CN209134405U - 一种低功耗nb-iot透传模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属物联网通信技术领域，具体而言，涉及一种低功耗NB‑IOT透传模块，包括单片机控制模块、通讯模组模块和电源管理模块，电源模块与通信模组模块电连接，电源管理模块为单片机控制模块和通讯模组模块供电，还包括射频电路模块和SIM卡模块，射频电路模块与通讯模组模块电连接，SIM卡模块与通讯模组模块电连接；本实用新型的方案中电源模块支持两种电压供电模式，分别采用SY8120芯片和XC6504芯片选择降压，并在二者之间设置防倒灌电路，保证电源的稳定性；在单片机控制模块上设置有J1插接口和J3插接口，方便扩展即插即用，与传统焊接式安装通讯模块相比具有便于安装更换的优点。本实用新型包含有SIM卡模块，可实现全频段通信，同时支持三大运营商。
Description
技术领域
本实用新型属物联网通信技术领域，具体而言，涉及一种低功耗NB-IOT透传模块。
背景技术
随着万物互联时代的到来，NB-IoT技术成为物联网领域最为热门的技术，其广覆盖、大连接、低功耗、低成本的特点十分符合窄带物联网的许多应用场景。由于窄带物联网的应用场景多使用电池供电，因此要求通信模块具有低功耗的特点。本文介绍的这种低功耗NB-IoT透传模块，使用stm32单片机进行控制，通过NB-IoT无线网络，可以实现串口设备与网络服务器之间的数据双向透明传输，广泛适用于物联网的各个领域，如智慧城市中水电气远传抄表、智能井盖、智慧停车、智慧农业、共享单车等。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于一种低功耗NB-IOT透传模块，以解决传统的无线通信模块耗电量大，寿命短和可靠性差的问题。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种低功耗NB-IOT透传模块，包括单片机控制模块、通讯模组模块和电源管理模块，电源模块与通信模组模块电连接，电源管理模块为单片机控制模块和通讯模组模块供电，还包括射频电路模块和SIM卡模块，射频电路模块与通讯模组模块电连接，SIM卡模块与通讯模组模块电连接；通讯模组模块的BC95ANT脚与射频电路模块的BC95ANT脚相连；SIM卡模块的DATA引脚、CLK引脚、RST引脚分别通过R12、R13、R16与通讯模组模块USIM_DATA引脚、USIM_CLK引脚、USIM_RST引脚相连；单片机控制模块还连接有J1插接口和J3插接口。
进一步地，所述电源管理模块包括U2芯片和U3芯片，在U2芯片和U3芯片之间串接有防倒灌电压保护电路，防倒灌电压保护电路由PMOS管和电阻串接组成。
进一步地，所述单片机控制模块PA0_WKUP脚、PA2脚和PA3脚分别与通讯模组模块的RI脚、TXD脚和RXD脚相连。
进一步地，所述单片机控制模块的NRST脚和通讯模组模块的RESET脚之间连接有三极管Q2，单片机控制模块的NRST引脚通过R11接三极管Q2的基极，Q2的基极通过电阻R17接Q2的发射极后接地,Q2的集电极与通讯模组模块的RESET引脚连接。
进一步地，所述J1插接口1脚、2脚、3脚，5脚、6脚和7脚分别与单片机控制模块的PA8脚、PA7脚、PA11脚、PA12脚、PA9脚和PA10脚相连。
进一步地，所述J3插接口的2脚和3脚分别与单片机控制模块的PA13脚和PA14脚相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的方案中电源模块支持两种电压供电模式，分别采用SY8120芯片和XC6504芯片选择降压，并在二者之间设置防倒灌电路，保证电源的稳定性；在单片机控制模块上设置有J1插接口和J3插接口，方便扩展即插即用，与传统焊接式安装通讯模块相比具有便于安装更换的优点。
