CN1055056A - 指南针 - Google Patents

Abstract

在一个指南针中，地磁的方向由磁传感器(13)与 一个方位角探测器(14)探测，并将地磁方向的数据供 给一个控制器(10)。在ROM(11)中存储表示地磁 方向与地理子午线方向之间的夹角的磁偏角数据。 地磁方向的数据根据存储在ROM(11)中的磁偏角 数据进行修正，从而得到地理方向数据。这一地理方 向数据显示在一台显示设备(17)上。以这种方式，该 指南针使用户能够容易地知道一个真实方向。

Description

本发明涉及一种指南针，其中一个磁性传感器从它所检测到的地磁中得出方位数据，并光学地显示以该方位数据为基础所确定的方位角。

作为确定方位角的一种装置，磁性指南针是众所周知的。这种磁性指南针包括一个能自由转动的磁针，它响应地磁运动直到其一端指向地磁北极。一种电子指南针也是众所周知的。这种电子指南针包括一对由磁阻器元件，霍尔元件等构成的互相垂直配置的磁传感器。每一磁传感器响应它所检测到的地磁产生一个电压，并在此电压的基础上，确定一个地理方向并在一个显示设备上显示这一地理方向。

使用上述磁性指南针和电子指南针，由于传统指南针所确定的方位角是基于指示地磁北极的数据的，所以不可能知道真“北”方向。换言之，上述指南针只能用于粗略地确定北方。需要指出的是真的南到北方向与磁性方向之间的关系随地球上不同的地理位置而异。为了知道真方位角，首先必须使用上述指南针确定一个基于地磁的方位角，然后根据它从真北的偏移必须对这样确定的方位角进行修正。在实践中，这些过程是非常麻烦的。

本发明是在考虑了上述情况下研制的，其目的在于提供一种能够简便而快捷地指示真方位角的指南针。

为达此目的，本发明提供了一种指南针，包括：

磁偏角数据存储装置，用于存储表示地球上预定位置相关地磁的磁偏角数据;

地磁探测装置，用于探测地磁的方向并从中得出方位角数据;

修正装置，用于根据磁偏角数据修正该方位角数据，借 此获得修正后的方位角数据;以及

显示装置，用于显示该修正后的方位角数据。

本发明的指南针采用磁传感器，但允许用户容易地知道真方向，因为已经修正了该磁传感器所探测到的地磁的磁偏角。

在随后的说明中将指出本发明的其它目的及优点，且其中一部分从说明中是显而易见的，或者可以在本发明的实践中了解。本发明的目的及优点可以通过在所附权利要求书中特别指出的工具与组合实现和获得。

结合进来并构成本说明书的一部分的附图展示了本发明的当前较佳实施例，与上面给出的一般性说明及下面给出的较佳实施例的详细说明在一起用于解释本发明的原理。

图1示出了装有根据本发明的指南针的一块电子手表的外观图;

图2为展示图1中所示的电子手表的内部电路的电路框图;

图3A示出存储在图2中所示的ROM（只读存储器）的一部分中的磁偏角数据表的配置;

图3B示出图2中所示的RAM（随机存取存储器）的主要部分的配置;

图4为展示整个程序的流程图;

图5为详细展示显示操作的流程图，该显示操作相当于图4中所示的流程图中所指出的步骤SA8;

图6示出响应开关操作能够一个接着一个建立的操作方式;

图7示出图1中所示的手表是如何指示时间的;

图8示出图1中所示的手表是如何指示方位角Ⅰ的;

图9示出图1中所示的手表是如何指示方位角Ⅱ的;

图10A示出了可用于代替图3A中所示的磁偏角数据表的一种磁偏角数据表的一个例子;

图10B示出了可用于代替图3B中所示的RAM的一种RAM配置;

图11示出了根据本发明的第二实施例所得到的一座数字钟的外观;

图12为展示图11中所示的数字钟的内部电路的电路框图;

图13示出了图12所示的RAM的主要部分的配置;

图14为展示用于控制图11所示的电路的整个程序的流程图;

图15为详细展示一个显示操作的流程图，该显示操作相当于图14中所示流程图中所指的步骤A8;

图16展示操作方式;

图17展示图11中所示的钟是如何指示时间的;

图18展示图11所示的钟是如何指示方位角的;以及

图19展示图11所示的钟是如何指示星座的。

本发明的第一实施例将参照附图中的图1至图10B进行说明。

图1示出了装有根据本发明的一个指南针的电子手表的外观。如图1所示，该电子手表包含一个主体1，位于主体1的前面部分中央的一个园形液晶显示区2，一个环绕液晶显示区2的环形罗盘（面）3，一块覆盖液晶显示区2与罗盘3的玻璃盖4，以及环绕玻璃盖4的玻璃框5。

在液晶显示区2的周边区域内以相等的间隔排列着用于指示一个方位角或一个方向的多个显示元件6（例如，其数目为120个）。在液晶显示区2的中央设置了用于指示一个方位角或时间的点阵显示器7，使得该点阵显示器7的 纵向端各位于三点钟与九点钟的位置上。方位角标记顺时针方向印刷在罗盘3上。更具体地说方位角与分度一起印刷在罗盘3上，使得“0”位于12点钟位置，“30”位于一点钟位置，“60”位于两点钟位置，“90”位于三点钟位置，并依此类推。

方向指示符号“N”，“E”，“S”与“W”印刷在玻璃框5上，使得“N”（“北”）位于十二点钟位置上，“E”（“东”）位于三点钟位置上，“S”（“南”）位于六点钟位置上，以及“W”（“西”）位于九点钟位置上。用于将显示模式从一种变换到另一种及用于输入纬度与经度的数据等的四个开关S1，S2，S3与S4位于主体1的周边上。表带8连接在主体1上，并且在该表带8上印有指向十二点钟方向的箭头9。

