對(duì)于工程師來說，一般在電氣檢修工作中，用到示波器查看各種電壓波形是非常普遍的情況，普通的示波器體積大、笨重，最重要的是沒有電氣隔離，操作時(shí)要注意不能觸電。隨著單片機(jī)等電子技術(shù)的發(fā)展，以及智能手機(jī)的普及，設(shè)計(jì)一個(gè)能和手機(jī)配套使用的虛擬示波器，成本低，攜帶使用都方便。硬件設(shè)計(jì)電路包括信號(hào)預(yù)處理、單片機(jī)、藍(lán)牙串口模塊。

 

首先是信號(hào)預(yù)處理部分：

這里我們要設(shè)計(jì)的這款電路的單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換電壓范圍是0~3.3V，為了能測量交流信號(hào)，把輸入信號(hào)地端接RP3調(diào)節(jié)出的1.65V，這樣就能測到-1.65~+1.65V的電壓。實(shí)際工作中電工測量電壓范圍從幾伏到幾百伏，為此加入了電阻降壓網(wǎng)絡(luò)R1、R2、R4、R5、RP1和RP2，這樣就能測到60V的電壓，再加上個(gè)有x10 擋(放大10倍)的示波器探頭，最大可測到600V電壓。LM358是雙運(yùn)放，接成電壓跟隨器方式，主要作用是提高輸入阻抗，使示波器標(biāo)入阻抗是1MΩ，否則示波器探頭放到x10擋時(shí)，測量數(shù)值會(huì)有偏差。運(yùn)放還能起到當(dāng)輸入信號(hào)過大時(shí)，限制輸入到單片機(jī)的信號(hào)幅度，保護(hù)單片機(jī)的作用。共有2個(gè)信號(hào)輸入端，組成雙蹤示波器，可以比較2路信號(hào)的相位關(guān)系。

這里我們選用了一款飛利浦的單片機(jī)P89LPC938，它是基于80C51內(nèi)核的低功耗 FLASH單片機(jī)，其內(nèi)部有7.373MHz振蕩器、復(fù)位電路、8通道10位AD轉(zhuǎn)換器，8K字節(jié)Flash程序存儲(chǔ)器、768字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這使得外圍電路很簡潔。為了提高AD轉(zhuǎn)換速度和提高通信波特率的準(zhǔn)確程度，使用了外部12MHz晶振。單片機(jī)的P2.0(AD07)、P2.1(AD06) 接雙運(yùn)放LM358的電壓輸出，單片機(jī)的P1.0(TXD)、P1.1(RXD)接藍(lán)牙模塊的串口。

 

最后我們要說明的是關(guān)于Bluetooth的一系列參數(shù)，在這里需要兼容藍(lán)牙V2.0 規(guī)范和CLASS 2 標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸距離最大為10M，支持SPP 服務(wù)(串口)。功能多的藍(lán)牙模塊可更改主從設(shè)置，默認(rèn)為從設(shè)備，可以和電腦或手機(jī)藍(lán)牙連接，還可以更改通信波特率，默認(rèn)是9600bps，可更改為較大的波特率，如115200bps，加快通信速度。默認(rèn)配對(duì)密碼是1234，每次搜索藍(lán)牙模塊前先給藍(lán)牙模塊上電再搜索，再次搜索時(shí)要先把藍(lán)牙模塊重新上電，否則可能搜索不到。手機(jī)藍(lán)牙和藍(lán)牙串口模塊之間的連接，是程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。這個(gè)連接過程就是創(chuàng)建一個(gè)藍(lán)牙客戶端，分查找設(shè)備、查找服務(wù)、獲得連接URL和建立連接4個(gè)主要步驟。