CN210781372U - 一种具有蓝牙通信功能的sim卡工作状态自动遥测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，包括供电模块、微控制单元、无线通讯单元、SIM卡接口模块以及蓝牙模块单元；所述微控制单元分别与无线通讯单元、蓝牙模块单元以及SIM卡接口模块电性相连，所述无线通讯单元与所述SIM卡接口模块电性相连；所述供电模块给其余几个单元提供电源。本实用新型能够通过蓝牙无线遥控的方式通讯，提高了工作效率。

Description

一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置。

背景技术

随着科学技术的发展，SIM卡在我们生活中的用途更加广泛，不仅仅局限于方便人们交流沟通，SIM卡在其他智能化检测、监控等需要信息交互的领域的使用，实现了对控制设备的远程监控，方便工作人员对设备的远程监控并及时了解故障信息；现今需要一种能够检测SIM卡信息的设备，在SIM卡投入运用前对SIM卡进行全方面的检测，不仅方便对投入工作的SIM卡信息进行记录储存，提高了工作效率，还杜绝因为SIM卡出现问题不能及时、准确的传递信息导致监测失效，不能及时排除工作故障。

现有的SIM卡检测装置仅能与上位机通过有线的方式通讯，工作效率低且检测成本高。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，包括有蓝牙模块，能够通过蓝牙无线遥控的方式通讯，提高了工作效率。

本实用新型采用以下方案实现： 一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，包括供电模块、微控制单元、无线通讯单元、SIM卡接口模块以及蓝牙模块单元；

所述微控制单元分别与无线通讯单元、蓝牙模块单元以及SIM卡接口模块电性相连，所述无线通讯单元与所述SIM卡接口模块电性相连；所述供电模块给其余几个单元提供电源。

进一步地，所述微控制单元采用STM32F207VET6芯片U1，所述无线通讯单元采用N720通讯模块U2，所述蓝牙模块单元采用HC-05蓝牙模块BT1，所述SIM卡接口模块；

所述STM32F207VET6芯片的TXD、RXD接口分别与N720通讯模块的UART2_RX、UART2_TX接口相连，所述STM32F207VET6芯片的PA8、PC9接口分别与N720通讯模块的PWRKEY、RESIN_N接口相连；所述STM32F207VET6芯片的PC6、PC7接口分别与所述HC-05蓝牙模块BT1的TX、RX接口相连；所述STM32F207VET6芯片的IO接口与所述SIM卡接口模块的CD接口相连；所述N720通讯模块的UIM1_RESET、UIM1_VCC、UIM1_DATA、UIM1_CLK接口分别与所述SIM卡接口模块的RES、VCC、IO、CLK接口相连。

进一步地，所述STM32F207VET6芯片的PA8、PC9接口分别通过电平转换1、电平转换电路2连接至N720通讯模块的PWRKEY、RESIN_N接口。

进一步地，所述电平转换电路1包括电阻R35、电阻R18、电阻R166、三极管Q11、三极管Q12以及电容C45；

所述电阻R35的一端与STM32F207VET6芯片的PA8接口相连，另一端连接至三极管Q11的基极，三极管Q11的发射极接地，集电极分别与电阻R18、电阻R166的一端相连，电阻R18的另一端与供电模块相连，电阻R166的另一端连接至所述三极管Q12的基极，三极管Q12的发射极接地，集电极分别连接至电容C45的一端以及N720通讯模块的PWRKEY接口，电容C45的另一端接地。

进一步地，所述电平转换电路2包括电阻R40、电阻R32、三极管Q13、三极管Q14以及电容C46；

进一步地，电阻R40的一端与STM32F207VET6芯片的PC9接口相连，另一端连接至三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极接地，集电极分别连接至电阻R32的一端以及三极管Q14的基极，电阻R32的另一端连接至供电模块，三极管Q14的发射极接地，集电极分别连接至电容C46的一端以及N720通讯模块的RESIN_N接口，电容C46的另一端接地。

进一步地，所述蓝牙模块单元与其他具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置中的蓝牙模块单元通讯相连。

较佳的，所述蓝牙模块单元还可以与PC或安卓手机等包括有蓝牙模块的设备通讯相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的装置包括蓝牙模块，能够通过蓝牙无线遥控的方式通讯，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路原理框图。

图2为本实用新型实施例的具体电路连接示意图。

图3为本实用新型实施例的微控制单元和无线通讯单元其中两个接口的连接具体电路示意图。

图4为本发明实施例的SIM卡接口模块的具体电路示意图。

图5为本发明实施例的包括两个具有蓝牙通信功能的遥测装置通信示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，包括供电模块、微控制单元、无线通讯单元、SIM卡接口模块以及蓝牙模块单元；