图2为展示图1中所示的电子手表的内部电路的电路框图。

参见图2，一个ROM（只读存储器）11存储着用于控制该系统的一个微程序，用于各种算术运算的数值数据，以及一张磁偏角数据表（以后要提到）。以图1中所示的4个开关S1～S4提供一个键输入部件12，并将通过开关S1～S4输入的信号供给一个控制器10。这一控制器10是一个CPU（中央处理器，例如一台微处理器），并根据存储在ROM11中的程序控制整个系统。当从键输入区12提供一个指令显示方位角的信号时，控制器10输出信号Sa去驱动一个方位角探测器14（以后将会提到）。控制器10根据从一个频分/定时部件19提供的时间测量定时信号进一步执行时间测量处理。

提供了一对磁传感器13。这些磁传感器13是由磁阻元件构成的，两者具有相同的特性并且互相垂直配置。磁传感器13感测地磁分量并将与所感测到的地磁分量相对应的 电压供给方位角探测器14。这一方位角探测器14响应来自控制器10的信号Sa而被启动，并根据磁传感器13所提供的电压的大小进行矢量运算。根据这一矢量运算的结果以及磁传感器13的排列方向，方位角探测器14生成指示地磁北极的方位角数据并将其提供给控制器10。如将要提到的，该方位角数据是用于获得表示真方位角的数据的。

振荡器18产生一个具有预定周期的时钟信号，并将该时钟信号供给频分/定时部件19。这一频分/定时部件19是由一个分频电路及一个定时信号发生器构成的，并向控制器10提供时间测量定时信号及定时信号（用它们来以时间序列方式控制手表的各部件）。

一个由寄存器构成的RAM（随机存取存储器）15用于存储预定的数据，如图3B所示。

一个译码/驱动器部件16接收控制器10提供的信号。对信号组合进行译码以后，译码/驱动器部件将这些信号提供给显示设备17，在这一显示设备17上配置有图1中所示的液晶显示区2，并促使显示元件6与点阵显示器7指示与译码器/驱动器部件16提供的信号相对应的数据。

图3A示出了存储在ROM11中的磁偏角数据表200的一部分。磁偏角数据表200中包含对应于地球上大量地理点的磁偏角数据21，即表明在各地理点上地磁方向与地理子午线方向之间所形成的夹角的数据。如图3A所示，每一磁偏角数据21由二个数据片构成，一个表示磁偏角的大小，而另一个表示磁偏角的方向。磁偏角数据21的片是以矩阵模式排列的，使得对应于同一地理纬度的片排列在行方向上，而对应于同一地理经度的片则排列在列方向上。例如，在图3A中左上角所示的磁偏角数据21对应于地理纬度为31°地理经度为130°的一个点，而该点的磁偏角为5°，该 点的磁偏角方向为西方向。

图3B示出RAM18的主要部分的配置。参见图3B，一个显示器寄存器22存储将在图1中所示的显示元件6上指示的数据，以及将在点阵显示器7上显示的数据。

一个时间测量寄存器23存储现在时间的数据，这是根据来自频分/定时部件19的时间测量定时信号确定的。寄存器M是一个模式标志，它在“0”，“1”和“2”三个值中取一，该三个值分别对应于三种显示模式（即，时间显示模式，方位角Ⅰ显示模式，和方位角Ⅱ显示模式）。

寄存器F为一标志，当手表是在调整时间或设定纬度或经度的数据的模式时，它取值1。寄存器C存储用于调整数据的一个值的数据。寄存器D0与D1存储表示手表使用位置在地球上的地理点的数据。更具体地，寄存器D0存储早先输入的地理经度数据，而寄存器D1存储早先输入的地理纬度数据。

寄存器N0存储方位角探测器14生成的指示地磁北极的方位角数据。寄存器L0存储方位角数据，它是在指示地磁北极的数据的基础上执行一个运算得到的，并且对应于十二点钟的方向（即，图1中箭头9所指的方向）。寄存器N1存储真北方位角数据，这是将地磁北极的数据进行磁偏角修正以后得到的。寄存器L1存储由磁偏角修正得到的方位角数据并且对应于十二点钟位置。寄存器F存储从ROM11中读出的磁偏角数据。

现在对在控制器10控制下执行的一种操作进行描述，参见图4与5中示出的流程图。

图4为展示整个程序的流程图。步骤SA1表示一个停机状态。在一个时间测量定时上，流程前进至步骤SA2。在这一步骤SA2，控制器10在来自频分定时部件19的 时间测量定时信号的基础上执行时间测量处理。从这一处理中得到的现在时间数据存储在时间测量寄存器23中。然后，流程前进至步骤SA8，其中，根据寄存器M的值执行一个预定的显示操作。显示操作后，流程返回至步骤SA1。

如果，在步骤SA1，从键输入部件12供给一个键信号，则流程前进至步骤SA9。在这一步骤SA9，作出检验以是否该信号是用这一个键输入的一个信号，在一个循环中这三种显示模式[即，时间显示模式，方位角Ⅰ显示模式，及方位角Ⅱ显示模式]从一种转换到另一种。如果确定了信号是由开关S1输入的，则流程前进至步骤SA10。在这一步骤SA10中，将寄存器M中所存储的值加1，从而建立下一个模式。此后，流程前进到步骤SA11，在其中进行一次检验以判定寄存器M的值是否为对应方位角Ⅰ显示模式的“1”。

