双屏手机的研究

【摘 要】手机现趋于电脑发展，消费者应用智能手机看重的是增值业务给自身带来的视听、社交等交互体验。因此用户体验成为衡量智能手机品质的重要标准。但手机的体积，屏幕尺寸仍局限于现代手机的应用。本文提出并开发一种新型手机――双屏手机。它集全触屏手机与键盘手机于一体，通过液晶控制器及LCD时序控制器，可实现屏幕之间的同步与转换，实现同系统异屏操作。该手机打破了消费者一般使用手机的局限性以及提高了消费者使用手机的交互体验兴趣。

【关键词】双屏手机；LCD；控制器

1.前言

手机技术的发展方向将是 “3C融合”（计算机、通信产品、消费电子产品）现在3G时代网络的逐步完善为移动互联网时代搭建了移动增值业务迅猛发展的平台，消费者应用智能手机看重的是增值业务给自身带来的视听、社交等交互体验。因此用户体验成为衡量智能手机品质的重要标准。但外观的设计还是有手机自己的局限性――体积小。

手机曾定义为掌上数码，体积小体现到手机操作的可灵活性，单手，双手均可操作。例如发短信等日常使用，但现在首先会定义到 智能二字，它已有了质的飞跃。互联网，MP3，影音，cpu，操作系统都放到它身上，手机的负载越来越多，手机屏幕已成手机的一块软肋。目前现有设计是单屏幕的，发短信时，用按键可以快速输入，符合人机工程学，操作便捷。但影音娱乐视，按键键盘的存在导致屏幕尺寸的局限，满足不了使用者的娱乐影音，同时全触屏手机，屏幕虽然很大，可满足使用者的娱乐心理，但是真正在使用时，短信操作不适应，大屏幕耗电量大，手机辐射大仍会困扰消费者。并且经常因操作失误而带来一些麻烦。

双屏手机结合了触屏手机与键盘手机，键盘屏作为操作主屏。全屏触摸作为辅助屏，做到同系统异屏。同时全触屏以背景屏与操作屏可相互切换。

综合键盘手机和全触屏手机的优缺点做到取长补短，丰富手机的灵活性及可操作性，使得手机不仅从功能便捷与外观方面都有更多选择性，并且使得手机异于传统手机的单一性。

2.双屏手机外观及配件设计

2.1 solidworks双屏手机外壳建模

进入solidworks中的新建“零件”设计，绘制手机外壳建模如图1。经【拉伸实体】，【倒角】，【抽壳】【拉伸切除】等操作，获得手机外壳的基本设计。主屏作为一般操作，当需要使用辅屏可以切换屏幕，而现使用的屏幕可以关闭，或者两个屏幕同时显示。会有相同操作界面。消费者可更方便用大屏看电影，浏览网页，拍照，阅读。若不需切换时，辅屏功能为消费者可以上图片作为个性后盖，再盖上透明保护壳，方便保护屏幕。手机全触摸屏面，屏幕占据手机整体尺寸，不设按键，这样增大手机屏幕使用率，但是屏幕完全暴漏在外面，会对平时使用造成屏幕磨损，因此设计中有加入手机透明外壳[1]。

2.2 锂金属电池

锂金属电池由于采用了一种起失效保护作用的自猝火电化学系统和特殊结构，具有极好的安全性，几乎不受任何一种物理的或者电气的不良条件的影响，包括内外部短路、过充放电、过热、挤压等。锂金属电池无记忆效应，自放电率为1%～2%/月。在正常室温下保存一年仍能保留85%的容量。该电池的放电曲线平坦，它以250mA的速率放电，输出电压从充电时的3.3V短时间内（10分钟左右）下降到2.8V后，在其余80%的放电时间内保持2.8V，此后下降到2V终止。这无疑对于手机有利。这种电池在连续供电时能提供大到2A的电流。而镍氢、镍镉电池连续通话时间仅为1～2小时，锂金属电池容量则可连续使用350小时不用充电。它的能量与重量比最大可达900瓦时/公斤，是锂聚合物电池和锂离子电池的8倍，从而为手机免充式电池创造了条件。锂离子电池也是一种高能量密度的电池，它没有记忆功能，待机时间长，并且可以与专用的智能充电器”交谈”，达到最短的充电时间和最大的寿命周期及最大的容量。

