便攜式戶外手搖發電定位裝置的制作方法

本發明發明主要涉及電子技術領域，使用者通過該儀器可以進行自行手握式發電、戶外指北方向提示和顯示全球衛星定位系統提供的經緯度及海拔高度。

背景技術：

方向判別定位和高精度定置測量一直是戶外運動安全方面，極為重要且不可或缺的部分，它事關戶外運動的游客人身及財產安全。基于接收全球衛星定位系統信號的GPS電子模塊和根據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。由于技術需求，所有電子羅盤及全球定位模塊都需要電力供給，現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，要么是內置不可裝卸的鋰電池。現在的電池電量雖然在不斷大大擴大容量的大小，但是同時這個因素也限制住了手持式GPS可使用時間限制，無論是市場上常見的48小時續航或72小時續航，在電池電量不足以支撐電子模塊設備的使用時，便不能繼續工作提供信息。如何盡可能的減小設備損耗、提高電池電量容量大小、延長設備續航時間，成為了戶外定位設備必須要解決的問題。而上述三個問題中，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電定位裝置的概念，由于本發明工作時完全為即握即用，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間續航工作需求，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，減輕旅行人員的負擔。

技術實現要素：

本發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電定位裝置，具有如下特性：

便攜式戶外手搖發電定位裝置，包括發電器件、單片機、傳感器模塊（包含電子羅盤模塊、GPS模塊）和顯示模塊。其中，發電器件為手握式小型發電機模塊；單片機采用市場上可購得的STM8S208單片機，其中包含穩壓電路、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。

發電器件作為能量來源，通過小型手握式發電機通過機械運動將機械能由直流發電機轉換為電能提供能源，令本發明正常使用。

單片機使用的是STM8S208型號單片機，利用單片機編程，將傳感器模塊的信號經過算法計算之后得出地磁位置，然后將位置信息數據存入RAM的一個數組中，再通過OLED把數組里的值顯示出來即顯示了地理位置，轉換電路可令電壓平穩，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。電子羅盤模塊內置加速度傳感器ADXL345、磁場強度傳感器HMC5883L。在通電工作的時候，傳感器模塊正常工作，輸出所需位置信息等數據返回到單片機中；GPS模塊型號負責搜尋GPS信號，當GPS模塊內置電池沒電的情況下，通電之后，GPS模塊為冷啟動模式，由于硬件原因，最短需要27秒時間搜尋GPS信號，搜尋到信號后傳遞給單片機進行運算，在斷電后，GPS模塊內置電池可以提供大約30分鐘的供電時間，令GPS模塊可以繼續工作并記錄數據。當GPS模塊在內置電池供電的時間段內重新工作時，若再次檢測的信號不正常，則需要27秒時間進行檢測；若再次檢測的信號正常，則可1秒立即工作。兩種模塊協同工作以達成位置定位、方向判別的功能目標。

顯示模塊使用的是一塊0.96寸OLED顯示屏。該顯示屏采用SSD1306驅動芯片，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、采用自發光單元等優點。程序控制單片機，將所需要顯示的數據輸出顯示到OLED顯示屏中，以達成位置信息和方向判別的顯示目的。

與現有管理手段相比，本發明具有如下有益效果：

本發明通過將幾個所需功能的模塊進行整合和設計，以達到具有長時間使用、無電量上限限制、即握即用、體積小、穩定性高等優點。使用者能夠快速、簡單的掌握其使用方法，無需調試即可使用。同時整個儀器具有良好的抗干擾性能，GPS信號覆蓋率達98%，其應用場合不僅僅局限于戶外，更可以擴展到其它所需要定位及方位測量的場所或場景。本發明結構簡單、易于檢修、使用方便、應用范圍廣，具有廣闊的市場范圍和實用價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是裝置原理簡圖。

圖2是裝置內部元件及接線圖。

具體實施方式

下面結合實例及系統詳圖對本發明作進一步說明。

便攜式戶外手搖發電定位裝置主要作用即為位置定位和方向指示。本發明主要創新發明部分為傳感器模塊、單片機、OLED顯示模塊部分，下面主要介紹與設計相關的特性和目的如何實現，發電器件不做主要介紹。

總體工作過程，簡述如下：

當用戶使用便攜式戶外手搖發電定位裝置（以下簡稱定位儀）手握握臂擠壓，齒輪帶動小型直流發電機轉動產生電能，電能供給單片機和傳感器工作。單片機在預先寫好的程序下讀取傳感器檢驗到的各類數據存入單片機RAM，程序再將存入的數據一一顯示到OLED屏幕上為使用者提供需要的信息。由于結構設計特性，使用者必須連續擠壓握臂，直至屏幕上顯示數據穩定下來，即為當前位置所在經緯度、高度、方位等信息。

以下是詳細工作實施方式：

電子羅盤模塊內包含四個板載傳感器，工作作用分別為三軸加速度計、弱磁傳感器、模數轉換器和氣壓傳感器，在本發明中，主要用到的是ADXL345型超低功耗三軸加速度計、HMC5883L型弱磁傳感器芯片和ITG3205型模數轉換器。當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，然后信號經過三軸加速度計檢測的信號傳入該芯片中進行偏差校準，最后經過放大和校準的信號通入12位模數轉換器，輸出精度控制在1°到2°的信號至單片機。

GPS模塊可以在當其內置電池沒電的情況下，通電之后，GPS模塊為冷啟動模式，由于硬件設計原因，最短需要27秒時間搜尋GPS信號，搜尋到信號后傳遞給單片機進行運算，在斷電后，GPS模塊內置電池可以提供大約30分鐘的供電時間，令GPS模塊可以繼續工作并記錄數據。當GPS模塊在內置電池供電的時間段內重新工作時，若再次檢測的信號不正常，GPS模塊進行溫啟動，需要27秒時間進行檢測；若再次檢測的信號正常，GPS模塊進行熱啟動，可1秒立即工作。

單片機在通電開始工作后按照預先內置的程序加載OLED顯示屏驅動，同時接收電子羅盤模塊和GPS模塊不斷傳入的數字信號，根據內置程序的算法進行計算并存入數組。當RAM中存入了各類信息后，程序將信息導入OLED屏幕，實時顯示給使用者。

當停止擠壓握臂后，定位儀斷電，單片機、電子羅盤模塊停止工作，RAM中儲存的數據清空，為下一次使用做準備。