游泳计步器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种游泳计步器。本实用新型包括表头和表带，表头上设置有显示模块，其下方安装有电池模块，表头内包含内置的GPS定位模块、超声波测距模块、加速度传感器、外部控制按键和CPU处理芯片。本实用新型方便人们在游泳时随身佩戴，不易丢失；可以帮助使用者准确的了解运动量，便于对锻炼做出适时地调整；针对室外游泳复杂的水域环境，如有危险可以有效的对使用者进行预警，以提高室外游泳的安全系数。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种新型的游泳计步器，尤其涉及一种基于加速度传感器的手表 型游泳计步器。 游泳计步器
【背景技术】
[0002] 当今社会，随着人们生活水平的不断提高，肥胖的人越来越多，肥胖人群已经成为 不可忽略的一种现象。这也就直接导致了越来越多的疾病问题。为了应对这一问题，人们 意识到锻炼身体是保持身体健康的一种有效方法，例如游泳。但如何借助设备提高人们运 动效率，保证安全也成为亟待解决的问题，因此，设计具备此类功能的游泳计步器有着非常 重大的意义。
[0003] 目前在市场上存在着各种型号的传统计步器，包括2D型、3D型、手表型等。这些设 备都是针对人们在进行跑步运动时所设计。具备了记录步数，消耗能量等基本功能，能有效 帮助使用者在运动时了解运动效率。但是鉴于游泳时涉及的环境更复杂，而且传统的计步 器不具备防水，GPS定位，超声波测距等功能，导致了现有的传统计步器并不能直接应用于 游泳计步。因此，需要考虑设计更加智能化、更加便捷的新型计步器。
【发明内容】
[0004] 本实用新型针对现有技术的不足，并结合游泳时所需特殊要求，提供了一种新型 游泳计步器。
[0005] 本实用新型针对其技术问题所采用的技术方案：
[0006] 本实用新型包括表头和表带，表头上设置有显示模块，其下方安装有电池模块，表 头内包含内置的GPS定位模块、超声波测距模块、加速度传感器、外部控制按键和CPU处理 心/T 〇
[0007] 所述GPS定位模块包括GPS芯片，MAX232电平转换芯片，电容C1，电容C2,电容 C3,电容C4。电平转换芯片MAX232引脚1脚一端连第二电容C2 -端，电容C2的另一端连 3脚，4脚一端连第一电容C1 一端，电容C1另一端连5脚，CPU处理芯片的10 口与MAX232 电平转换芯片11脚mTXD，12脚mRXD相连，15脚接地，2脚与第三电容C3 -端相连，第三电 容C3另一端与16脚相连，同时接电源Vcc，6脚与第四电容C4 一端相连，第四电容C4另一 端接地，8脚与GPS芯片12脚相连，GPS芯片8脚接地，10脚接+5V电源，GPS芯片型号为 25LVS0EM。
[0008] 所述超声波测距模块包括超声波发射单元、超声波接收单元和超声波检测报警单 元，其中超声波发射单元包括二极管D1，反相器74HC04,电阻R4,电阻R5,电容C1，达林顿管 Q1，超声波发射器LSI。
[0009] CPU处理芯片的10 口与第一二极管D1负极相连，第一二极管D1正极与反相器 74HC04输入端相连，反相器74HC04的输出端与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另 一端与振荡达林顿管Q1的B极相连，达林顿管Q1的C极与第五电阻R5的一端相连，第五 电阻R5的另一端接+5V电压，达林顿管Q1的E极接地，同时达林顿管的C极与E极均与超 声波发射器LSI相连。
[0010] 超声波接收单元包括集成芯片U1，电容C6,电容C7,电容C8,电容C9,电阻R6,电 阻R7,电阻R8,电阻R9,超声波发射器LSI。
[0011] CPU处理芯片10 口与第六电容C6,第六电阻R6 -端相连，第六电阻R6的另一端 与集成芯片U1输出端相连，集成芯片U1的输入端与超声波发射器LSI相连，所述集成芯片 U1 型号为 CX20106A。
[0012] 超声波检测报警单元包括电阻R10,蜂鸣器B1，达林顿管Q2。CPU处理芯片10 口 与第十电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端与达林顿管Q2的B级相连，达林顿管 Q2的C级与蜂鸣器的一端相连，蜂鸣器的另一端接+5V电压，达林顿管Q2的E级接地。