所述微控制单元分别与无线通讯单元、蓝牙模块单元以及SIM卡接口模块电性相连，所述无线通讯单元与所述SIM卡接口模块电性相连；所述供电模块给其余几个单元提供电源。

其中，供电模块提供给微控制单元、蓝牙模块单元的系统电源为SYS_+3.3V，提供为无线通讯单元的工作电源为VGPRS+4V。

在本实施例中，其中所述微控制单元采用ST公司的STM32F207VET6芯片U1，该芯片设有6路UART接口，1路连接无线通讯单元，1路连接蓝牙模块单元，1路设置参数，并设有以太网接口和蓝牙模块接口，本实施例中采用蓝牙模块接口，实现与以太网电路和蓝牙模块电路相连；STM32F207VET6芯片U1的STM32F207VET6芯片U1的数据发送脚TXD和数据接收脚RXD合称为一路UART接口，共有4路，其中一路与无线通讯单元相连；即STM32F207VET6芯片U1的第一路UART连接接口是PA9和PA10,其中PA9是数据发送脚TXD,PA10是数据接收脚RXD。STM32F207VET6芯片U1的电源输入端与供电模块输出的相连系统电源SYS_+3.3V，接地端接地；STM32F207VET6芯片U1的IO口分别与SIM卡接口模块相连；

其中，所述无线通讯单元采用N720通讯模块U2，N720通讯模块U2是一款基于高通芯片平台的7模全网通4G工业模块，外型尺寸仅为30mm*28mm*2.8mm。工业级高性能：超宽工作温度达到-40℃到+85℃，静电能力达到 8KV；支持国内移动/联通/电信三大运营商的2G/3G/4G 网络制式，支持双卡，具有丰富的硬件接口，客户易于开发，非常适合开发无线抄表终端、车载、手持 POS、工业路由器等物联网通讯设备。ARM Cortex-A7处理器，1.2 GHz主频，256kB L2 缓存，28nm 工艺。支持多种网络制式：GSM/GPRS/EDGE &CDMA2000®1x/1xAdvanced/1xEV-DOrA &&WCDMA R99 to DC-HSPA+&&TD-SCDMA&LTE Cat4，支持 USB2.0/Dual SIM/ADC/UART。体积小，EMC性能优越，内置TCP/IP协议栈，4G数据连接可靠，可适应高温高湿、电磁干扰等恶劣的工作环境。N720通讯模块U2的VBAT与供电模块输出的工作电源VGPRS+4V相连；1个N720通讯模块U2通过1路UART接口与STM32F207VET6芯片U1相连，使N720通讯模块U2的46脚模块数据接收脚UART2_TX用于接收由STM32F207VET6芯片U1的RXD传出的数据，N720通讯模块U2的47脚模块数据发送脚UART2_RX用于向STM32F207VET6芯片U1的TXD发送数据；N720通讯模块U2的通讯接口SIM_RES、SIM_VCC和SIM_DATE与SIM卡接口模块连接，SIM_CLK通过与SIM卡接口模块连接，实现N720通讯模块U2与SIM卡接口模块中的SIM互相通讯，进行检测；

所述蓝牙模块单元采用汇承的HC-05蓝牙模块BT1；所述SIM卡接口模块；

具体的，如图2所示，所述STM32F207VET6芯片的TXD、RXD接口分别与N720通讯模块的UART2_RX、UART2_TX接口相连，所述STM32F207VET6芯片的PA8、PC9接口分别与N720通讯模块的PWRKEY、RESIN_N接口相连；所述STM32F207VET6芯片的PC6、PC7接口分别与所述HC-05蓝牙模块BT1的TX、RX接口相连；所述STM32F207VET6芯片的IO接口与所述SIM卡接口模块的CD接口相连；所述N720通讯模块的UIM1_RESET、UIM1_VCC、UIM1_DATA、UIM1_CLK接口分别与所述SIM卡接口模块的RES、VCC、IO、CLK接口相连。

在本实施例中，所述STM32F207VET6芯片的PA8、PC9接口分别通过电平转换1、电平转换电路2连接至N720通讯模块的PWRKEY、RESIN_N接口。

在本实施例中，如图3所示，所述电平转换电路1包括电阻R35、电阻R18、电阻R166、三极管Q11、三极管Q12以及电容C45；

所述电阻R35的一端与STM32F207VET6芯片的PA8接口相连，另一端连接至三极管Q11的基极，三极管Q11的发射极接地，集电极分别与电阻R18、电阻R166的一端相连，电阻R18的另一端与供电模块相连，电阻R166的另一端连接至所述三极管Q12的基极，三极管Q12的发射极接地，集电极分别连接至电容C45的一端以及N720通讯模块的PWRKEY接口，电容C45的另一端接地。