如果在步骤SA11确定了寄存器M的值为“1”，则流程进入步骤SA12。在这一步骤SA12中，控制器10以输出信号Sa驱动磁传感器13与方位角探测器14，借此确定地磁北极（以后称为方位角北）。方位角北的数据是存储在寄存器N0中的。然后，流程进到步骤SA13，在其中，在寄存器N0中所存储的数据的基础上进行一个运算。通过这一运算，计算出对应于手表上十二点钟位置的方位角。这样计算出的方位角数据被存储在寄存器L0中。从这里可知，当寄存器M的值为“1”时，存储在寄存器N0与L0中的数据是在步骤SA8中显示的。

在步骤SA11如果判定寄存器M中的值不是“1”，则流程前进到步骤SA3以判定寄存器M的值是否为“2”。如果寄存器M的值为“2”，这表明手表是在方位角Ⅱ显示模式。在这一情况中，流程进到步骤SA4，其中将寄存器E 设置为“0”，然后进到步骤SA5。在步骤SA5，控制器10以输出一个信号Sa驱动磁动传感器13及方位角探测器14，借此确定方位角北。方位角北的数据被存储在寄存器N0中。

然后，流程进到步骤SA6，在其中，在寄存器N0中所存储的数据的基础上执行一个运算。通过这一运算，计算出对应于手表上十二点钟位置的方位角。这样计算出的方位角数据被存储在寄存器L0中。此后，流程进到步骤SA7。在这一步骤SA7，访问ROM11以读出对应于地球上这一位置的磁偏角数据，这一位置是由存储在寄存器D0与D1中的数据表示的。根据这一磁偏角数据对存储在寄存器N0中的方位角北数据进行修正，借此得到真北方向的数据。这样得出的数据存储在寄存器N1中。进而，对存储在寄存器L0中并对应于手表上十二点钟位置的方位角数据根据磁偏角数据进行修正，通过这一修正得到的数据存储在寄存器L1中。在步骤SA8，（它是在步骤SA7后面执行的），在确认了寄存器M的值为“2”后，显示修正后的方位角数据。

如果在步骤SA3判定寄存器M的值不是“2”，则流程跳到步骤SA8，在其中显示现在的时间。

图6示出了响应开关S1的操作可从一个接着一个建立的操作模式。在图6中，“C1”表示时间显示模式。当手表是在这一模式中时，在点阵显示器7上指示现在的时间。图7中示出了现在时间指示的一个例子，其中，现在时间（12∶53.13）与当天日期（三月十二日）一起指示。

当在时间显示模式中操作开关S1时，寄存器M中的值加上“1”，从而代替时间显示模式建立了由图6中C2所表示的方位角Ⅰ显示模式。在这一方位角Ⅰ显示模式中，在 图4中所示的步骤SA12与SA13中分别在寄存器N0与L0中存储地磁北极的数据和对应于十二点钟位置的方位角数据，如图8所示，位于十二点钟位置上的显示元素6a闪烁，而在点阵显示器7上则示出存储在寄存器L0中并对应于十二点钟位置的方位角数据（如，“225°”）。而且，根据存储在寄存器N0中的数据，对应于方位角北的显示元素6b发出光亮。

在点阵显示器7上指示“225°”的情况中，用户容易理解手表上十二点钟方向是从方位角北（0°）转动了225°的方向。即使并没有指出“225°”，用户也能容易地计算出这一角度，因为发光状态中的显示元件6b是在罗盘3上135°的位置上。即，用户可从360°中减去135°而的出这一角度。

方位角标记可从反时针方向印在罗盘3上，使得“0”在十二点钟位置，“30”在十一点钟位置，“60”在十点钟位置，“90”在九点钟位置，并以此类推。在这一情况中，指示方位角北的发光显示元件是在对应于方位角的位置上。因而，用户现成地了解手表上十二点钟方向从方位角北转了多少度。

当在上述方位角Ⅰ显示模式中操作开关S1时，在步骤SA10中将寄存器M的值加“1”。结果，寄存器M的值由“1”变成“2”，从而建立了图6中C3所表示的方位角Ⅱ显示模式并进入了从C31表示的方位角Ⅱ显示状态。在这一显示状态中，对应于方位角北并在图8中示出的显示元件6b并不发光。代替它的是，对应于真北（它的数据是在图4中步骤SA7中得到的）的显示元件6c发出光亮，如图9所示。进而，从寄存器L0中读出对应于十二点钟位置的方位角数据（例如，“225°”），并在图4中所示的步骤SA7中根 据磁偏角数据进行修正。修正后的方位角数据（例如，“230°”）存储在寄存器L1中。在方位角Ⅱ显示模式的情况中，从寄存器L1读出的修正后的方位角数据是在点阵显示器7上显示的，并且对应的显示元件6a闪烁。如果在这一状态中，开关S3（以后将要提到）被操作，用于修正的磁偏角数据（例如，“5°”）显示在点阵显示器7上。

当在上述方位角Ⅱ显示模式中操作开关S1时，寄存器M的值加上“1”。结果，寄存器M的值从“2”变成“3”。然而，由于寄存器M取值“3”时被复位，所以寄存器M的值从“3”变成“0”。相应地，手表返回到时间显示模式。

步骤SA8中所进行的显示处理将参照图5中所示的流程图详细地进行说明。

参见图5，在步骤SB1作出检验从判定寄存器M的值是否为“0”（对应于时间显示模式）。如果判定寄存器M的值是“0”，流程进到步骤SB2，从而检验寄存器F的值是否为“0”。如果判定寄存器F的值为“0”，流程进至步骤SB3。在步骤SB3，从RAM15的时间测量寄存器23中读出现在时间数据并加以显示。此后，显示处理告一段落。