[0013] 所述加速度传感器模块包括传感器芯片ADXL345,电容C10,电容C11，电阻R11。 加速度传感器芯片ADXL345脚1与+5V电压相连，同时与第十电容C10 -端相连，第十电容 C10另一端接地，脚2接地，脚3闲置，脚4,脚5与第i^一电容C11 一端相连，同时接地，脚 6与第i 电容Cl 1另一端相连，同时与第^ 电阻R11的一端相连，第i 电阻R11的另 一端接+5V电压，脚10接地，脚8,脚9与CPU处理芯片10 口。
[0014] 所述电池模块，包括开关K1，电池组BT1，电容C12,电容C13, DC-DC变换器 LT1300,电感L1，击穿二极管IN5817。
[0015] 开关K1 一端与电池组BT1正极相连，开关K1另一端分别与第十二电容C12的一 端，DC-DC变换器LT1300脚2,脚6,电感L1的一端相连，电池组BT1的负极分别与第十二 电容C12的另一端，DC-DC变换器LT1300脚5,脚3,脚1，脚8,第十三电容C13的一端相连 后并接地，LT1300脚7分别与电感L1的另一端，击穿二极管IN5817的正极相连，脚4分别 与第十三电容C13的另一端，击穿二极管IN5817负极相连，并作为+5V电压输出端。
[0016] 所述显示模块包括IXD显示屏和电阻R12。CPU处理芯片10 口 P3. 3与IXD显示 屏脚19相连，CPU处理芯片10 口 P3. 4与IXD显示屏脚5相连，CPU处理芯片10 口 P3. 5与 IXD显示屏脚6相连，CPU处理芯片10 口 P0与IXD显示屏脚7相连，CPU处理芯片10 口 P1 与IXD显示屏脚8相连，CPU处理芯片10 口 P2与IXD显示屏脚9相连，CPU处理芯片10 口 P3与IXD显示屏脚10相连，CPU处理芯片10 口 P4与IXD显示屏脚11相连，CPU处理芯片 10 口 P5与IXD显示屏脚12相连，CPU处理芯片10 口 P6与IXD显示屏脚13相连，CPU处 理芯片10 口 P7与IXD显示屏脚14相连，CPU处理芯片10 口 P2. 5与IXD显示屏脚17相 连，IXD显示屏脚2与第十二电阻R12 -端相连后接电压VCC，第十二电阻R12另一端与IXD 显示屏脚18相连，IXD显示屏脚15与IXD显示屏脚19相连后接电压VCC，IXD显示屏脚1 与IXD显示屏脚20相连后接地，IXD显示屏型号为JHD12864F。
[0017] CPU处理芯片包括AT89C52单片机，电阻R13,电容C14。AT89C52单片机脚9分别 与第十三电阻R13,第十四电容C14的一端相连，第十三电阻R13的另一端接地，第十四电容 C14的另一端接+5V电压，AT89C52单片机脚20接地，AT89C52单片机脚40接+5V电压。
[0018] 本实用新型的有益效果：方便人们在游泳时随身佩戴，不易丢失；可以帮助使用 者准确的了解运动量，便于对锻炼做出适时地调整；针对室外游泳复杂的水域环境，如有危 险可以有效的对使用者进行预警，以提高室外游泳的安全系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 附图1是本实用新型的功能模块结构示意图。
[0020] 附图2是本实用新型的整体结构示意图。
[0021] 附图3是本实用新型GPS模块电路图。
[0022] 附图4、5、6是本实用新型超声波模块电路图。
[0023] 附图7是本实用新型加速度传感器模块电路图。
[0024] 附图8是本实用新型电池模块。
[0025] 附图9是本实用新型显示模块。
[0026] 附图10是本实用新型CPU芯片。
[0027] 图中，1.外部控制按键，2. GPS定位模块，3.超声波测距模块，4.显示模块，5.加速 度传感器，6.电池，7. CPU芯片，11.表头，12.按键，13.屏幕面板，14.表带。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0029] 如图1和图2所示，本实用新型包括表头11和表带14,表头上设置有显示模块4 即外部的屏幕面板13，其下方安装有电池6，表头内包含内置的GPS定位模块2，超声波测距 模块3, GPS定位模块获取的定位数据经CPU芯片7处理后显示在显示模块上，同时CPU还 需处理本计步器中加速度传感器5所采集到的信息，并与外部控制按键1即外部的按键12 连接。
