(zhuǎn)換速率的效果。
當(dāng)需要采集雙通道數(shù)值時，單片機內(nèi)部ADC可采用分時復(fù)用的原則，同時將獲得的八位數(shù)據(jù)加一個最高標(biāo)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?jǐn)?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(shè)計
2．1 下位機軟件設(shè)計
下位機軟件設(shè)計的關(guān)鍵是能使程序正確響應(yīng)中斷服務(wù)程序，從而準(zhǔn)確地完成ADC的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換完成中斷產(chǎn)生后，讀取當(dāng)前轉(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)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(yīng)及時、提高單片機處理內(nèi)部和外部事件能力的特點。
評論