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随着移动通信技术的迅猛发展,智能手机成为移动通信主流终端设备。智能手机具备独立的操作系统、大尺寸的触摸屏、用户可自行安装第三方服务商提供的应用程序和不断升级的硬件性能等优势使得其应用领域迅速扩展。智能手机广阔的应用前景引起人们极大的兴趣,成为移动通信领域的研究热点。然而目前人们对智能手机应用开发的研究仍大部分集中在多媒体娱乐方面,将其作为仪器或实验测量工具的应用开发的研究甚少。
自二十世纪八十年代美国国家仪器公司NI(National Instruments)提出虚拟仪器(Ⅵ,Virtual Instrument)的概念(软件即仪器)以来,仪器领域引发了一场重大变革。虚拟仪器技术以其性能高、扩展性强、开发时间少和无缝集成等优势吸引着世界各国的工程师和科学家们纷纷投入研究。不过目前虚拟仪器的硬件研究大部分基于PC机或计算机工作站,在便携性方面略显不足。
为了寻求虚拟仪器在便携性方面的突破,本文提出基于智能手机来开发虚拟仪器。微电子及信息技术的发展,手机IC芯片集成度的提高,CPU处理能力和存储能力的增强,为基于智能手机开发虚拟仪器奠定了基础,具备了开发可行性。
本文首先提出基于智能手机的虚拟仪器的总体方案:通过外置的信号采集系统采集数据,经无线接入的方式将数据发送至智能手机,智能手机端的虚拟仪器软件获取数据后,进行数据处理,进一步实现虚拟仪器的各项功能。整个系统分为两大部分:数据采集系统和智能手机端虚拟仪器软件,两者之间无线接入技术采用蓝牙。
接下来分别在智能手机操作系统Windows CE和Android下设计了虚拟数字示波器,论证了该方案的可行性。本文设计的基于智能手机的虚拟示波器实现了时基控制,垂直分辨率控制,触发控制,频率、幅度等参数自动测量,波形移动等功能。
实验结果表明,基于智能手机的虚拟仪器设计方案合理可行,基本达到了所要求的性能。