與傳統儀器相比，虛擬儀器開放靈活，可以與 PC 機通過不同的總線接口組建不同規模的自測試系統。虛擬儀器技術正不斷發展，基于虛擬儀器技術的網絡實驗室得到各大高校的認可。

myDAQ 有效率高、成本低、人機交互性強、集成多種常用儀器的特點，其組成結構精巧，現已應用于許多大學的實驗室。但是 NImyDAQ 不便于多個實驗的操作。本文提出了一種針對 myDAQ 進行擴展后得出的可切換實驗臺，在這個實驗臺上可以同時搭建 3 個實驗項目。當選擇特定實驗時，只需通過上位機操作圖形界面切換開通相應實驗板。

1 系統整體設計

該系統由上位機通過USB電纜與myDAQ相連，myDAQ 的信號通過信號擴展電路后接入切換電路，同時上位機通過 LabVIEW 串口通訊連接單片機進而控制切換電路。上位機LabVIEW 圖形編程顯示控制界面。

2 信號擴展電路設計

信號擴展的思路主要是通過將 myDAQ 內部模擬信號經過相應擴展芯片并運用模擬開關技術將每一路信號擴展成了 3 路。分出的每一路信號通過排線連接至可切換實驗臺。

具體實現方案：用 CD4053 擴展成 3 路信號。把 CD4053 的三個輸入端連在一起，成為模擬信號公共輸入端，通過控制A，B，C輸入（0或1）從而選定模擬輸出X1，Y1，Z1哪一路導通。

考慮到模擬信號之間的干擾不能將另一路輸出端懸空，將 100K 電阻與 0.1uF 的電容并聯接在另一路輸出的公共端可以消除干擾。其電路設計的部分原理圖如圖 1 所示?！緢D1.略】

模擬開關是一種電路器件，它能夠控制程序存儲器，不需要拆下芯片后使用專用編程器寫入程序。

采 用 Arduino軟件實現單片機的編 程， 其 主 要 思 路是： 首 先 利 用 軟 編程 技 術， 在 單 片 機Flash 底層固化一個Bootloader 程 序， 來引導遠程傳來的程序數據寫入 Flash 應用區。 上 位 機 Arduino軟件已編寫好程序，單片機每次上電時都會先執行引導程序，判定串口是否接收到了程序的下載指令。

若接收到程序下載指令，則先按頁擦除原代碼，然后再把程序從內存第一行開始寫入單片機。如果沒有收到下載指令，則轉入第一行執行程序，由于這個切換程序是個 LOOP 循環，只要一直沒有程序通過串口下載，單片機就會模擬信號傳輸的通斷。模擬開關在理想的狀態接通時，導通電阻應為零，在斷開時，關斷電阻應為無窮大。由于模擬開關是半導體器件，當輸入信號低于零電勢或高于電源電壓時，MOSFET 處于反向偏置，當電壓超出限定值0.3V 以上，開關無法正常工作，甚至損壞，在電路設計時需要加以注意。 由于實驗室供電的電源電流有時比較大，而模擬開關通流能力多數小于 500mA，不能直接用開斷小信號的模擬開關進行切換，采用增強型 MOS 管配合三極管可以很好的達到增大電流的效果，因此我們采用 MOSFET 與三極管的組合進行電源信號的開斷，增大其電流導通能力。

3 單片機控制板設計如圖2所示?！緢D2.略】

4 AVR單片機軟編程設計

ATmega 系列單片機屬于 AVR 中的高檔產品，在省電性能、穩定性、抗干擾性及靈活性方面都更加周全和完善。ATmega8 片內集成了較大容量的非易失性程序和工作存儲器以及數據存儲器。編譯好的目標程序可以通過在系統編程（ISP）直接寫入 AVR 單片機的Flash行代碼，從而持續執行一直在這個循環中執選定實驗。

5 上位機LabVIEW編程設計

本設計的上位機編程采用 LabVIEW 軟件進行編寫。G 語言編程為切換實驗操作界面編程：通過 LabVIEW 的 VISA 串口傳遞相應的控制地址，打開相應實驗板操作接口，達到方便地切換三塊實驗電路板的目的。

6 結論

該可切換實驗臺結合了 NI myDAQ 的虛擬實驗功能及模擬開關技術，可以方便地切換三個不同實驗，擴展了實驗室資源，提高了效率?；?ATmega8 單片機的控制切換系統易于實現。上位機利用 myDAQ 平臺的LabVIEW 軟件編程建立了與單片機的串口通信，具有較強的可操作性。實現了一個低成本、可切換性的人機交互試驗系統的平臺結構。