如果在步骤SB2判定寄存器F的值不是“0”而是“1”，则流程进到步骤SB4。换言之，图6中C4所表示的调整/设置模式被建立。这一调整/设置模式是由秒调整模式C41，分调整模式C42，纬度设置模式C43，与经度设置模式C44组成的。这些模式是响应开关S4的操作一个接着一个地变换的。当手表在这些模式中的各个模式时，可以响应开关S3（以后将提到）的操作进行调整或改变的数据闪烁着。在使用开关S3进行适当的调整或改变后，再一次操作开关S2将手表带回时间显示模式。

返回到图5中的流程图，如果在步骤SB1判定寄存器 M的值不是“0”，流程便进到步骤SB5。在这一步骤SB5中，作出检验以判定寄存器M的值是否为“1”，如果寄存器M的值是“1”则手表在方位角Ⅰ显示模式中。在这一情况中，流程进到步骤SB6，在其中，从寄存器N0与L0分别读出地磁北极的数据与对应于十二点钟位置的方位角数据，并以类似于图8所示的方式显示。此后，显示处理告一段落。

如果在步骤SB5判定寄存器M的值不是“1”，则其值为“2”。换言之，手表是在方位角Ⅱ显示模式中，这是在上面参照图4说明过的。在这一情况中，流程进至步骤SB7，从而检验寄存器E的值是否为“0”。如果寄存器E的值是“0”，流程进一步进至步骤SB8。在这一步骤SB8，从寄存器N1与L1读出根据磁偏角数据修正后的数据，用于显示。

如果在步骤SB7判定寄存器E的值不是“0”，则其值为“1”。换言之，手表是在图6中C32所表示的磁偏角数据显示状态中。在这一情况中，流程因此进至步骤SB9，其中，从寄存器P读出磁偏角数据并显示在点阵显示器7上。此后，处理告一段落。

返回到图4所示的流程图，如果在步骤SA9判定供给控制器10的信号不是由开关S1输入的，则流程进到步骤SA14。在这一步骤SA14中，作出检验以判定该信号是否是由开关S2输入的。如果判定该信号是由开关S2输入的，流程进至步骤SA15，以检验寄存器M的值是否是“0”。如果寄存器M的值是“0”，则手表或者是在图6中C1所表示的时间显示模式中或者是在图6中C4所表示的调整/设置模式中。在这一情况中，流程进至步骤SA16。在这一步骤SA16，作出检验以判定寄存器F的值是否是 。如果寄存器F的值是“0”，则相继执行步骤SA17与SA18。具体地说，在步骤SA17将寄存器F设置为“1”，而在步骤SA18则将寄存器C设置成“0”。结果，建立了调整/设置模式中的第一种模式，秒调整模式C41，这时可以响应开关S3的操作而进行调整或改变的数据便开始闪烁。此后，流程进至步骤SA8。

如果在步骤SA16判定寄存器F的值不是“0”，则该寄存器F的值为“1”。在这一情况中，流程首先跳到步骤SA19，将寄存器F设置为“0”，然后进至步骤SA8。如果在步骤SA15判定寄存器M的值不是“0”，则将开关S2输入的信号作为无效处理，并且流程很快进至步骤SA8。在SA8执行完预定的显示处理之后，流程返回至步骤SA1。

如果在步骤SA14判定供给控制器10的信号不是从开关S2输入的，则执行步骤SA20，从而检验该信号是否是从开关S3输入的。如果在步骤SA20判定该信号是由开关S3输入的，流程进至步骤SA21，其中，作出检验以判定寄存器M的值是否为“0”。如果寄存器M的值是“0”，则流程进至步骤SA22，其中，作出检验以判定寄存器F的值是否为“1”。如果寄存器F的值是“1”，则手表是在图6中C4所表示的调整/设置模式中。在这一情况中，流程因而进至步骤SA23，其中，对时间进行调整或对纬度与经度数据进行设置。此后，执行步骤SA8，以显示调整后的时间或经过设置或改变的纬度与经度数据。如果判定寄存器F的值不是“1”，则由开关输入的信号作为无效处理。

如果在步骤SA21判定寄存器M的值不是“0”，流程进至步骤SA24，从而检验寄存器M的值是否是“2”。如果寄存器M的值是“2”，流程进至步骤SA25。在这一步 骤SA25，作出检验以判定寄存器E的值是否是“0”，借此判定手表是否在图6中C31所表示的方位角Ⅱ显示状态中。如果寄存器E的值是“0”，这表示手表在方位角Ⅱ显示状态中开关S3已经被操作过。因此，相继执行步骤SA26与SA27。在步骤SA26，寄存器E设置为“1”，从而将手表从方位角Ⅱ显示状态变换到图6中C32所表示的磁偏角数据显示状态。在步骤SA27，从寄存器D0与D1分别读出经度数据与纬度数据，并从ROM11的磁偏角数据表中读出与它们对应的磁偏角数据。这样读出的磁偏角数据存储在寄存器P中。这一磁偏角数据是在以后执行步骤SA8时显示的。如果在步骤SA25判定寄存器E的值不是“0”，这表明当手表在磁偏角数据显示状态中操作了开关S3。在这一情况中，流程因而进至步骤SA4，从而将手表从磁偏角数据显示状态变换到方位角Ⅱ显示状态。