[0030] 如图3所示，GPS定位模块包括GPS芯片，MAX232电平转换芯片，电容C1，电容C2， 电容C3,电容C4。电平转换芯片MAX232引脚1脚一端连第二电容C2-端，电容C2的另 一端连3脚，4脚一端连第一电容C1 一端，电容C1另一端连5脚，CPU处理芯片的10 口与 MAX232电平转换芯片11脚mTXD，12脚mRXD相连，15脚接地，2脚与第三电容C3 -端相连， 第三电容C3另一端与16脚相连，同时接电源Vcc，6脚与第四电容C4 一端相连，第四电容 C4另一端接地，8脚与GPS芯片12脚相连，GPS芯片8脚接地，10脚接+5V电源，GPS芯片 型号为25LVS0EM。
[0031] 如图4所示，超声波测距模块包括超声波发射单元、超声波接收单元和超声波检 测报警单元，其中超声波发射单元包括二极管D1，反相器74HC04,电阻R4,电阻R5,电容C1， 达林顿管Q1，超声波发射器LSI。
[0032] CPU处理芯片的10 口与第一二极管D1负极相连，第一二极管D1正极与反相器 74HC04输入端相连，反相器74HC04的输出端与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另 一端与振荡达林顿管Q1的B极相连，达林顿管Q1的C极与第五电阻R5的一端相连，第五 电阻R5的另一端接+5V电压，达林顿管Q1的E极接地，同时达林顿管的C极与E极均与超 声波发射器LSI相连，达林顿管Q1型号BD6B1。
[0033] 所述的反相器74HC04由第一反相器F1，第二反相器F2,第三反相器F3,第四反相 器F4,第五反相器F5,第六反相器F6,第一电阻R1，第二电阻R2,滑变电阻R3构成，第一反 相器F1的1极与第一电阻R1的一端作为反相器74HC04输入端，第一电阻R1的另一端与 滑变阻R3的一端相连，同时和第五电容C5的一端相连，滑变阻R3的另一端与第二电阻R2 的一端相连，第二电阻R2的另一端与第一反相器F1的2极相连后与第二反相器的1极相 连，第二反相器的2极与第五电容C5的另一端相连后与第三反相器的1极相连，第三反相 器的2极与第四反相器F4,第五反相器F5,第六反相器F6的1极相连，同时第四反相器F4， 第五反相器F5,第六反相器F6的2极相连后作为反相器74HC04的输出端。
[0034] 如图5所示，超声波接收单元包括集成芯片U1，电容C6,电容C7,电容C8,电容C9， 电阻R6,电阻R7,电阻R8,电阻R9,超声波发射器LSI。CPU处理芯片10 口与第六电容C6， 第六电阻R6 -端相连，第六电阻R6的另一端与集成芯片U1输出端相连，集成芯片U1的输 入端与超声波发射器LSI相连，所述集成芯片U1型号为CX20106A。
[0035] 所述集成芯片U1同时包括了第七电阻R7,第八电阻R8,第九电阻R9,第七电容 C7,第八电容R8,第九电容C9,芯片8脚接+5V电压，7脚作为输出端与第七电阻R7 -端相 连，第七电阻R7另一端接+5V电压，6脚与第七电容C7 -端相连，第七电容C7另一端接地， 5脚与第八电阻R8 -端相连，第八电阻R8另一端接+5V电压，4脚接地，3脚与第八电容C8 一端相连，第八电容C8另一端接地，2脚与第九电阻R9 -端相连，第九电阻R9另一端与第 九电容C9相连，第九电容C9另一端接地，1脚作为芯片输入端与超声波发射器LSI -端相 连，超声波发射器LSI另一端接地。
[0036] 如图6所示，超声波检测报警单元包括电阻R10,蜂鸣器B1，达林顿管Q2。CPU处 理芯片10 口与第十电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端与达林顿管Q2的B级相 连，达林顿管Q2的C级与蜂鸣器的一端相连，蜂鸣器的另一端接+5V电压，达林顿管Q2的 E级接地，达林顿管Q2型号BD6B1。
[0037] 如图7所示，加速度传感器模块包括传感器芯片ADXL345,电容C10,电容C11，电 阻R11。加速度传感器芯片ADXL345脚1与+5V电压相连，同时与第十电容C10 -端相连， 第十电容C10另一端接地，脚2接地，脚3闲置，脚4,脚5与第i^一电容C11 一端相连，同时 接地，脚6与第^ 电容C11另一端相连，同时与第^ 电阻R11的一端相连，第i 电阻 R11的另一端接+5V电压，脚10接地，脚8,脚9与CPU处理芯片10 口。
