多功能兒童手機的硬體架構的製作方法

2023-06-19 00:45:51

專利名稱：多功能兒童手機的硬體架構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於通訊技術領域，尤其涉及一種多功能兒童手機的硬體架構。
背景技術：
隨著計算機信息技術的飛速發展、網際網路的迅速普及，數位化時代已經來臨。目 前，以嵌入式系統為技術核心的數位化產品已成為數位化時代的主流產品，嵌入式系統作 為數位化產品的技術核心，在產業發展過程中扮演著越來越重要的角色，促進嵌入式設備 軟硬體實現產業化、商品化是必然的趨勢。在過去的十年中，通訊產業增長迅速，成為推動全球經濟增長的主導力量。手機作 為方便靈活的通訊工具，它的發展集中體現了嵌入式技術在通訊行業的應用狀況。手機融 合了嵌入式通訊、嵌入式作業系統、嵌入式數據管理系統與無線網絡等技術，成為計算機信 息技術時代的典型產品。目前，手機的年生產量和銷售量都在逐年提高，手機不論從外觀到功能、還是從性 能到價格，都極具吸引力，不僅能夠滿足人們個性化要求，還能夠提供更高的性價比。然而， 這種手機卻不適合3-12歲的兒童使用，當手機日漸成為一種普遍的通信信息傳播和交換 工具時，是否也可以為兒童配備一款專用手機？
實用新型內容現代社會，人們的生活節奏不斷加快，家長和子女的相處和溝通時間越來越少，孩 子的心理健康和人身安全等問題是家長們最擔心的事情，如果可以為兒童配備一種專用的 通信工具，這種通信工具具有隨時掌握孩子的行蹤、方便的與兒童進行溝通、在兒童遇到 危險時迅速報警等功能，就會給父母解決一大後顧之憂。本實用新型就上述問題，公開了發明了一種多功能兒童手機的硬體架構的手機。多功能兒童手機的硬體架構的手機，擁有和成人手機相似的功能，而又有所改進， 如成人手機可以與任何電話號碼進行通信，但兒童手機只能對存儲在SIM卡中的固定電話 號碼打電話，成人手機具有定位功能而兒童手機的定位主要是為家長服務的，且在此基礎 上發展了電子護欄功能等。兒童手機的眾多特色功能已經不是射頻和基頻的傳統手機硬體 架構可以應付的了，手機的音頻處理、視頻處理、圖像處理、報警處理以及定位處理等功能 必然使兒童手機的硬體結構較一般的手機有所提升，因此，為兒童手機合理設計一種硬體 架構，不僅可以提高手機性能，還可以降低開發成本和開發時間。所述多功能兒童手機的硬體架構，包括通信模塊、電源模塊、應用處理器和外接設 備四個部分，其特徵在於，嵌入了作業系統的應用處理器與連接天線的通信模塊、提供系統 正常工作電壓電源模塊和外接設備相連，電源模塊與應用處理器和通信模塊相連，為系統 提供正常工作的電壓電流環境。所述通信模塊包括無線射頻模塊、模擬基帶器和數字基帶器三個部分。無線射頻 模塊是手機射頻接收與射頻發射部分，除天線外還包括天線開關、接收濾波、高頻放大、接 收本振、混頻、中頻、發射本振、功放控制、功放等；其中，發射部分包括天線、天線開關、帶通 濾波、中頻、發射本振、射頻功率放大器、發射濾波器等；接收部分包括天線、天線開關、高頻濾波、高頻放大、混頻、中頻濾波和中頻放大等電路。模擬基帶信號處理器包括射頻控制接 口、發射數字基帶信號處理電路、接收數字基帶信號處理電路、接收音頻信號處理電路、發 射音頻信號處理電路和各種參考電路等。數字基帶處理器提供基本的人機接口電路和數據 通信的串行接口電路，完成一系列的信號處理。