如果在步骤SA20判定信号不是由开关S3输入的，流程跳至步骤SA28，以判定该信号是否是由开关S4输入的。如果该信号是由开关S4输入的，它将调整/设置模式C4中包含的显示模式从一个变换到另一个。在这一情况中，流程因而进至步骤SA29，其中，作出检验以判定寄存器M的值是否为“0”。如果寄存器M的值为“0”，流程进一步到达步骤SA30，其中，作出检验以判定寄存器F的值是否是“1”。如果寄存器F的值是“1”，这表明手表是在图6中C4所表示的调整/设置模式中。从而，流程进至步骤SA31，在那里，将寄存器C的值加上“1”，借此在调整/设置模式中作出适当的调整或改变。此后，流程返回到步骤SA1。

如果在步骤SA28判定供给控制器10的信号不是由开关S4输入的一个信号，则流程跳至步骤SA32。在这一 步骤SA32中，建立或取消诸如闹钟模式或停表模式这样一些模式。

如果在步骤SA29判定寄存器M的值不是“0”，由开关S4输入的信号作为无效处理而流程进至步骤SA8。类似地，如果在步骤SA30判定寄存器F的值不是“1”，由开关S4输入的信号作为无效处理并且流程进至步骤SA8。在这些情况中，在步骤SA8完成了预定的显示处理以后流程返回到步骤SA1。

根据上述第一实施例，位置信息（即，纬度数据与经度数据）是根据使用手表的位置输入的。在事先输入了位置信息的情况下，手表能快速地确定并显示真北方向及对应于十二点钟位置的准确方位角。

在上述实施例的说明中，参照了本发明应用于一种电子手表的情况。然而，本发明可简单地实施为一种指南针，即，方向判定装置。此外，这种指南针可以装在一种小型电子设备中，诸如电子笔记本或电子日程表，或是在一和运载工具中例如汽车或自行车。

在上述实施例中，显示元件6只装设在液晶显示区2的周边区域中。然而它们配置在整个液晶显示区中，从而指示所有数据。

在上述实施例中，ROM11的磁偏角数据表示并不仅限于图3A中的那一种。如图10A所示，磁偏角数据表可列出地名，而不是经度与纬度数据，从而容许用户指定使用手表地的地名。在采用图10A所示的磁偏角数据表的情况中，RAM15是设计成具有图10B所示的那种配置。如所示，代替图3A中所示的寄存器D0与D1，采用了寄存器X。寄存器X存储与地球上各地相关的数据，而用户则以操作一个适当的开关来选择使用手表的地点所对应的地名。 响应地名的选择，从ROM中读出对应的磁偏角数据，用于修正。

现在参照附图中的图11至图19对本发明的第二实施例进行描述。

图11示出了一种装设有根据本发明的指南针的数字钟的外观。如图11所示，该数字钟包括：一个主体101;一个位于主体101正面部分中央的园形点阵显示区102;一个环绕点阵显示区102并具有一环形显示部分103的液晶显示区117;一个环绕液晶显示区117的表面（罗盘）104;一块覆盖点阵显示区102，环形显示部分103与表面104的玻璃盖片105;以及环绕玻璃盖片105的玻璃框106。

多个用于指示一个方位角或方向的显示元件（例如，120个）以等间隔排列在环形显示区103上。在表面104上顺时针方向印制方位角标记。更具体地，方位角连同分度印制在表面104上，使得“0”位于十二点钟位置，“30”位于一点钟位置，“60”位于两点钟位置，“90”位于三点钟位置，并依此类推。方向指示符号“N”，“E”，“S”，与“W”是印在玻璃框106上的，使得“N”位于十二点钟位置，“E”位于三点钟位置，“S”位于六点钟位置，以及“W”位于九点钟位置。数字钟的主体101安装在底座108上。在这一底座108的正面，装有多个开关S1，S2，S3，……。这些开关是用于改变显示模式，向钟输入星象观测数据，或用于其它目的。

图12为展示图11所示的钟的内部电路的电路框图。

图12中所示的内部电路基本上与图2中所示的相仿，除了一个ROM111，一个键输入部件112，一个RAM115以及上述显示区117之外。因此，在下面的说明中，只参照将图12的电路与图2的电路区别开的那些结构部件。与图2中所示的结构部件相同的部件将使用相同 的参照数字或符号，而对它们的说明将被省略。

参见图12，ROM111存储有用于控制该系统的一个微程序，用于各种算术运算的数值数据，以及一张如图3A中所示的磁偏角数据表。ROM111也存储使用对应于实际星座的数据格式的表示各星之间的位置关系的星体数据。例如，在星体数据中将对应于星体位置的那些比特设置为“1”，而将星体数据的其它比特设置为“0”。键输入部件112装有开关S1，S2，S3，……，上面参照图11已说明过，而通过这些开关输入的信号则提供给一个控制器10。

一个RAM（随机存取存储器）115包含用于存储预定数据的多个寄存器，如图13所示。

参见图13，显示寄存器121存储将在点阵显示区102（图11）上指示的数据以及将用显示元件107指示的数据。时间测量寄存器122存储现在时间的数据，它是在来自频分定时部件19的时间测量定时信号的基础上确定的。寄存器M是一个模式标志，它从分别对应于三种显示模式（即，时间显示模式，方位角显示模式，及星座显示模式）的三个值“0”，“1”与“2”中取一个值。寄存器F是一个标志，当钟是在调整时间或设定纬度或经度数据的模式时，它取值“1”。寄存器C用于指定哪一个数据需进行调整，改变，或设置。寄存器G存储事先输入的地理纬度数据。寄存器H存储也是事先输入的地理经度数据。寄存器Ⅰ存储真北方位角数据，它是根据磁偏角数据对方位角探测器14所探测到的数据进行修正后得到的。寄存器J存储修正后得到的并且对应于钟的十二点钟位置的方位角数据。寄存器Z是工作区。

