1、 文件编号：文件编号： 项目编号：项目编号： 机密级别：机密级别： 绝密 机密 内部文件 部部 门：门： 第五组 拟拟 制：制： 李瑶华 2016年06 月19日 校校 对：对： 年 月 日 审审 核：核： 年 月 日 批批 准：准： 年 月 日 智能手机设计（短信功能） 技术设计方案技术设计方案 文档修订记录文档修订记录 日期日期 版本版本 说明说明 作者作者 2015.6.25 V1.0 文档生成 填写自己的姓名 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
2、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，320 x240 的分辨率 三、项目总体方案设计 1、系统总体方案、系统总体方案 根据课
3、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。 STC单片机 蜂鸣器 TFT触摸屏 UART 电源模块 LC6311 SIM卡 电源USB接口电路 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
4、 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、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
5、-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、核心器件选型 1. 51 单片机选用 STC15W4K48S
6、4 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 5MHz35MHz 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
7、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 2.83.3V （2）320240 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 2.7
8、mm 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、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）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 单片机模块只需要复位电路和
9、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
10、 描述 参数 Vbat 电源 直流电源输入 3.34.5V 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
11、信号 WR 向 TFTLCD 写入数据 RD 从 TFTLCD 读取数据 D15:0 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 4）电源电路电源电路 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 5）蜂鸣器模块蜂鸣器模块 无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以如
12、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 6）USBUSB 接口电路接口电路 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、系统软件设计 （1）系统系统主函数主函数程序流程图程序流程图 开始 初始化 3G发送标志 位是否置1 通过3G向上位 机发送数据 N Y （2）主要子程序流程图
13、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 写数据 TFT-LCD 初始化 图 8 TFT 初始化流程图 2 五、项目实施计划及说明五、项目实施计划及说明 项目进度计划甘特图项目进度计划甘特图 项目任务项目任务 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
14、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 5LC6311 硬件手册