本实用新型包含有SIM卡模块，可实现全频段通信，同时支持三大运营商；本实用新型采用NB-IOT技术实现了低功耗，从而提高了设备的可靠性和电池的寿命；实现串口设备与网络服务器之间的数据双向透明传输，较好的适应了物联网领域内窄带物联网通信传输系统和低功耗电池供电场景。
附图说明
在附图中：
图1为本实用新型的电连接结构示意图；
图2为本实用新型的单片机控制模块示意图；
图3为本实用新型的通讯模组模块示意图；
图4为本实用新型的SIM卡模块示意图；
图5为本实用新型的电源管理模块意图；
图6为本实用新型的射频电路模块意图；
图7为本实用新型的上电和网状态指示灯意图；
图8为本实用新型的复位电路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1至图8所示，一种低功耗NB-IOT透传模块，包括单片机控制模块U1、通讯模组模块和电源管理模块，电源模块与通信模组模块电连接，电源管理模块为单片机控制模块和通讯模组模块供电，还包括射频电路模块和SIM卡模块，射频电路模块与通讯模组模块电连接，SIM卡模块与通讯模组模块电连接；通讯模组模块的BC95ANT脚与射频电路模块的BC95ANT脚相连；SIM卡模块的DATA引脚、CLK引脚、RST引脚分别通过R12、R13、R16与通讯模组模块USIM_DATA引脚、USIM_CLK引脚、USIM_RST引脚相连；单片机控制模块还连接有J1插接口和J3插接口。
具体的，SIM卡模块的DATA引脚、CLK引脚、RST引脚分别通过电容C6、C8、C9接地；SIM卡模块的DATA引脚、CLK引脚、RST引脚分别通过R12、R13、R16与通讯模组模块USIM_DATA引脚、USIM_CLK引脚、USIM_RST引脚相连；SIM卡模块的VCC引脚与GND引脚直间接入电容C13。射频电路模块，由R20、C17、C16组成了一个π型匹配网络以优化射频参数配置，从而达到最大输出功率。射频电路模块的引脚2和接地引脚3接地。射频电路模块的信号输入引脚通过π型匹配网络与通讯模组模块的RF_ANT引脚连接。
电源管理模块包括U2芯片和U3芯片，U2芯片采用SY8120芯片,U3芯片采用XC6504芯片，在U2芯片和U3芯片之间串接有防倒灌电压保护电路，防倒灌电压保护电路由PMOS管和10k电阻串接组成。
具体的：电源管理模块支持5V和3.8V两种电压供电模式。当使用5V电压供电时，通过SY8120芯片将5V转换成3.6V，通过XC6504芯片将3.6V转换成3.3V；当使用3.8V电压供电时，通过XC6504芯片将3.8V转换成3.3V。在两块芯片之间增加了由PMOS管构成的防倒灌电路用以进行电压保护。
5V适配器输入和第一级电源芯片U2 SY8120的电源输入引脚之间，通过TVS二极管D4接地实现电源输入端的静电防护。5V适配器输入和第一级电源芯片U2 SY8120的电源输入引脚之间，通过电容C7接地实现滤波。电容C7是陶瓷材料。在两块芯片之间通过接入由一个电阻R31和一个PMOS管组成的防倒灌电路，防止用3.8V电池供电时对上级芯片U2 SY8120造成损坏。U2的电源自举引脚和电感输入引脚之间接了100pf的电容；R14和C12并联后通过电感L1接入芯片电感输入引脚和输出反馈引脚之间。输出反馈引脚通过R15电阻接地。在负载电流跳变较大时提高模块对负载的响应速度；在XC6504输入输出引脚间接入预留电阻R32；芯片XC6504与地之间接入电容C11实现滤波功能。
单片机控制模块U1的PA0_WKUP脚、PA2脚和PA3脚分别与通讯模组模块的RI脚、TXD脚和RXD脚相连。单片机控制模块U1的NRST脚和通讯模组模块的RESET脚之间连接有三极管Q2，单片机控制模块U1的NRST引脚通过R11接三极管Q2的基极，Q2的基极通过电阻R17接Q2的发射极后接地,Q2的集电极与通讯模组模块的RESET引脚连接。