现在将参照图14与15中的流程图对一个在控制器10控制下执行的操作进行描述。

图14是展示整个程序的流程图。步骤A1表示停机状态。除非从键输入部件112输入一个信号，流程将前进到步骤A2。在这一步骤A2，控制器10在频分/定时部件19所提供的时间测量定时信号的基础上执行时间测量处理。从这一处理中得到的现在时间数据存储在RAM115的时间测量寄存器122中。然后，流程进至步骤A7，在其中执行一个预定的显示操作。显示操作以后，流程返回步骤A1。如果在步骤A1中从键输入部件12提供了一个信号，则流程进至步骤A8。在这一步骤A8，作出检验以判定该信号是否由开关S1输入的信号。（利用这一开关，在一个循环中三种显示模式从一种变换到另一种。）如果判定该信号是由开关S1输入的，则流程进至步骤A9。在这一步骤A9中，将存储在寄存器M中的值增加“1”，从而建立下一种模式。此后，流程进至步骤A3，在其中作出检验以判定寄存器M的值是否为“1”，这一值对应于方位角显示模式。如果在步骤A3判定寄存器M的值不是“1”，则流程进至A5去检验寄存器M的值是否为“2”，这一值对应于星座显示模式。如果在步骤A5判定寄存器M的值不是“2”，则寄存器M的值对应于时间显示模式的“0”。因而，流程跳至步骤A7，在其中显示现在时间，然后返回至步骤A1。

图16示出能够响应开关的操作一个接着一个建立的操作模式。在图16中，“T1”表示时间显示模式，它是当寄存器M的值为0时建立的。当钟在这一模式中时，从RAM115的时间测量寄存器122中读出现在时间并指示在点阵显示区102上。现在时间的指示的一个例子示出在图17中，其中，现在时间（23∶12.56）与当天日期（六月三日，星期日）一起指示。当在时间显示模式中操作开关S1时，则在步骤A9将寄存器M的值增加“1”，因而，图16中T2 所表示的方位角模式被建立以代替时间模式。在这一方位角显示模式中，设置在十二点钟位置上的显示元件闪烁，并且相关的方位角数据（例如，“315°”与“NW”）显示在点阵显示区2上。而且，对应于方位角北的显示元件107b发出光亮。当在方位角显示模式中操作了开关S1时，则在步骤A9将寄存器M的值增加“1”。结果，寄存器M的值从“1”变到“2”，从而建立了图16中T3所表示的星座显示模式。在这一星座显示模式中，对应于钟的十二点钟方向的星座显示在点阵显示区102上，如图19所示，同时对应于该方向的显示元件107发光而对应于北方向的显示元件闪烁。响应开关S4的操作（以后将提到）该星座的名字显示在点阵显示区102上。如果在星座显示模式中操作了开关S1，则在步骤A1将寄存器M的值增加“1”，从而使寄存器M复位而取值“0”。相应地，钟被带回到时间显示模式中。

返回至图14，如果在步骤A3中判定寄存器M的值为“1”，流程进至步骤A4。在这一步骤A4中，控制器10以输入信号Sa驱动方位角探测器14，从而确定地磁北极。如在第一实施例中那样，地磁北极的数据根据相关的磁偏角数据进行修正，借此得到真北方向的数据。真北方向的数据是存储在寄存器Ⅰ中的。进而，在真北方向数据的基础上进行方位角运算。通过这一运算，对应于钟的十二点钟位置的方位角数据以及相关的方位角数据存储在寄存器J中。随之，流程进至步骤A7，以执行图16中T2所表示的方位角显示处理。此后，流程返回至步骤A1。

如果在步骤A5判定寄存器M的值为“2”，则流程进至步骤A6，从而进行星座检索处理。这一处理的细节将参照图15中所示的流程图进行说明。

在图15中所示的步骤B1中，控制器10以输入信号Sa来驱动方位角探测器14，借此确定地磁北极。根据相关的磁偏角数据对地磁北极数据进行修正，以获得真北方向的数据。真北方向的数据存储在寄存器Ⅰ中。在下一步骤B2中，在真北方向数据的基础上进行方位角运算，从而得到对应于钟上十二点钟位置的数据。这样得到的数据存储在寄存器J中。在步骤B3，从寄存器G和H中读出预置的位置信息（即，经度数据与纬度数据），从时间测量寄存器122中读出当天日期与时间数据，以及从寄存器J中读出对应于钟上十二点钟位置的方位角数据。根据所读出的数据，从ROM11中检索出有关在当前时刻能够在十二点钟位置的方向上观察到的星座的信息，并将其存储在寄存器Z中（即，工作区中）。

上述星座检索处理（步骤A6）以后，在步骤A7中显示存储在工作区中的星座信息。这一显示操作是由图16中T3表示的。此后流程返回至步骤A1。

如果在步骤A8判定供给控制器10的信号不是由开关S1输入的，则流程进到步骤A10。在这一步骤A10中，作出检验以判定该信号是否是由开关S2输入的（使用这一开关，时间显示模式与调整/设置模式互相交替）。如果判定该信号是由开关S2输入的，流程进至步骤A11，以检验寄存器M的值是否为“0”。如果寄存器M的值为“0”，钟不是在图16中T1所表示的时间显示模式中，便是在图16中T4所表示的调整/设置模式中。在这一情况中，流程进至步骤A12。在这一步骤A12中，作出检验以判定寄存器F的值是否为“0”。如果寄存器F的值为“0”，则钟是在时间显示模式中。在这一情况中，相继执行步骤A13与A14。在步骤A13中，将寄存器F设置为“1”将钟从时间 显示模式切换到调整/设置模式，而在步骤A13，则将寄存器C设置为“0”以初始化调整/设置模式。结果，建立了秒调整模式C41，这是调整/设置模式（在图16中T4所表示的）中所包含的第一种模式，这时能够响应开关S3的操作进行调整或改变的数据开始闪烁。此后，流程进至步骤A7，在其中，显示闪烁的数据。

