本發(fā)明發(fā)明主要涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，使用者通過該儀器可以進(jìn)行自行手握式發(fā)電、戶外指北方向提示和顯示全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的經(jīng)緯度及海拔高度。

背景技術(shù)：

方向判別定位和高精度定置測量一直是戶外運(yùn)動(dòng)安全方面，極為重要且不可或缺的部分，它事關(guān)戶外運(yùn)動(dòng)的游客人身及財(cái)產(chǎn)安全?；诮邮杖蛐l(wèi)星定位系統(tǒng)信號的GPS電子模塊和根據(jù)地磁判斷南北方向的電子羅盤模塊提供的信號，為戶外使用者提供正北方向指示及高精度定位信息。由于技術(shù)需求，所有電子羅盤及全球定位模塊都需要電力供給，現(xiàn)在市場上最為常見的手持式GPS定位儀器的電力供給要么是可裝卸的干電池或鎳鉻鎳氫電池，要么是內(nèi)置不可裝卸的鋰電池?，F(xiàn)在的電池電量雖然在不斷大大擴(kuò)大容量的大小，但是同時(shí)這個(gè)因素也限制住了手持式GPS可使用時(shí)間限制，無論是市場上常見的48小時(shí)續(xù)航或72小時(shí)續(xù)航，在電池電量不足以支撐電子模塊設(shè)備的使用時(shí)，便不能繼續(xù)工作提供信息。如何盡可能的減小設(shè)備損耗、提高電池電量容量大小、延長設(shè)備續(xù)航時(shí)間，成為了戶外定位設(shè)備必須要解決的問題。而上述三個(gè)問題中，電池電量容量是最為根本的問題，鑒于此問題，提出了便攜式戶外手搖發(fā)電定位裝置的概念，由于本發(fā)明工作時(shí)完全為即握即用，從根本上去除了電池電量上限的問題，完全滿足了戶外長時(shí)間續(xù)航工作需求，提高戶外旅行人員的人身安全，不用考慮后備電池的攜帶問題，減輕旅行人員的負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要針對以上問題提出的解決方案，目的是提供一種便攜式戶外手搖發(fā)電定位裝置，具有如下特性：

便攜式戶外手搖發(fā)電定位裝置，包括發(fā)電器件、單片機(jī)、傳感器模塊（包含電子羅盤模塊、GPS模塊）和顯示模塊。其中，發(fā)電器件為手握式小型發(fā)電機(jī)模塊；單片機(jī)采用市場上可購得的STM8S208單片機(jī)，其中包含穩(wěn)壓電路、升壓降壓電路；傳感器模塊為電子羅盤模塊和高性能GPS模塊；顯示模塊為一塊小型0.96寸OLED顯示屏。

發(fā)電器件作為能量來源，通過小型手握式發(fā)電機(jī)通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)將機(jī)械能由直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能提供能源，令本發(fā)明正常使用。

單片機(jī)使用的是STM8S208型號單片機(jī)，利用單片機(jī)編程，將傳感器模塊的信號經(jīng)過算法計(jì)算之后得出地磁位置，然后將位置信息數(shù)據(jù)存入RAM的一個(gè)數(shù)組中，再通過OLED把數(shù)組里的值顯示出來即顯示了地理位置，轉(zhuǎn)換電路可令電壓平穩(wěn)，按需求升壓或降壓后為傳感器器件供能，使之正常工作。

傳感器模塊中。包含電子羅盤模塊和GPS模塊。電子羅盤模塊內(nèi)置加速度傳感器ADXL345、磁場強(qiáng)度傳感器HMC5883L。在通電工作的時(shí)候，傳感器模塊正常工作，輸出所需位置信息等數(shù)據(jù)返回到單片機(jī)中；GPS模塊型號負(fù)責(zé)搜尋GPS信號，當(dāng)GPS模塊內(nèi)置電池沒電的情況下，通電之后，GPS模塊為冷啟動(dòng)模式，由于硬件原因，最短需要27秒時(shí)間搜尋GPS信號，搜尋到信號后傳遞給單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，在斷電后，GPS模塊內(nèi)置電池可以提供大約30分鐘的供電時(shí)間，令GPS模塊可以繼續(xù)工作并記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)GPS模塊在內(nèi)置電池供電的時(shí)間段內(nèi)重新工作時(shí)，若再次檢測的信號不正常，則需要27秒時(shí)間進(jìn)行檢測；若再次檢測的信號正常，則可1秒立即工作。兩種模塊協(xié)同工作以達(dá)成位置定位、方向判別的功能目標(biāo)。

