myDAQ扩展后的可切换实验台构建
myDAQ 扩展后的可切换实验台构建
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 NImyDAQ 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。【图 1.略】
模拟开关是一种电路器件，它能够控制程序存储器，不需要拆下芯片后使用专用编程器写入程
序。
采 用 Arduino 软件实现单片机的编程，其主要思路是：首先利用软编程技术，在单
片 机 Flash 底层固化一个 Bootloader 程 序， 来引导远程传来的程序数据写入 Flash 应用区。 上
位 机 Arduino 软件已编写好程序，单片机每次上电时都会先执行引导程序，判定串口是否接收
到了程序的下载指令。
若接收到程序下载指令，则先按页擦除原代码，然后再把程序从内存第一行开始写入单片机。
如果没有收到下载指令，则转入第一行执行程序，由于这个切换程序是个 LOOP 循环，只要一
直没有程序通过串口下载，单片机就会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。【图 2.略】
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统编程（ISP ）直接写入 AVR 单片机的 Flash 行代码，从
而持续执行一直在这个循环中执选定实验。
摘要：
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myDAQ扩展后的可切换实验台构建与传统仪器相比，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NImyDAQ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...
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作者：闻远设计
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