当寄存器F的值为“1”时，钟在图16中T4所表示的调整/设置模式中。这一调整/设置模式是由秒调整模式T41，分调整模式T42，纬度设置模式T43，与经度设置模式T44组成的。这些模式是响应开关S4的操作由一个到另一个地切换的。当钟处于这些模式中的各模式中时数据闪烁，这些数据能够响应开关S3（以后将提到）的操作进行调整或改变。使用开关S3进行适当的调整或改变后，再一次操作开关S2将钟带回到时间显示模式。

回到图14，如果在步骤A12判定寄存器F的值不是“0”，则寄存器F的值为“1”。在这一情况中，流程跳到步骤A15，在其中，将寄存器F的值设置为“0”，从而撤消了调整/设置模式（图16中T4）。然后，流程进至步骤A7，在其中，显示现在时间（图16中T1）。此后，流程返回至步骤A1。如果在步骤A11判定寄存器M的值不是“0”，则由开关S2输入的信号作为无效处理，而流程快速地进至步骤A7。

如果在步骤A10判定供给控制器10的信号不是从开关S2输入的，则执行步骤A16，以检验该信号是否是由开关S3输入的。如果在步骤A16判定该信号是由开关S3输入的，流程进至步骤A17，在其中作出检验以判定寄存器M的值是否为“0”。如果寄存器M的值是“0”，则流程进至步骤A18，在其中检验以判定寄存器F的值是否为 如果寄存器F的值是“1”，则钟处于图16中T4所表示的调整/设置模式中。在这一情况中，流程因而进至步骤A19，在其中，时间与纬度和经度数据以增量+1进行调整或改变。此后，执行步骤A7，以显示时间与纬度和经度数据。这一显示操作以后，流程返回至步骤A1。如果在步骤A17判定寄存器M的值不是“0”，则流程进至步骤A20，在其中作出检验以判定寄存器M的值是否为“2”。如果寄存器M的值为“2”，流程进至步骤A21，在其中，以上而参照图15所说明的方式进行星座检索处理。此后，流程返回至步骤A1。如果在步骤A20判定寄存器M的值不是“2”，从开关S3输入的信号作为无效处理。在这一情况中，流程快速地进至步骤A7，进行预定的显示操作，然后返回至步骤A1。

如果在步骤A16判定供给控制器10的信号不是从开关S3输入的，则流程进至步骤A22，以判定该信号是否是从开关S4输入的。如果该信号是从开关S4输入的，流程进至步骤A23，在其中作出检验以判定寄存器M与F的值是否为“0”与“1”。如果寄存器M的值为“0”同时寄存器F的值为“1”，则钟是在图16中T4所表示的调整/设置模式中。在这一情况中，流程因而进至步骤A24，在其中，将寄存器C的值加“1”，并且对现在时间数据与经度及纬度数据进行调整或改变。如果寄存器M的值不是“0”或者寄存器F的值不是“1”，则执行步骤A25，在其中作出检验以判定寄存器M的值是否为“2”。如果寄存器M的值是“2”，流程进至步骤A26，在其中，从ROM111中检索星座的名字的数据。当星座名字的数据在步骤A7显示过后，流程返回至步骤A1。如果在步骤A25判定寄存器M的值不是“2”，从开关S4输入的信号作为无效处理。在这一 情况中，流程立即进至步骤A7，去执行预定的显示处理，然后返回至步骤A1。如果在步骤A22判定供给控制器10的信号不是由开关S4输入的信号，流程跳至步骤A27。在这一步骤A27，建立或撤消诸如闹钟模式与停表模式等这些模式。此后，流程返回至步骤A1。

根据上述第二实施例，首先将钟放置在一个位置使得其十二点钟位置指向一个给定的区域，然后操作钟的开关。用这样一种简单的操作，在钟上不但能显示存在于该给定区域的星座还能显示该星座的名称。

在上述第二实施例中，使用纬度数据与经度数据作为表示地球上的位置的信息。然而，可以用城市数据或国家数据来代替纬度和经度数据，像在世界钟中所用的那样。此外，星座名称不但可以用日文指示也可以用英文或其它语言指示。

虽然在图14中的流程图中没有示出，第二实施例中的钟也可以设计成响应指定的对应名称来显示一个星座，以及响应指定的对应星座来显示星座的名称。钟也可以设计成指示星座所在位置的方位角与方向。

在第二实施例中，可以根据星等改变所显示星的显示范围。此外，每一个在点阵显示区上的星可以用星号（asterisk）的形式来指示。

对于熟悉本技术者而言，其它优点与变形可以轻易地作出。所以，本发明的广泛性并不局限于这里所描述特定的细节与代表性设备。相应地，可以在不脱离所附的权利要求书与它们的等价条款所定义的总体发明性概念的精神及范围的情况下作出各种改型。

Claims (28)

1、一种指南针，包括：

磁偏角数据存储装置，用于存储表示与一预定大地位置相关的磁偏角的磁偏角数据；

地磁探测装置，用于探测地磁的方向并从中得出方位角数据；

修正装置，用于根据磁偏角数据修正方位角数据，从而得出修出后的方位角数据；以及

显示装置，用于显示修正后的方位角数据。

2、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于所述磁偏角数据存储装置存储对应于多个大地位置的磁偏角数据，及所述指南针还包括选择装置，用于选择大地位置中的一个。