在本实施例中，如图3所示，所述电平转换电路2包括电阻R40、电阻R32、三极管Q13、三极管Q14以及电容C46；

电阻R40的一端与STM32F207VET6芯片的PC9接口相连，另一端连接至三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极接地，集电极分别连接至电阻R32的一端以及三极管Q14的基极，电阻R32的另一端连接至供电模块，三极管Q14的发射极接地，集电极分别连接至电容C46的一端以及N720通讯模块的RESIN_N接口，电容C46的另一端接地。

其中，N720通讯模块U2的开机控制脚PWRKEY通过C45接地，复位脚RESIN_N通过C46接地，且开机控制脚PWRKEY和复位脚RESIN_N分别与三极管Q12和三极管Q14的集电极相连，从而控制N720通讯模块U2的复位、开机、关机等状态；STM32F207VET6芯片U1通过4V电平转换与N720通讯模块U2连接，即通过电平转换电路Ⅰ和电平转换电路Ⅱ与G720通讯模块U2相连，保证了通讯的可靠性；当N720通讯模块U2处于关机状态下，内部电源处理单元（PMU）工作于低功耗状态，只有实时时钟（RTC）在工作，当PWRKEY保持低电平且持续超过100ms时，N720通讯模块U2将开机，本实施例中，由于N720通讯模块U2上电后为常态为高电平，因此当拉低时间超过100ms即可开机。当N720通讯模块U2处于开机状态下时，常态为高电平，当把PWRKEY拉低超过2s后N720通讯模块U2将会关机，此关机会逐步关掉所有应用接口并注销网络，应用接口包括相连的STM32F207VET6芯片U1和SIM卡接口模块等接口。RESIN_N上电后常态是高电平，当外部拉低RESIN_N时，N720通讯模块U2将复位。

具体的，SIM卡接口模块的数量与N720通讯模块U2数量相同，SIM卡接口模块与N720通讯模块U2一一相连；SIM卡接口模块采用一个的SIM卡卡座U3，本实施例中SIM卡卡座U3数量为1个，SIM卡卡座U3可以根据需求选用不同尺寸的卡座，如，SIM卡大卡插座（SmartCard Acceptor）、SIM卡插座（SIM Card Connector）、Micro SIM卡插座（Micro SIM CardConnector）（其中SIM卡接口模块的具体电路如图4所示）；当N720通讯模块U2开机后，N720通讯模块U2的UIM1_VCC向SIM卡卡座U3上的VCC输出1.8V电压来与SIM卡建立通信。如果通信不成功，N720通讯模块U2的UIM1_VCC会再次输出3V电压，并和SIM卡建立通信。N720通讯模块U2的UIM1_RESET可通过SIM卡卡座U3的RES使其初始化；N720通讯模块U2的UIM1_DATE与SIM卡卡座U3的IO之间相互通信，实现对SIM卡的检测工作；检测工作包括对SIM卡是否损坏，是否欠费，是否已开通4G数据通讯业务以及是否绑定IP地址等情况，还包括读取ICCID号等信息，便于记录、统计和管理。当没有SIM卡插入时，SIM卡卡座U3的CD是会内部接地的，当有SIM卡插入后，CD脚不再接地（由于CD是无源信号，需要外部上拉）；本实施例中采用STM32F207VET6芯片U1的IO口为PE0；SIM卡卡座U3内未插入SIM卡，CD接地，与其相连的STM32F207VET6芯片U1的IO口相当于接地，对应的IO口处于低电平；当SIM卡卡座U3内插入SIM卡，CD不再接地接地，对应IO口处于高电平，STM32F207VET6芯片U1通过IO口处的电平判断SIM卡的插入状态。

具体的，蓝牙模块单元采用的是汇承公司的HC-05蓝牙模块BT1，HC-05蓝牙模块BT1为蓝牙通讯模块；HC-05蓝牙串口通信模块，是基于Bluetooth Specification V2.0带EDR 蓝牙协议的数传模块。无线工作频段为2.4GHz ISM，调制方式是GFSK。模块最大发射功率为4dBm，接收灵敏度-85dBm，板载PCB天线，可以实现10米距离通信。HC-05蓝牙模块BT1的TX和RX分别与STM32F207VET6芯片U1的PC6和PC7相连；HC-05蓝牙模块BT1的VCC与供电模块的系统电源SYS+3.3V相连；HC-05蓝牙模块BT1的GND接地。

