摘 要本课题旨在设计一款万用表数据显示眼镜，实现了将万用表数据实时反映到眼镜上。设计想法来源于顶岗实习中在使用万用表测量时带来的不便，通常情况下，测量者要一边将万用表表笔解除被测物并保持稳定，另一边要转头看向万用表的数值显示，不仅造成了不便，而且分散注意力容易出现测量误差或者安全事故。本设计通过将万用表数据通过蓝牙传送到Arduino，再将接收到的数据显示到OLED 屏幕，最终通过光学成像原理将OLED 屏幕显示的数据投影到眼前的小屏幕上。避免了由于操作员目光转移到万用表上而造成的测量失误或者安全事故。同时在设计中加入可充电锂电池与充电电路，从而增加设备的灵活性与便携性。
一、 引言 1
（一）基于Arduino的万用表数据眼镜的发展背景 1
（二）基于Arduino的万用表数据眼镜的国内外发展现状 1
（三）本文主要研究内容 1
二、 硬件介绍 2
（一） ATmega328p芯片 2
（二） 低功耗蓝牙模块 2
（三）OLED显示屏幕 3
（三） AMS1117三端稳压器 4
三、 硬件电路设计 4
（一）基于Arduino的万用表数据眼镜的系统原理框图设计 4
（二）Arduino单片机最小系统 5
（三）稳压电路设计 7
（四） 低功耗蓝牙电路设计 8
（五）OLED显示电路 8
四、软件设计 10
（一）软件介绍 10
（二）系统主流程图 12
（三）低功耗蓝牙模块工作流程设计 13
（四）OLED显示流程设计 14
五、实物制作与调试 15
（一） 实物制作 15
（二） 程序调试 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 源程序 22
引言
（一）基于Arduino的万用表数据眼镜的发展背景
随着工业的迅速发展，我们的生活也在发生日新月异的变化。相对的，工业事故也时有发生，例如由于线路老化或短路 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: *351916072* 
造成的火灾，或者机器缺少维护或操作不当对人造成的伤害。因此，工业中电路维护与维修显得尤为重要。在电路检修中，万用表已经成为了一个必不可少的工具。在科技发展如此迅猛的今天，万用表的数据显示与记录也趋于向无线方向发展，现在市面上有许多万用表都具有WIFI或蓝牙功能，可以与手机甚至是电脑进行连接并进行数据传递。但无论如何，在用万用表测量时都需要测量者去读取数值，不可避免地需要将目光转移到显示器上，造成了被测物的视野盲区，不仅可能导致测量数值不准确，还存在一定的安全隐患。
本设计的基于Arduino的万用表数据眼镜从显示入手，将测量数据通过蓝牙将数据传输到Arduino进行数据处理，再由OLED显示屏显示被处理完成的数据，最后通过反射原理将OLED显示内容投影到操作人员眼前，避免了由于视野盲区造成的事故，而且大大减小了在狭小空间携带万用表却无处放置的不便。
（二）基于Arduino的万用表数据眼镜的国内外发展现状
谷歌在2012年推出过名为谷歌眼镜（Google Project Glass）的产品，该产品镜片上配备了一个头戴式微型显示屏，它可以将数据投射到用户右眼上方的小屏幕上。该产品的主要功能是以蓝牙为基础作为手机的扩展显示设备，最终该产品由于成本问题于2015年1月停售，谷歌也终止了对其的更新支持。国内对于这种头戴式微型显示屏市场还很空缺，主要原因还是成本问题，以及设备的稳定性。
（三）本文主要研究内容
本文提出了运用ATmega328p作为主控核心的基于Arduino的万用表数据眼镜系统设计。针对性的解决工业测量中使用万用表不便的问题，从而降低了程序开发成本以及硬件成本，同时在工业蓬勃发展的今天拥有可观的市场前景。数据采集系统以Arduino为控制核心，外围电路带有OLED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。从便携式的角度出发，由Arduino系统控制OLED显示来实现人机交互，界面友好。产品重量轻便，并且采用独立供电，无需单独外接电源。
硬件介绍
ATmega328p芯片
通过日常的学习积累以及查阅资料，最终决定选用ATMEL公司设计生产的ATmega328p作为本次设计的主控芯片。选取ATmega328p芯片的最主要原因还是我对其有两年的学习经验，使用时比较熟悉。其次该芯片的性能完美的符合本次设计的要求。
内部结构方面ATEML公司有基于8051内核、AVR内核和ARM内核的三大系列微处理器。ATmega328p芯片采用的是AVR内核，相比较早出现的51系列单片机，采用AVR内核的单片机资源更丰富并且拥有更大的接口，同时价格与51系列单片机相差很小。ATmega328p芯片使用RISC结构，采用了单级流水线、快速单周期指令系统，具有1MIPS/MHZ的高速运算能力，并且在内部封装了CPU、存储器、时钟。
应用方面ATmega328p具有内部时钟，并且内部时钟提供两种频率，分别为8.0HZ和125kHZ。ATmega328p所具备的熔丝可以重复使用，配置熔丝控制了单片机的运行特性，例如，通过熔丝设置可以使芯片使用外部晶振从而使设备运行更加稳定。熔丝设置需要由专门的外部芯片编程器进行读写。ATmega328p可工作的电压范围很大，从1.8V~5V都可以正常工作。另外本设计采用的封装为VQFN贴片式封装，主要原因是此种封装尺寸小，十分符合可穿戴设备的要求。图21为ATmega328p单片机的外形图
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图21 ATmega328p芯片
低功耗蓝牙模块
为了能使蓝牙万用表与Arduino单片机进行通信，因此需要给Arduino单片机增加一个如图22所示的低功耗蓝牙（低功耗蓝牙）。可以说低功耗蓝牙是除了主控芯片外最重要的部分，Arduino与蓝牙万用表的通信全部都由低功耗蓝牙模块完成。因此，低功耗蓝牙模块的稳定与否直接决定着设备运行的稳定程度。 低功耗蓝牙使用2.4GHZ无线电频率，并且具有短距离、低能耗、低成本、可操作性等特点。非常适合用于微型无线传感器或使用完全异步通信的遥控器等其他外设传送数据。由于低功耗蓝牙采用3.3V作为设备的工作电压，因此需要在电路中增加一个5V3.3V的稳压电路，确保低功耗蓝牙设备的工作稳定性及安全性

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