3、按照权利要求2的一种指南针，其特征在于选择装置中包含一个选择开关。

4、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于存储在磁偏角存储装置中的所述磁偏角数据包含磁偏角角度数据与磁偏角方向数据。

5、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于还包括：

输入装置，用于输入对应于一个预定大地位置的位置数据，及所述位置数据包括纬度与经度数据。

6、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于还包括：

选择开关装置，从对应于多个大地位置的位置数据中选择一个对应于预定大地位置的位置数据，被选择开关装置所选择的所述位置数据表示城市。

7、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于还包括：

地磁方位角显示装置，用于显示由地磁探测装置得到的方位角数据。

8、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于还包括：

磁偏角数据显示装置，用于显示磁偏角数据。

9、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于显示在显示装置上的所述修正后的方位角数据表示位于一条地理子午线上的一个北方点。

10、按照权利要求1的一种指南针，其特征在于所述磁偏角数据存储装置包含一个只读存储器。

11、一种指南针，包括：

一个外壳;

方位角指示装置，用于以一种在外壳的十二点钟位置为0°角度的固定方式指示方位角角度;

显示元件，对应于方位角指示装置所指示的方位角角度排列;

地磁探测装置，装设在外壳内，用于探测地磁方向并从中推出方位角数据;

磁偏角数据存储装置，用于存储表示与一个预定的大地位置相关的磁偏角的磁偏角数据;

修正装置，用于根据存储在磁偏角数据存储装置中的磁偏角数据修正方位角数据，借此获得表示位于一条地理子午线上的一个北方点的北方向数据;以及

显示控制装置，用于促使显示元件指示由修正装置得到的北方向数据，

其中，当所述显示控制装置促使显示元件指示北方向数据时，从对应于用于指示北方向数据的显示元件的一个方位角角度得知一个对应于外壳的十二点钟位置的一个方位角角度。

12、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于所述磁偏角数据存储装置存储对应于多个大地位置的磁偏角数据，及所述指南针还包括选择装置，用于选择大地位置中的一个。

13、按照权利要求12的一种指南针，其特征在于所述选择装置包含一个选择开关。

14、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于存储在磁偏角数据存储装置中的所述磁偏角数据包括磁偏角角度数据与磁偏角方向数据。

15、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于还包括：

输入装置，用于输入对应于一个预定的大地位置的位置数据，并且所述位置数据包括纬度数据与经度数据。

16、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于还包括：

选择开关装置，从对应于多个大地位置的位置数据中选择一个对应于预定大地位置的位置数据，由选择开关装置所选择的所述位置数据表示城市。

17、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于还包括：

地磁方位角显示装置，用于显示由地磁探测装置获得的方位角数据。

18、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于还包括：

磁偏角数据显示装置，用于显示磁偏角数据。

19、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于所述地磁探测装置包括两个互相垂直配置的磁性传感器。

20、按照权利要求11的一种指南针，其特征在于所述磁偏角数据存储装置包括一个只读存储器。

21、一种指南针，包括：

位置信息存储装置，用于存储与一个预定大地位置相关的位置信息;

时间测量装置，用于测量对应于存储在位置信息存储装置中的位置信息的大地位置的现在时间;

时间显示装置，用于显示由时间测量装置测量出的现在时间;

星座数据存储装置，用于存储星座数据;

地磁探测装置，用于探测地磁方向并从中推出方位角数据;以及

星座数据显示装置，用于根据由地磁探测装置获得的方位角数据、存储在位置信息存储装置中的位置信息和由时间测量装置测得的现在时间从星座数据存储装置中读出星座数据，并用于显示读出的星座数据。

22、按照权利要求21的一种指南针，其特征在于所述星座数据显示装置从星座数据存储装置中读出对应时间显示装置十二点钟位置的星座数据，并显示读出的星座数据。

23、按照权利要求21的一种指南针，其特征在于所述星座数据显示装置包括显示切换装置，用于促使时间显示装置去显示星座数据。

24、一种指南针，包括：

位置信息存储装置，用于存储与一个预定大地位置相关的位置信息;

时间测量装置，用于测量对应于存储在位置信息存储装置中的位置信息的大地位置的现在时间;

时间显示装置，用于显示由时间测量装置测出的现在时间;

磁偏角数据存储装置，用于存储表示与所述预定大地位置相关的磁偏角数据;

星座数据存储装置，用于存储星座数据;

地磁探测装置，用于探测地磁方向并从中推出方位角数据;

修正装置，用于根据存储在磁偏角数据存储装置中的磁偏角数据修正方位角数据，从而得出表示一个地理方向的修正后的方位角数据;以及

星座数据显示装置，用于根据由修正装置得到的修正后的方位角数据、存储在位置信息存储装置中的位置信息和由时间测量装置测得的现在时间从星座数据存储装置中读出星座数据，并用于显示读出的星座数据。

25、按照权利要求24的一种指南针，其特征在于所述星座数据显示装置从星座数据存储装置中读出对应于时间显示装置十二点钟位置的星座数据，并显示读出的星座数据。

26、按照权利要求24的一种指南针，其特征在于所述星座数据显示装置包括显示切换装置，用于促使时间显示装置去显示星座数据。

27、按照权利要求24的一种指南针，其特征在于所述磁偏角数据存储装置存储对应于多个大地位置的磁偏角数据，以及所述指南针还包括选择装置，用于从大地位置中选择一个。

28、按照权利要求24的一种指南针，其特征在于存储在磁偏角数据存储装置中的所述磁偏角数据包括磁偏角角度数据及磁偏角方向数据。

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