[0038] 如图8所示，电池模块，包括开关K1，电池组BT1，电容C12,电容C13, DC-DC变换 器LT1300,电感L1，击穿二极管IN5817。开关K1 一端与电池组BT1正极相连，开关K1另一 端分别与第十二电容C12的一端，DC-DC变换器LT1300脚2,脚6,电感L1的一端相连，电 池组BT1的负极分别与第十二电容C12的另一端，DC-DC变换器LT1300脚5,脚3,脚1，脚 8,第十三电容C13的一端相连后并接地，LT1300脚7分别与电感L1的另一端，击穿二极管 IN5817的正极相连，脚4分别与第十三电容C13的另一端，击穿二极管IN5817负极相连，并 作为+5V电压输出端。
[0039] 如图9所示，显示模块包括IXD显示屏和电阻R12。CPU处理芯片10 口 P3. 3与 IXD显示屏脚19相连，CPU处理芯片10 口 P3. 4与IXD显示屏脚5相连，CPU处理芯片10 口 P3. 5与IXD显示屏脚6相连，CPU处理芯片10 口 P0与IXD显示屏脚7相连，CPU处理芯 片10 口 P1与IXD显示屏脚8相连，CPU处理芯片10 口 P2与IXD显示屏脚9相连，CPU处 理芯片10 口 P3与IXD显示屏脚10相连，CPU处理芯片10 口 P4与IXD显示屏脚11相连， CPU处理芯片10 口 P5与IXD显示屏脚12相连，CPU处理芯片10 口 P6与IXD显示屏脚13 相连，CPU处理芯片10 口 P7与IXD显示屏脚14相连，CPU处理芯片10 口 P2. 5与IXD显示 屏脚17相连，IXD显示屏脚2与第十二电阻R12 -端相连后接电压VCC，第十二电阻R12另 一端与IXD显示屏脚18相连，IXD显示屏脚15与IXD显示屏脚19相连后接电压VCC，IXD 显示屏脚1与IXD显示屏脚20相连后接地，IXD显示屏型号为JHD12864F ;
[0040] 如图10所示，CPU处理芯片包括AT89C52单片机，电阻R13,电容C14。AT89C52单 片机脚9分别与第十三电阻R13,第十四电容C14的一端相连，第十三电阻R13的另一端接 地，第十四电容C14的另一端接+5V电压，AT89C52单片机脚20接地，AT89C52单片机脚40 接+5V电压。
[0041] 本实用新型游泳计步器工作过程：使用者在水域中进行游泳锻炼时将本计步器佩 戴于手上，当使用者处于室外水域时，可以通过显示模块上显示的信息了解自身所处位置。 当使用者开始进行游泳锻炼时，按下位于表头上的重置键，计步器将开始工作，并通过加速 度传感器来记录使用者的游泳路程，使用者可以通过显示器了解游泳路程。为了应对室外 复杂的水域环境，超声波检测模块可以探测到使用者所处水域中是否有障碍物，如果检测 到有障碍物，将对使用者发出警报，使用者可以判断是否继续在该水域进行锻炼。
[0042] 本实用新型计步器被设计成手表式，可以实现运动，健康，安全一站式管理。在使 用者在室外水域进行游泳锻炼时，可以实时记录游泳路程，实时获取有效位置信息，监测周 围水域环境，从而帮助使用者了解锻炼情况，在复杂的室外水域对自己进行定位，并提高安 全系数。
【权利要求】
1.游泳计步器，包括表头和表带，表头上设置有显示模块，其下方安装有电池模块，表 头内包含内置的GPS定位模块、超声波测距模块、加速度传感器、外部控制按键和CPU处理 芯片，其特征在于： 所述GPS定位模块包括GPS芯片，MAX232电平转换芯片，电容C1，电容C2,电容C3,电容 C4 ;电平转换芯片MAX232引脚1脚一端连第二电容C2 -端，电容C2的另一端连3脚，4脚 一端连第一电容C1 一端，电容C1另一端连5脚，CPU处理芯片的10 口与MAX232电平转换 芯片11脚mTXD，12脚mRXD相连，15脚接地，2脚与第三电容C3 -端相连，第三电容C3另一 端与16脚相连，同时接电源Vcc，6脚与第四电容C4 一端相连，第四电容C4另一端接地，8 脚与GPS芯片12脚相连，GPS芯片8脚接地，10脚接+5V电源，GPS芯片型号为25LVS0EM ; 所述超声波测距模块包括超声波发射单元、超声波接收单元和超声波检测报警单元， 其中超声波发射单元包括二极管D1，反相器74HC04,电阻R4,电阻R5,电容C1，达林顿管 