电路及电信系统的研发和实验，还是生产制造、故障的诊断、检测等场所，随处都可 以见到示波器的身影[8]。示波器诞生于上个世纪七十年代，自那以后，越来越广泛的 应用使得示波器成为测试工程师的必备工具之一。

目前，国内外很多数字示波器的研发厂商。国外比较有影响力的公司有力科、泰 克和安捷伦，这几个公司在示波器研发的各方面水平一流，处于世界领先地位。国内 示波器的研发起步晚、水平低。国内有代表性的公司有普源、安泰信和优利德，国内 示波器属于中低档产品，和国外的数字示波器相比还有很大差距。

1.3 研究意义

在电子专业工程技术人员的日常工作中，经常要用到示波器查看各种电压波形来 进行电气检测和故障排除以及其他，现有的示波器设备体积都较大且笨重，最重要的 是没有电气隔离，操作时要注意不能触电。对于现场调试或外场测试来说，携带极为 不便。这也是现阶段示波器面临的一个问题。随着智能手机的普及，设计一个能和手 机配套使用的兼有数字万用表和数字示波器功能的虚拟示波器是极有必要的，这样的 示波器具有体积小、重量轻、成本低、携带使用方便的特点，具有较大的应用价值， 极大方便了技术人员的工作。

1.4 设计目标

拟设计的虚拟示波器通过单片机及数字、模拟输入外围电路测量被测电路信号， 并通过蓝牙传输的方式把测试数据传给智能手机，在手机上开发波形分析处理软件， 并通过手机的显示屏显示出波形及各类电压、电阻信号，还可根据需要存储测试数据。

项目实施方案为：通过选用自带 A/D 转换功能的低功耗单片机为测量模块控制核 心，外围包括电池供电的电源转换模块，可调信号放大倍数的电信号测量模块，数据 缓存存储模块，蓝牙通讯模块。

电源转换模块把 9V 仪表电池的电压转换到 3.3V 的测量模块工作电压。 由于测量模块采用 3.3V 单电源工作，为了能在单电池直流供电条件下实现交流

信号测量，采用输入信号地端接半量程（ 1.65V）的电压基准，这样就能测到 

-1.65~+1.65V 的电压。加入了电阻降压网络使系统和 x10 挡（放大 10 倍）的探头， 这样就可以实现上百伏电压的测量了。

本测量模块还具有数字万用表的功能，能测量电阻等电子元器件的参数。 测量模块的单片机程序采用 C51 语言进行编程，实现数据 A/D 转换和信号测量、

数据传输等相关功能。 数据缓存存储模块主要用于在蓝牙传输速率达不到实时信号传输时对于快速变

化信号的暂存，随后及时把测试数据通过蓝牙通讯的方式传送给手机。 蓝牙通讯模块，通过手机软件对测试模块进行初始化设置，并把测试所得数据传

送给手机，供手机分析和处理。 手机终端需要建立手机蓝牙和蓝牙串口模块之间的连接，实现测量数据传输，并

进行显示，显示的内容包括测试信号的波形及测量相关的功能按钮。

1.5 论文内容及结构

本文着重研究虚拟示波器的设计，拟设计一个能和手机配套使用的兼有数字万用 表和数字示波器功能的虚拟示波器，具有体积小、重量轻、成本低、携带使用方便的 特点，具有较大的应用价值。文章大体分为 4 个部分：

1) 介绍了示波器的总体设计。详细描述了示波器硬件电路的实现。先通过总体的电 路图进行介绍，再分别对每一个模块进行剖析，对电源模块的原理、测量电压和 测量电阻的原理进行了详细的说明，对单片机和蓝牙模块的选型也进行了描述。