1．目的及意义

近几年来，智能手机已经成为了普通大众日常生活中必不可少的通讯、娱乐工具，各种功能强大、性能优良的智能手机更是让青年一代的消费者爱不释手，几乎人手一部。其中基于Android平台的智能手机凭借开源的平台优势和美观的界面，在智能手机市场中占据了主要地位，各种炫酷的手机游戏让人们的生活变得丰富多彩，玲琅满目的应用软件使人们的生活更加便捷。如果通过手机APP的开发，配合前端数据采集器，让智能手机具有示波器的功能，就能使示波器走进了普通人的手中。

本设计正是出于这样的考虑，旨在设计一款基于单片机和Android智能手机的便捷易用、便于携带、成本低廉的虚拟示波器。大家只要花几十块钱购买一个由普通的单片机构成的前端数据采集器，就相当于拥有了一台示波器。既解决了成本问题，又解决了便于携带的问题，这样的示波器一定能在普通个人和小型机构、企业中得到普及。

随着电子产品在各行各业的各种产品上的广泛应用，电子测量仪器的应用也越来越广泛，示波器作为一个重要的测量工具，历经多年的发展，已经达到非常成熟的水平。从最初的模拟示波器、数字示波器到现在的智能示波器和虚拟示波器，示波器一直在朝着功能齐全、低功耗、体积小、便携等方面发展。最早提出虚拟示波器概念的是美国国家仪器（NI）公司，其推出的运行于PC平台的LabView软件，至今已有30多年的历史。由于其采用图形化编程语言，直观易用，而且历经30多年的发展功能已经非常完善，至今在虚拟仪器市场仍占有重要地位。除此之外，国外比较出名的从事虚拟仪器研究的厂商还有HP（惠普）公司、Tektronix（泰克）公司和HEM Data 公司，他们都推出了自己的虚拟仪器软件开发开发平台^[5]。

国内开始研究虚拟仪器的时间比国外晚，也像其他很多高科技领域一样，先从向外国学习开始，然后根据在实际应用中存在是问题进行相应的改进。目前国内市场常见的虚拟示波器产品厂商有青岛汉泰、福建利利普等公司，它们的产品基本上是采用将数据采集的硬件和数据处理与波形显示的PC端软件通过USB口相结合的方式。而且这些公司的PC端软件是封装好的，不支持二次开发，仅供用户进行使用。

基于PC端的虚拟示波器并没有很大地解决便携性的问题，虽然现在笔记本电脑已经非常普及，而且在轻薄和续航等方面也做得越来越好，但是并没有根本解决便携性的问题。就便携性来说，目前市场上已经有很多公司推出了便携式的示波器，最小的体积只有万用表一般大。若能将虚拟示波器的数据处理和显示部分用智能手机代替，一定可以更大程度的缩减示波器的体积并降低功耗^[6]。但目前市场上并未出现基于智能手机平台的虚拟示波器产品。其实国内外各种论坛上却出现了很多讨论基于智能手机平台的虚拟示波器的帖子，也有网友晒出了自己做的基于Android智能手机的虚拟示波器，但功能比较简单，性能也很一般。目前智能手机的性能越来越强大，将智能手机与示波器相结合，一定会有很光明的研究前景。

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2. 研究的基本内容与方案

{title} 本设计项目要研究的是基于单片机和Android智能手机的虚拟示波器系统，主要包括两部分，前端基于单片机的数据采集模块的软硬件设计和Android平台的软件设计。前端数据采集模块完成对模拟信号的调整、A/D转换、数据采集和无线发送等功能，实现示波器的数据来源，包括硬件电路设计和单片机程序设计；Android软件主要是接收单片机传送来的数据并对其进行处理，然后以波形的形式在手机屏幕上显示出来。

（一）数据采集模块的主要设计内容为：

1、完成通过ARM仿真器的最小系统硬件电路设计。

2、单片机与智能手机的无线通讯采用蓝牙5.0.mesh串口通信模块，完成该模块与单片机和智能手机的匹配，实现其作为无线通讯媒介的功能。

3、使用C语言完成单片机A/D转换和串口通信程序设计，将A/D转换的数据通过蓝牙模块发送到智能手机端。

（二）Android 软件设计的主要任务为：