2.3 手机总电路板

总电路板由许多部件组成，都包括[电路板―电阻―线路―耳机孔―USB接线孔（外带充电）―SIM卡槽―小蓄电池―电池接口―排线板―内屏显示器―音量大小调节]等许多零部件组成。 先说一下电路板： 电路板相当于电脑中的CPU，是手机的核心部位，犹如它的心脏，而且要和前后壳进行装配。双屏手机采用两个主板设计，分别是诺基亚C5-03以及诺基亚3208主板。

2.4 双屏手机SIM卡放置设计

由于双屏手机两面设计屏幕，卡槽则设计于手机侧面，以节省空间，如图2所示。

3.双屏手机LCD设计

3.1 双屏液晶控制器

双屏液晶控制器是单片机和液晶屏的接口，作用在于不断把显存的数据刷新到液晶屏上和控制单片机对显存数据的更新。

双屏结构液晶屏主要的计数器有三个：4比特时钟同步字符计数器、行计数器和帧计数器，它们在系统时钟FCLK的控制下同时计数，主要是用来产生行同步信号LP和帧同步信号FP，分别用来控制液晶屏换行和换页。显存中的数据被不断刷新到屏幕上就是在这三个信号的控制下进行的。

液晶屏刷新速度的计算公式为FFRP =FCLK/（Hn×Nx）。液晶屏显示帧扫描频率 FFRP，一般要大于70Hz，一行显示的4比特同步字符数640/4=160，用Hn表示；一屏帧扫描的行数480/2=240，用Nx表示，晶振频率11.05926MHz，系统时钟FCLK频率为其四分频即2.764815MHz。系统构成如图3所示[2]。

单片机写数据到RAM的过程是通过CPLD.单片机写信号WR有效，CPLD判断数据线上内容为指令还是数据，若为指令，则将DB内容存入指令寄存器CMDREG，若为数据，判断指令寄存器CMDREG内容以指示状态。若CMDREG为8’h00或8’h02，表示DB为低或高八位地址，分别存入底高八位地址寄存器addl和addh，若为8’h04，表示DB为要写入RAM的数据，存入数据寄存器ioreg。

为了使液晶屏上下半屏随时钟同步显示，必须要弄清RAM存储和LCD显示的地址的对应关系。对于640x480的LCD显示器来说，下半屏的起始地址对应为640x240/8=19200，即RAM0x4b00中的内容。

因为四个周期 computerclk组成一个4bit字符同步时钟scp_clk，所以RAM地址Ox0000的内容AB和Ox4b00的内容EF可以在computerclk的二三周期传至八位寄存器reg1和reg2，而reg1和reg2的高四位即A和E在第四周期传至上下半屏数据寄存ud_reg和ld_reg。lcd将同时显示上半屏A下半屏E。在下一个4bit字符同步时钟scp_clk时，reg1和reg2的低四位即B和F传至ud_reg和ld_reg，则lcd将同时显示上半屏B下半屏F。此后每两个同步时钟scp_clk，RAM的地址加上 一，采取同样的方式，刷新lcd。

通过一个二选一的数据选择器可以完成单片机对数据存储RAM的数据更新和CPLD刷新LCD对RAM的读取。单片机在写状态，置选择信号sel为0时，刷新液晶屏的地址寄存器q和数据寄存器ud_reg，Id_reg与RAM地址数据总线连接，刷新LCD。置选择信号sel为1时，存放MCU操作的地址寄存器addl，addh，和数据寄存器ioreg与RAM地址数据总线连接，完成MCU对RAM数据的更新[3]。

4.结论

手机已经如个人电脑，消费者应用智能手机看重的是增值业务给自身带来的视听、社交等交互体验。因此用户体验成为衡量智能手机品质的重要标准。该手机通过液晶控制器及LCD时序控制器实现双屏操作，实现了屏幕之间的同步与转换，实现同系统异屏操作。为现代手机带来多样性及可选择性，为消费者提高了消费者使用手机的交互体验兴趣。

参考文献：

[1]张子良.基于UG NX4.0的手机外壳模具设计及加工.

[2]赵淑晶，周延颖，杨斌.基于CPLD的双屏LCD时序控制器设计.

[3]黄丽薇，喻强，王静.基于CPLD的双屏结构液晶控制器的研究与设计.