顯示模塊使用的是一塊0.96寸OLED顯示屏。該顯示屏采用SSD1306驅(qū)動(dòng)芯片，擁有支持3V-5V直流電壓、低功耗、兼容眾多控制芯片、可視角度大、128*64分辨率、采用自發(fā)光單元等優(yōu)點(diǎn)。程序控制單片機(jī)，將所需要顯示的數(shù)據(jù)輸出顯示到OLED顯示屏中，以達(dá)成位置信息和方向判別的顯示目的。

與現(xiàn)有管理手段相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過將幾個(gè)所需功能的模塊進(jìn)行整合和設(shè)計(jì)，以達(dá)到具有長時(shí)間使用、無電量上限限制、即握即用、體積小、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。使用者能夠快速、簡單的掌握其使用方法，無需調(diào)試即可使用。同時(shí)整個(gè)儀器具有良好的抗干擾性能，GPS信號覆蓋率達(dá)98%，其應(yīng)用場合不僅僅局限于戶外，更可以擴(kuò)展到其它所需要定位及方位測量的場所或場景。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于檢修、使用方便、應(yīng)用范圍廣，具有廣闊的市場范圍和實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是裝置原理簡圖。

圖2是裝置內(nèi)部元件及接線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例及系統(tǒng)詳圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

便攜式戶外手搖發(fā)電定位裝置主要作用即為位置定位和方向指示。本發(fā)明主要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)明部分為傳感器模塊、單片機(jī)、OLED顯示模塊部分，下面主要介紹與設(shè)計(jì)相關(guān)的特性和目的如何實(shí)現(xiàn)，發(fā)電器件不做主要介紹。

總體工作過程，簡述如下：

當(dāng)用戶使用便攜式戶外手搖發(fā)電定位裝置（以下簡稱定位儀）手握握臂擠壓，齒輪帶動(dòng)小型直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能，電能供給單片機(jī)和傳感器工作。單片機(jī)在預(yù)先寫好的程序下讀取傳感器檢驗(yàn)到的各類數(shù)據(jù)存入單片機(jī)RAM，程序再將存入的數(shù)據(jù)一一顯示到OLED屏幕上為使用者提供需要的信息。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特性，使用者必須連續(xù)擠壓握臂，直至屏幕上顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來，即為當(dāng)前位置所在經(jīng)緯度、高度、方位等信息。

以下是詳細(xì)工作實(shí)施方式：

電子羅盤模塊內(nèi)包含四個(gè)板載傳感器，工作作用分別為三軸加速度計(jì)、弱磁傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和氣壓傳感器，在本發(fā)明中，主要用到的是ADXL345型超低功耗三軸加速度計(jì)、HMC5883L型弱磁傳感器芯片和ITG3205型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。當(dāng)給傳感器供工作電壓后，傳感器正常工作，弱磁傳感器芯片中HMC118X系列磁阻傳感器開始工作，將信號傳遞給該芯片中集成的集成放大電路用以放大信號，然后信號經(jīng)過三軸加速度計(jì)檢測的信號傳入該芯片中進(jìn)行偏差校準(zhǔn)，最后經(jīng)過放大和校準(zhǔn)的信號通入12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出精度控制在1°到2°的信號至單片機(jī)。

GPS模塊可以在當(dāng)其內(nèi)置電池沒電的情況下，通電之后，GPS模塊為冷啟動(dòng)模式，由于硬件設(shè)計(jì)原因，最短需要27秒時(shí)間搜尋GPS信號，搜尋到信號后傳遞給單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，在斷電后，GPS模塊內(nèi)置電池可以提供大約30分鐘的供電時(shí)間，令GPS模塊可以繼續(xù)工作并記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)GPS模塊在內(nèi)置電池供電的時(shí)間段內(nèi)重新工作時(shí)，若再次檢測的信號不正常，GPS模塊進(jìn)行溫啟動(dòng)，需要27秒時(shí)間進(jìn)行檢測；若再次檢測的信號正常，GPS模塊進(jìn)行熱啟動(dòng)，可1秒立即工作。

單片機(jī)在通電開始工作后按照預(yù)先內(nèi)置的程序加載OLED顯示屏驅(qū)動(dòng)，同時(shí)接收電子羅盤模塊和GPS模塊不斷傳入的數(shù)字信號，根據(jù)內(nèi)置程序的算法進(jìn)行計(jì)算并存入數(shù)組。當(dāng)RAM中存入了各類信息后，程序?qū)⑿畔?dǎo)入OLED屏幕，實(shí)時(shí)顯示給使用者。

當(dāng)停止擠壓握臂后，定位儀斷電，單片機(jī)、電子羅盤模塊停止工作，RAM中儲存的數(shù)據(jù)清空，為下一次使用做準(zhǔn)備。