1. 研究目的与意义（文献综述）

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。

2. 研究的基本内容与方案

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. 研究计划与安排

1-4周 查阅参考文献，外文资料翻译，方案论证，撰写开题报告

5-7周 硬件系统设计

8-10周 软件设计

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 郝苒安. 基于移动平台的虚拟示波器系统设计[D].电子科技大学,2013.

[2] Wang Kaisheng. Design of Virtual Instrument System for Ultrasonic Testing Based on Digital Oscilloscope[A]. Intelligent Information Technology Application Association.Applied Computing,Computer Science, and Computer Engineering（ACC 2011 V1）[C].Intelligent Information Technology Application Association:,2011:4.

[3] Hong Zou. Research and Design of Virtual Oscilloscope Based on Android_QT[A]. 信息化与工程国际学会.Proceedings of 2016 4th International Conference on Machinery,Materials and Computing Technology(ICMMCT 2016)[C].信息化与工程国际学会:2016:5.

[4] 杨海. 嵌入式虚拟示波器设计与研究[D].西安科技大学,2010.

[5] Feng Yuguang,Xi Wenjun,Ren Xiaojun,et al.Design and Data Processing Of Virtual Oscilloscope[A]. Chinese Institute of Electronics（CIE）.Proceedings of 2007 8th International Conference on Electronic Measurement amp;amp; Instruments（ICEMI’2007） Vol.Ⅲ[C].:2007:4.

[6] 肖云. 基于WiFi的Android虚拟示波器的软件设计与实现[D].电子科技大学,2015.

[7] 罗文龙.Android应用程序开发教程——Android Studio版[M].北京：电子工业出版社，2016.8：2-7.

[8] 王翠萍.Android Studio应用开发实战详解[M].背景：人们邮电出版社，2017.2：2-8.

[9] 孙光宇，张玲玲.Android物联网开发从入门到实战[M].北京：清华大学出版社，2015：106-169.

[10] Lihua Sun. The design and implementation of virtual oscilloscope based on LabVIEW[A]. Bos'n Academic Service Centre.Proceedings of the 2015 International Conference on Electric, Electronic and Control Engineering (ICEECE 2015)[C].Bos'n Academic Service Centre:2015:7.

[11] 软件开发技术联盟.Android自学视频教程[M].北京：清华大学出版社，2014：53-68.

[12] 翁明周.Android智能手机与8051单片机应用与开发实战[M].北京：清华大学出版社，2015：118-206.

[13] Feng Yuguang , Xi Wenjun , Ren Xiaojun .etal. Design and Data Processing Of Virtual Oscilloscope[A]. Chinese Institute of Electronics（CIE）.Proceedings of 2007 8th International Conference on Electronic Measurement amp;amp,2007:4.

[14] 熊菡. 手持嵌入式设备虚拟示波器系统设计[J]. 工业仪表与自动化装置,2013,(02):76-79 89.

[15]刘素贞,魏建,李华,徐桂芝.基于STM32的多功能虚拟示波仪的设计[J].实验技术与管理,2018,35(01):152-156.

[16]王俊权. 虚拟示波器快速捕获技术研究及应用[D].电子科技大学,2017.

[17]张炯. 基于Android系统的虚拟示波器软件设计的研究与开发[D].东南大学,2017.

[18]陈皞. 基于移动终端的虚拟示波器数据通信技术的研究与应用[D].东南大学,2017.

[19]周细凤,胡晓冬,何小敏.虚拟任意波形发生器和示波器的设计与实现[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2016,26(01):19-24.