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智能手机设计（短信功能）

技术设计方案

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项目编号：

机密级别：
绝密 机密 内部文件
部 门：
第五组
拟 制：
李瑶华
2016年06 月19日
校 对：

年 月 日
审 核：

年 月 日
批 准：

年 月 日

精选范本
文档修订记录

日期
版本
说明
作者
2015.6.25
V1.0
文档生成
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一、项目名称
《智能手机设计（短信功能）》
二、设计要求
利用3G模块实现数据的无线传输，设计中用LC6311芯片实现数据的传输。编程实现TFT触摸液晶显示屏上虚拟键盘作为输入，单片机作为中心枢纽将TFT触摸液晶显示屏和3G通信模块连接起来，实现收发短信的功能。具体任务包括项目的可行性分析，硬件电路的设计，系统软件设计，仿真调试，实际测试等。
具体要求如下：
1. 在触摸屏实现一个虚拟键盘，虚拟键盘包括数字键盘和全英文键盘
2. 接收短信具有铃声提醒
主要的性能指标
1.系统采用3.3V供电
2.STC15W4K48S4:内部时钟选用33.1776MHz，I/O口驱动能力可达到20mA，单时钟周期/机器周期1T
3.TFT-LCD:3.2寸屏幕，320x240的分辨率
三、项目总体方案设计
1、系统总体方案
根据课程设计的要求，系统设计方案如下：以STC15W4K48S4单片机作为微控制器，TFT触摸液晶显示屏为输入模块和显示模块，3G模块作为通信模块，USB接口电路与PC机相连作为外部控制模块。

图1 系统结构框图
具体的功能实现原理如下
发送短信：PC机通过向串口发送AT指令，使3G无线模块连接到网络，再由单片机将信息通过串口发送给3G无线模块，并由3G无线模块将数据信息通过3G网络发送到远程主机上，实现发送短信的功能。
接收短信：PC机通过向串口发送AT指令，使3G模块连接到网络，再由远程主机将信息通过3G网络发送给3G无线模块，并由3G无线模块将信息通过串口发送给单片机，最后由单片机将收到的信息显示在TFT触摸液晶显示屏上，实现收取短信的功能。
2、关键技术、设计难点及其解决方案
关键技术：
3G技术
3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前3G存在3种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。
难点：
1、 因为单片机时嵌入式系统的一部分，它要与外设连接才能成为一个完整的系统，如果对外设硬件、芯片的功能和作用理解的不清楚，可能给本系统设计造成一定的困难。
解决方案：认真熟悉芯片的硬件手册，理解芯片的管脚定义及使用方法。
2、如何实现LC6311的初始化？
解决方案：基于单片机和3G的无线数据的通信系统的设计核心是3G的通信。正确使用AT指令是完成LC6311初始化的关键，且使用AT指令时接收数据时可能出现延时，需要很好的处理接收到的数据。

四、项目详细方案设计
1、核心器件选型
1. 51单片机选用 STC15W4K48S4芯片
（1）增强型8051CPU，单时钟周期/机器周期1T ，速度比普通8051快8-12倍
（2）工作电压：2.5V-5.5V，采用3.3V供电
（3）48K字节内部Flash程序存储器，片内大容量4096字节的SRAM
（4） 大容量片内EEPROM，擦写次数10万次以上
（5）内部高精度R/C时钟， ISP编程时内部时钟从5MHz~35MHz可设，本项目选用33.1776 MHz
（6）四组完全独立的高度异步串行通信端口
（7）62个通用I/O口，具有四种工作模式，每个I/O口驱动能力均可达到20mA
（8）8通道10位高速ADC， 7个定时器， 6通道15位专门的高精度PWM
2. TFT触摸显示屏
液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，大大提高了图像质量。
特点：
（1）3.2寸屏幕，工作电压2.8~3.3V
（2）320×240的分辨率
（3）接口为16位并行8080接口，16 位真彩显示
（4）自带触摸屏，可以用来作为控制输入
3.LC6311
LC6311是联芯科技推出的无线模块产品，支持UART和USB两种通信接口，使用更为方便和灵活，可以满足不同主控设备的需求；采用2.7mm装配高度的超薄设计，使其可以方便应用于智能手机和各类数据卡中；可方便的嵌入到TD-HSDPA&GGE无线应用系统中；内部集成TCP/IP协议，可以方便连接Internet。