具体的，单片机控制模块采用STM32新品啊，在STM32的高速晶振输入输出引脚接入8MHz的工作时钟电路：此电路中，Y1晶振是一个8M陶瓷材料的晶振，Y1晶振的输入输出引脚接入R4电阻，Y1晶振的输入与输出引脚分别通过负载匹配电容C1,C3接地，Y1输入输出以外的两个引脚接地。在STM32的低速晶振输入输出引脚接入32.768KHz的系统时钟电路：此电路中Y2晶振的输入与输出引脚分别通过负载匹配电容C1,C3接地；单片机控制模块设有俩个指示灯D1、D2，当系统有供电单片机正常工作时指示灯D1亮；当通讯模组模块注网成功后指示灯D2亮；单片机U1的PB1引脚接D1的阴极，D1的阳极通过电阻R2接入单片机供电电源网络；单片机U1的PA4引脚通过电阻R6接三极管Q1的基极，Q1的基极通过电阻R7接Q1的发射极后接地，Q1的集电极经过电阻R3接LED灯D2的阴极，D2的阳极接入通讯模组模块供电电源网络。
在本实施例中，J1插接口的1脚、2脚、3脚，5脚、6脚和7脚分别与单片机控制模块的PA8脚、PA7脚、PA11脚、PA12脚、PA9脚和PA10脚相连，JI插接口的11脚和12脚接地。J3插接口的2脚和3脚分别与单片机控制模块的PA13脚和PA14脚相连，J3插接口的1脚接地，第四脚连接3.3V电源。
以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用可具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (6)
1.一种低功耗NB-IOT透传模块，包括单片机控制模块、通讯模组模块和电源管理模块，电源模块与通信模组模块电连接，电源管理模块为单片机控制模块和通讯模组模块供电，其特征在于：还包括射频电路模块和SIM卡模块，射频电路模块与通讯模组模块电连接，SIM卡模块与通讯模组模块电连接；通讯模组模块的BC95ANT脚与射频电路模块的BC95ANT脚相连；SIM卡模块的DATA引脚、CLK引脚、RST引脚分别通过R12、R13、R16与通讯模组模块USIM_DATA引脚、USIM_CLK引脚、USIM_RST引脚相连；单片机控制模块还连接有J1插接口和J3插接口。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗NB-IOT透传模块，其特征在于：所述电源管理模块包括U2芯片和U3芯片，在U2芯片和U3芯片之间串接有防倒灌电压保护电路，防倒灌电压保护电路由PMOS管和电阻串接组成。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗NB-IOT透传模块，其特征在于：所述单片机控制模块PA0_WKUP脚、PA2脚和PA3脚分别与通讯模组模块的RI脚、TXD脚和RXD脚相连。
4.根据权利要求3所述的一种低功耗NB-IOT透传模块，其特征在于：所述单片机控制模块的NRST脚和通讯模组模块的RESET脚之间连接有三极管Q2，单片机控制模块的NRST引脚通过R11接三极管Q2的基极，Q2的基极通过电阻R17接Q2的发射极后接地,Q2的集电极与通讯模组模块的RESET引脚连接。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗NB-IOT透传模块，其特征在于：所述J1插接口1脚、2脚、3脚，5脚、6脚和7脚分别与单片机控制模块的PA8脚、PA7脚、PA11脚、PA12脚、PA9脚和PA10脚相连。
6.根据权利要求1所述的一种低功耗NB-IOT透传模块，其特征在于：所述J3插接口的2脚和3脚分别与单片机控制模块的PA13脚和PA14脚相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN114389637A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-04-22 | 安利马赫垂直输送设备(常熟)有限公司 | 一种用于电梯监控用网络通讯系统 |
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