發射信號之前，模擬語音信號經過濾波、模 數轉換、放大後得到數字音頻信號，數字音頻信號在經過加密等處理得到數字基帶信號，最 後經過濾波、調製、數模轉換和方法得到模擬發射基帶信號；接收無線射頻模塊輸出的基帶 信號之後，經濾波、模數轉換和放大處理得到數字基帶信號，數字基帶信號經過解密等處理 得到數字音頻信號，數字音頻信號再經過數模轉換、濾波和放大處理後得到模擬語音信號。所述電源模塊主要包括可充電電池和電源管理器，由於兒童手機功能煩多，手機 的耗電量可想而知，為延長手機的待機時間，電源模塊的設計也不容忽視。當兒童手機關機 時，電源管理器處於掉電模式；當手機開機時，電源管理器按不同情況處於啟動模式、全操 作模式和睡眠模式。所述應用處理器由ARM內核和數位訊號處理器組成，它是手機的核心部件，是手 機的控制中樞系統，它通過對存儲器內軟體的運行和資料庫的調用，達到對手機各種功能 的協調指揮。兒童手機以兒童成長階段的實際情況出發，設置了眾多功能，因此，應用處理 器的選擇從多任務執行性能、晶片和內存的成本、手機的功耗和可擴展性、以及新應用的開 發考慮，利用ARM內核軟體操作平臺易於建設和DSP處理器在數位訊號處理和功耗上的優 勢，應用處理器在設計上採用ARM內核和DSP處理器相結合的硬體設計模式。本實用新型 所述的ARM內核是ARM公司的ARM微處理器核，根據移動通信終端所要實現的各種功能，結 合DSP處理器，並加入適當的外圍電路，從而形成本實用新型所述的體積小、低功耗、低成 本、高性能應用處理器。所述外接設備包括鍵盤、顯示器、存儲器等，配合兒童手機的各種需求，不斷擴充 外接設備。本實用新型所述多功能兒童手機的硬體架構具有硬體結構穩定、性能高、成本低 的優勢，適合於家長有效的監護兒童使用，更好的保證兒童的人身安全。

圖1為多功能兒童手機的硬體架構圖；圖2為多功能兒童手機信號轉換的硬體框圖。
具體實施方式
如圖1所示為多功能兒童手機硬體架構圖。由於手機功能的多樣化實現的要求， 必然使手機系統的軟硬體有所改善，以滿足人們的需求。對兒童手機硬體進行架構設計時， 需根據兒童手機所要實現的基本功能和特殊功能，配合兒童手機系統的軟體，設計一個優 化的系統硬體結構。本實用新型所述的多功能兒童手機的硬體架構，包括通信模塊、電源模塊、應用處 理器和外接設備四個部分，嵌入了作業系統的應用處理器與連接天線的通信模塊、提供系 統正常工作電壓電源模塊和外接設備相連，電源模塊與應用處理器和通信模塊相連，為系 統提供正常工作的電壓電流環境。[0020]通信模塊包括無線射頻模塊、模擬基帶器和數字基帶器三個部分。無線射頻模塊 還包括天線開關、接收濾波、高頻放大、接收本振、混頻、中頻、發射本振、功放控制、功放等； 模擬基帶信號處理器包括射頻控制接口、發射數字基帶信號處理電路、接收數字基帶信號 處理電路、接收音頻信號處理電路、發射音頻信號處理電路和各種參考電路等；數字基帶處 理器提供基本的人機接口電路和數據通信的串行接口電路。各部分相互協調統一完成兒 童手機的基通信功能。電源模塊主要包括可充電電池和電源管理器。電源模塊的設計以降低手機的功 耗、提高手機的待機時間為目標。應用處理器由ARM內核和數位訊號處理器組成。