随着科学技术的发展，在生产与科学研究中，人们所使用仪器一直在持续更新换代。对于示波器来说，传统的示波器的生产工艺复杂、制作成本高的弊端一直在困扰着人们，这时虚拟示波器的出现，很好的解决了这一问题，而且虚拟示波器的参数可调以及测量范围广的优点了吸引很多科技工作者，但是现在有些虚拟示波器的设计使用面依旧狭窄。基于此，本文设计了一款虚拟示波器，能够对0-20kHz的信号进行显示输出。我们的采样设备使用了STM32的高通AD部分，能够对随意的信号（例如正弦波、方波、三角波、锯齿波、脉冲波）进行采样，然后将采集的信号通过Labview制作的虚拟示波器显示出来。

这样一来，我们的虚拟示波器摆脱了以往的示波器采样频率范围小的弊端，在更广阔的科技以及生产学习领域中，将起到更大作用，同时与普通的示波器相比，本设计采用了STM32单片机，这样在采样的过程中，精确度会更高，示波器显示采用的虚拟示波器的精确度也将会比普通示波器高。下面对国内外的虚拟仪器现状进行分析。

在国外，虚拟仪器技术自上世纪80年代由美国NI#8194;公司提出以来，一直是发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。而在最近几年，世界各国的许多大型自动测控和仪器公司均相继研制了为数不少的虚拟仪器开发平台，但最早和最具影响力的还是NI#8194;公司的图形化开发平台LabVIEW。虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是全球最大的虚拟仪器制造国。

国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化NI#8194;的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入为#8194;“十五”期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如863项目“虚拟仪器关键技术的研究及其产业化”，所研制的“一体化虚拟仪器”就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子，并成为国际上嵌入式一体化虚拟仪器研发的先行者。

我国虽然起步较晚，但是近几年的发展速度飞快，人们对虚拟仪器越来越重视，同时很多高校也展开了虚拟仪器的课程和研究，相信不久，我们虚拟仪器的技术能够走在世界前列。

2. 研究的基本内容与方案

本设计采用分模块化设计，首先，我们需要使用STM32的高通AD部分，通过写入程序，使其能够对0-20kHz的信号进行采样，这里我计划采用定时器进行触发，设置一个可调单位时间，每过一个单位时间AD就开启一次采集一个点，采集的频率可以通过调整单位时间而改变，当采集到一帧数据后，触发中断，通过USB转串口的方法将采集的数据发送至笔记本，随后通过Labview设计的虚拟示波器进行显示，在虚拟示波器的设计中，我们需要测量的参数有频率、幅度、峰-峰值、最大值、最小值以及信号的类型（正弦、三角、方波、脉冲、锯齿）。通过设计前面板以及后面板后的各个模块，可得到最后的虚拟示波器。在STM32的高速AD的设计中，会比较复杂，涉及到的程序较多，在USB传输数据时，为了简单起见，我们使用了USB转串口的方法，这样避免了编写USB驱动程序，给设计带来了方便。

下面我们对整体以及部分模块的设计进行规划：

图1 硬件系统框图