虛擬儀器在近幾年發展較為迅速，虛擬儀器利用計算機強大的運算與數據處理能力，節省的硬件開銷，又可以從充分利用計算機編程技術的優勢實現較復雜的功能，基于此背景下項目使用Cypress Semiconductor 公司集成度高、開發周期短的PSoC3 芯片開發一款硬件開銷小及功能強大的虛擬示波器。示波器基于CY8C3866AXI 芯片實現，被測量的模擬信號經過芯片內部ADC轉換成數字信號，該信號由PSoC3主控芯片通過串口（UART）發送到PC機上，PC機使用Visual basic 6.0開發一款可視化軟件，監控串口發送過來的信號，并且將數字信號還原成模擬信號的波形，該軟件同時還提供控制面板可以控制示波器的顯示及參數設定。

0引言

示波器是電子設計一項最基本的儀器，該儀器可以用于觀察數字與模擬電路的波形，可以測量信號質量、電壓、頻率等系列參數。但是這個設備一般只有學校實驗室、研發部門才會擁有。該設備價格相對較貴，個人用戶一般不會擁有。網絡上還流傳一種利用系統API開發聲卡型示波器，該示波器能實現基本功能，但是因為測量時候因使用不慎會燒壞電腦的聲卡、甚至電腦主板，一臺筆記本本可能就這樣報廢。并且聲卡采用數據速率相當的有限，這套方案有先天的缺點，如果可以使用另一個解決方案，同時解決速率、成本、不燒壞電腦那么該產品一定可以在市場占有一席之地，經過學習PSOC3發現這是一套非常完美的方案，Cypress Semiconductor 的PSOC 3 芯片內包含USB 接口、MCU主控、高分辨率ADC。這樣為實現較高性能的、低價格、體積小的虛擬示波器提供了設計方便。

本設計利用PSOC的集成的內部單元模組、通過編程的方式實現硬件電路功能。該PSCOC芯片通過某種通訊方式與PC機通訊，計算機通過解析PSOC發送來的數據將數字信號還原成模擬波形。并且提供波形、電壓、周期等參數。

1總體設計方案

鑒于虛擬示波器產品體積、成本限制，本文構建系統對以上因素進行了綜合考慮。虛擬示波器核心在于利用PSOC3集成度高的優勢，實現了體積小，成本低多功能的虛擬示波器。

圖1為PSOC構建的虛擬示波器總體框圖，可分為三部分：（1）ADC采樣：采用PSOC3自帶8位ADC。（2）串口通訊：實現PSOC與上位機之間的通訊 （3）基于VB的示波器顯示軟件：利用計算機高分辨率波形顯示以及參數設置、測量等。

本設計中使用CY8C3866AXI 可編程器件，對模擬信號進行采集轉換為數字信號，數字信號通過USB傳送到PC機中，PC機解析PSOC發送上來的數據流，還原成模擬波形信號。

圖1

幾種設計方案對比：

表：1

基于表 1的方案對比，我們方案3為優選設計方案。方案4為備選方案，方案一為實驗方案。

較于方案1、2，方案3中PSOC3 ADC配置更為靈活，輕巧方便，硬件設計更簡潔。集成度高大大降低了開發成本。PSOC3便于修改軟件程序而進行功能擴展。用戶不必不斷購買新儀器，投入小而收效大。

方案3中使用USB2.0高速數據傳輸，與高度芯片集成。可以設計出一款性能優于體積較小的虛擬示波器產品。但不利于遠距離工業檢測。

到方案4。為了實現工業檢測與控制領域的低頻小信號測量，方案4比較實用，而且利用PSOC3的高度集成性，節省了很多模擬調理電路。同時也減小了設備體積和增強系統工作的可靠性。因此本項目采用方案4。