本文利用廉价的MCS51单片机设计了包含常用传感器、数据采集模块与 USB 通信接口的 LabVIEW 实验教学系统，并编制了常用的实验案例程序，满足了本科生虚拟仪器实验教学的需要，且成本相对于 NI 的产品大大降低，针对高校市场具有良好的推广前景。
1 系统结构
整个系统由前端传感器、单片机数据采集以及 USB 通信接口几部分组成，如图 1 所示。
1.1 前端传感系统
虚拟仪器实验系统的前端传感器将待测的物理量转换成电量（电流或电压），作为后面采集处理系统的输入信号，是整个测试系统与外界的接口与桥梁。本实验系统集成了温度、光强与电阻传感器，并预留了扩展接口以外接其他传感器。其中温度传感器为数字温敏器件 DS18B20，能够在 -55~125 ℃的范围内提供 9~12 b 分辨率的温度数据，具有 0.5 ℃的精度，适合于一般场合的应用，其优点在于能够直接提供数字温度值，可以与后端 MCU 直接接口，省去了调理电路。而电阻测量采用串联分压法，即将待测电阻 Rx 与已知电阻串联后外加固定电压 Vref，将 Rx 上的分压 V 作为待测信号，后端采集与处理系统只需测得 V 就可以根据比例关系求出 Rx. 光强传感器则使用光敏电阻，具体电路如图 2 所示。
1.2 数据采集与通信
数据采集使用 12 位 ADC 器件 TLC2543，该器件具有 11 位模拟输入端，可通过控制字灵活选择不同输入端口，适合于多传感器输入应用。器件控制字输入和转换数据输出都为串行模式，可以与 51 单片机以尽可能少的连线接口。51 单片机与上位机使用 USB 接口通信。USB 接口基于单一的总线接口来满足多种应用领域的需求，其具有的即插即用、支持热插拔、易于扩展等特性极大地方便了用户，已逐渐成为现代数据传输的主流。由于 51 单片机自身不拥有 USB 接口，所以需要外接 USB 控制器。