Q1，超声波发射器LSI ; CPU处理芯片的10 口与第一二极管D1负极相连，第一二极管D1正极与反相器74HC04 输入端相连，反相器74HC04的输出端与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与 振荡达林顿管Q1的B极相连，达林顿管Q1的C极与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5 的另一端接+5V电压，达林顿管Q1的E极接地，同时达林顿管的C极与E极均与超声波发 射器LSI相连； 超声波接收单元包括集成芯片U1，电容C6,电容C7,电容C8,电容C9,电阻R6,电阻R7， 电阻R8,电阻R9,超声波发射器LSI ; CPU处理芯片10 口与第六电容C6,第六电阻R6-端相连，第六电阻R6的另一端与集 成芯片U1输出端相连，集成芯片U1的输入端与超声波发射器LSI相连，所述集成芯片U1 型号为CX20106A ; 超声波检测报警单元包括电阻R10,蜂鸣器B1，达林顿管Q2 ;CPU处理芯片10 口与第十 电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端与达林顿管Q2的B级相连，达林顿管Q2的C 级与蜂鸣器的一端相连，蜂鸣器的另一端接+5V电压，达林顿管Q2的E级接地； 所述加速度传感器模块包括传感器芯片ADXL345,电容C10,电容C11，电阻R11 ;加速度 传感器芯片ADXL345脚1与+5V电压相连，同时与第十电容C10 -端相连，第十电容C10另 一端接地，脚2接地，脚3闲置，脚4,脚5与第十一电容C11 一端相连，同时接地，脚6与第 i 电容Cl 1另一端相连，同时与第^ 电阻R11的一端相连，第i 电阻R11的另一端接 +5V电压，脚10接地，脚8,脚9与CPU处理芯片10 口； 所述电池模块包括开关K1，电池组BT1，电容C12,电容C13，DC-DC变换器LT1300,电感 L1，击穿二极管IN5817 ; 开关K1 一端与电池组BT1正极相连，开关K1另一端分别与第十二电容C12的一端， DC-DC变换器LT1300脚2,脚6,电感L1的一端相连，电池组BT1的负极分别与第十二电容 C12的另一端，DC-DC变换器LT1300脚5,脚3,脚1，脚8,第十三电容C13的一端相连后并 接地，LT1300脚7分别与电感L1的另一端，击穿二极管IN5817的正极相连，脚4分别与第 十三电容C13的另一端，击穿二极管IN5817负极相连，并作为+5V电压输出端； 所述显示模块包括IXD显示屏和电阻R12 ;CPU处理芯片10 口 P3. 3与IXD显示屏脚 19相连，CPU处理芯片10 口 P3. 4与IXD显示屏脚5相连，CPU处理芯片10 口 P3. 5与IXD 显示屏脚6相连，CPU处理芯片10 口 P0与IXD显示屏脚7相连，CPU处理芯片10 口 P1与 IXD显示屏脚8相连，CPU处理芯片10 口 P2与IXD显示屏脚9相连，CPU处理芯片10 口 P3 与IXD显示屏脚10相连，CPU处理芯片10 口 P4与IXD显示屏脚11相连，CPU处理芯片10 口 P5与IXD显示屏脚12相连，CPU处理芯片10 口 P6与IXD显示屏脚13相连，CPU处理 芯片10 口 P7与IXD显示屏脚14相连，CPU处理芯片10 口 P2. 5与IXD显示屏脚17相连， IXD显示屏脚2与第十二电阻R12 -端相连后接电压VCC，第十二电阻R12另一端与IXD显 示屏脚18相连，IXD显示屏脚15与IXD显示屏脚19相连后接电压VCC，IXD显示屏脚1与 IXD显示屏脚20相连后接地，IXD显示屏型号为JHD12864F ; CPU处理芯片包括AT89C52单片机，电阻R13,电容C14 ;AT89C52单片机脚9分别与第 十三电阻R13,第十四电容C14的一端相连，第十三电阻R13的另一端接地，第十四电容C14 的另一端接+5V电压，AT89C52单片机脚20接地，AT89C52单片机脚40接+5V电压。
【文档编号】G01C22/00GK203837722SQ201420256833
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】史廷春, 姚威 申请人:杭州电子科技大学