2、硬件电路设计
智能手机设计（短信功能）硬件电路
智能手机设计（短信功能）的硬件电路主要由8051单片机模块、3G模块、TFT触摸显示屏模块、蜂鸣器模块、震动模块、电源电路模块，USB接口电路等组成，智能手机设计（短信功能）硬件电路如图2所示。

图2 智能手机设计（短信功能）硬件电路
（1）单片机模块
单片机模块只需要复位电路和晶振电路就能满足控制要求，其中复位操作完成单片机片内电路的初始化，使单片机从一确定的状态开始运行，当单片机的复位引脚RST出现5ms以上高电平时单片机就完成了复位操作；时钟电路就是在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器构成内部振荡方式，内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。单片机模块如图3所示。

图3 单片机模块
（2）3G模块
LC6311芯片
在板对板连接器上有5个专用管脚用于LC6311电源输入Vbat、8个地管脚GND、一个开机信号、1个复位信号和1个上电指示信号，具体描述如表1所示。

信号名
属性
描述
参数
Vbat
电源
直流电源输入
3.3~4.5V
GND
—
地

VGP
电源
上电指示
电压3.0V,驱动电流50mA
POWERON
输入
开机信号。当POWERON保持高电平2秒时，系统加电

RESET
输入
当POWERON为高时，RESET信号拉低，保持195ms以上后置高，系统复位

表1 电源管脚

图4 3G模块电路
（3） TFT触摸液晶显示屏
液晶显示器需要电压控制来产生灰阶. 而利用薄膜晶体管来产生电压,以控制液晶转向的显示器, 就叫做TFT-LCD.TFT-LCD芯片的各芯片定义及功能。
CS
TFTLCD片选信号
WR
向TFTLCD写入数据
RD
从TFTLCD读取数据
D[15:0]
16位双向数据线
RST
复位TFTLCD
RS
命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）

（4） 电源电路
由于TFT触摸液晶显示屏最高工作电压3.3V，因此电源电路工作电压3.3V,在电源电路中选用线性稳压芯片AMS1117-3.3将5V电压降为3.3V；图6为电源电路。

图6 电源电路
电源输入可采用两种方式：5V直流电源或USB供电，通过“POWER”拨动开关来选择采用哪种供电方式。
（5） 蜂鸣器模块
无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用方波去驱动它。无源蜂鸣器的优点是：声音频率可控，可以做出“Do Re Mi Fa Sol La Ti Do”的效果。图7为蜂鸣器模块。

图7 蜂鸣器
（6） USB接口电路
程序烧写用到单片机的UART1，TTL电平信号经过CH340芯片转换为USB信号后，接到mini USB接口上。图8为USB接口电路。

图8 USB接口电路
3、系统软件设计
（1）系统主函数程序流程图

（2） 主要子程序流程图
1. TFT-LCD初始化程序流程图
I/O分配
写指令
TFT-LCD初始化开始
写数据
TFT-LCD初始化结束
图8 TFT初始化流程图

2

五、项目实施计划及说明
项目进度计划甘特图
项目任务
19号
20号

21号
22号
23号
24号
25号
26号
27号
28号
29号
项目导入

技术设计方案

原理图设计和PCB设计培训

原理图设计

PCB设计

项目实现

编写技术总结报告

编写BOM清单

答辩

说明：（对上述项目任务及进度计划做详细说明，主要是这个任务要做哪些事情，举例如下）
（1）项目导入：项目导入主要是对硬件设备有整体了解，掌握软件的安装步骤，初步的编程方法和程序下载的方法，对项目具体要实现的功能有个大概了解。
（2）技术设计方案：对项目设计有一个整体的框架，确定项目设计的顺序与进度把控。
（3）原理图设计和PCB设计培训：掌握原理图设计的方法，原理图设计的方法
（4）原理图和PCB设计：利用altium designer 完成硬件原理图和PCB的设计.
(5)项目实现：通过软件程序的编写，利用keil软件对程序进行调试，完成软硬件的联调，最后将程序烧入开发板，进行项目验证。实现短信功能。

六、参考文摘（相关文摘不少于3篇，记录每篇文献的作者姓名.文献名称.文献发行城市：文献出版社，出版年）
[1]楼然苗，李光飞编著.单片机课程设计指导.北京:北京航空航天大学出版社,2007
[2] 孙育才.王荣兴.孙华芳.新型AT89S52系列单片机及其应用[M]．北京：清华大学出版社, 2005(1):5-222
[3]刘凡馨．Visual Basic程序设计教程[M]．北京：清华大学出版社2007（6）:1-166
[4] STC15系列单片机器件手册
[5]LC6311硬件手册