ARM微處理器是目前使用廣泛的 一種微處理器，用於工業控制、消費電子產品、無線通信、網絡通信等各個領域，本實用新型 所使用的ARM處理器是為兒童手機而設計的專用微處理器，完成兒童手機的通話、簡訊、呼 救、電子護欄、視頻導遊、定位等多種功能控制。外接設備包括鍵盤、顯示器、存儲器等，配合兒童手機的各種需求，不斷擴充外接 設備。如圖2所示為多功能兒童手機信號轉換的硬體框圖。手機硬體電路由信號的頻率 劃分可分為射頻電路、中頻電路和基頻電路三大部分。射頻電路向基站發射和接收高頻信 號，主要包括功率放大器、低噪聲放大器、濾波器等。中頻電路接收射頻電路的信號並經過 降頻處理後供基頻電路使用，主要元件有鎖相環、電壓控制震蕩器、溫度控制震蕩器、濾波 器等。基頻電路主要進行信息的處理與儲存，包含DSP、ARM內核、模數轉換器、FLASH存儲 器、SDRAM等。發射信號時，信號首先要經過基頻電路、中頻電路的處理，最後調製為高頻信 號由天線發射；接收信號時，信號在射頻電路部份將信號降至中頻，再通過中頻電路將信號 降至基頻，最終通過人機接口的控制和相關的協議將信號轉換為可識別的信號。隨著通信技術和集成電路技術的迅速發展，以及人們對手機多種功能的需求，手 機的結構已經基本趨於穩定。目前，各種網絡業務正向互相融合的方向發展，功能也越來越 多，常見的包括拍照、攝像、MP3、MP4、下載遊戲、定位等等。本實用新型所述的多功能兒童手 機，是為4-12歲的兒童專門定製的手機，其功能不同於成人手機，除具有通話功能外，還具 有定位、報警、上網保護和電子護欄等功能，是以家長方便有效監護兒童為基礎，以兒童的 自身安全和健康成長為目標的一種多功能兒童手機的硬體架構。為實現上述各種功能，本 實用新型多功能兒童手機在硬體上對傳統的手機硬體結構進行優化和改善，為移動通信終 端提供了可靠的硬體架構能。
權利要求1.一種多功能兒童手機的硬體架構，包括通信模塊、電源模塊、應用處理器和外接設備 四個部分，其特徵在於，嵌入了作業系統的所述應用處理器與連接天線的通信模塊、提供系 統正常工作電壓電源模塊和外接設備相連，電源模塊與應用處理器和通信模塊相連。
2.根據權利要求1所述的多功能兒童手機的硬體架構，其特徵在於，所述通信模塊包 括無線射頻模塊、模擬基帶器和數字基帶器三個部分。
3.根據權利要求2所述的多功能兒童手機的硬體架構，其特徵在於，所述無線射頻模 塊還包括天線開關、接收濾波、高頻放大、接收本振、混頻、中頻、發射本振、功放控制、功放。
4.根據權利要求1所述的多功能兒童手機的硬體架構，其特徵在於，所述應用處理器 由ARM內核和數位訊號處理器組成。
5.根據權利要求1所述的多功能兒童手機的硬體架構，其特徵在於，所述外接設備包 括鍵盤、顯示器、存儲器。
專利摘要本實用新型公開了一種多功能兒童手機的硬體構架。隨著計算機通信技術和集成電路技術的迅速發展，以及全社會對兒童健康成長問題的關注，兒童手機不斷得到人們的重視。本實用新型多功能兒童手機的硬體構架，依據目前成人手機的應用結構，為實現兒童手機的各種功能，提供穩定的硬體平臺，其硬體構架包括通信模塊、電源模塊、應用處理器和外接設備四個部分。本實用新型結構穩定、性能高、成本低的優勢，適合於家長有效的監護兒童使用，更好的保證兒童的人身安全。
文檔編號H04M1/725GK201854326SQ20102010309
公開日2011年6月1日 申請日期2010年1月27日 優先權日2010年1月27日
發明者鮮于纓纓 申請人:鮮于纓纓