本实用新型中的具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置的工作过程如下：

1、启动通讯任务：启动具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，检测SIM卡接口模块内是否装有SIM卡。

供电模块工作，输出稳定的3.3V电压给微控制单元，稳定的4V电压给无线通讯单元。上电后微控制单元通过STM32F207VET6芯片U1检测PE0的电平来检测SIM卡卡座U3上SIM卡放置情况。

检测到SIM卡后，即检测到STM32F207VET6芯片U1检测PE0的上升沿时，微控制单元通过STM32F207VET6芯片U1的PA8控制N720通讯模块U2的PWRKEY，使N720通讯模块U2开始工作，N720模块的UIM1_CLK与插有SIM卡的SIM卡接口模块的CLK信号联通。未检测到SIM卡时，重复步骤1，STM32F207VET6芯片U1对PE0的电平进行实时监测；

2、启动无线通讯单元：微控制单元检测到SIM卡后启动并初始化无线通讯单元。

微控制单元2STM32F207VET6芯片U1控制N720通讯模块U2的PWRKEY保持低电平且持续超过100ms，令N720通讯模块U2开机；N720通讯模块U2上电后，之后STM32F207VET6芯片U1的PC9拉低N720通讯模块U2中RESIN_N的电平，使N720通讯模块U2复位，此时N720通讯模块U2与SIM卡接口模块的CLK信号接通。

3、进行通讯：无线通讯单元与SIM卡接口模块建立通讯。

STM32F207VET6芯片U1根据PE0的电平检测结果，使装有SIM卡的SIM卡卡座U3的CLK信号与N720通讯模块U2的UIM1_CLK接通。

STM32F207VET6芯片U1接通SIM卡卡座U3后，N720通讯模块U2的UIM1_VCC向SIM卡接口模块的SIM卡卡座U3上的VCC输出1.8V电压来与SIM卡建立通信。如果通信不成功，N720通讯模块U2的UIM1_VCC会再次输出3V电压，并和SIM卡建立通信。如通信失败N720通讯模块U2通过UIM1_RESET控制SIM卡卡座U3上的RES，使SIM卡卡座U3复位再次尝试通信，复位3次仍不成功则视为通讯失败。N720通讯模块U2的RXD_N (UART2_RX)将通讯状态传输至STM32F207VET6芯片U1。

4、检测：微控制单元向无线通讯单元下发指令进行检测；

微控制单元通过STM32F207VET6芯片U1的RXD接收无线通讯单元的N720通讯模块U2传输的通讯状态；如通讯失败，STM32F207VET6芯片U1将通讯失败的情况进行记录并储存，并通过以太网接口反馈至上位机或蓝牙模块反馈到PC端或安卓手机端；如通讯成功，微控制单元通过STM32F207VET6芯片U1的TXD向无线通讯单元发送检测指令，无线通讯单元通过N720通讯模块U2的UIM1_DATE与SIM卡卡座U3上的IO进行通讯检测，并将结果上传至STM32F207VET6芯片U1，由STM32F207VET6芯片U1发出下一条检测指令直至对该SIM卡所有检测内容均完成；STM32F207VET6芯片U1将检测结果通过以太网接口上传至上位机或蓝牙模块上传到PC端或安卓手机端，并通过PC9控制N720通讯模块U2的RESIN_N，使N720通讯模块U2复位；

5、循环：检测SIM卡状态。重复步骤1-5，或关闭SIM卡批量检测装置。

当STM32F207VET6芯片U1检测到PE0电平由低电平转为高电平的SIM卡卡座U3，即检测并记录SIM卡插入的SIM卡卡座U3，或取出SIM卡又插入新的SIM卡的SIM卡卡座U3，将上述SIM卡卡座对应通路记录到与N720通讯模块U2待联通的通路列表中，重复步骤3-5。

当SIM卡卡座U3内未放置SIM卡，或以放置的SIM卡均已检测完成后，此时STM32F207VET6芯片U1的PA8控制N720通讯模块U2的PWRKEY，关闭N720通讯模块。重复步骤1-5或关闭多SIM卡批量检测装置。

在本实施例中，所述蓝牙模块单元与其他具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置中的蓝牙模块单元通讯相连。

较佳的，所述蓝牙模块单元还可以与PC或安卓手机等包括有蓝牙模块的设备通讯相连。

本实用新型可设有一个MCU带1个N720通信模块U2和一个蓝牙模块，且可以通过安卓手机或PC端无线接收检测数据。且本实用新型中N720通讯模块U2未有检测工作时可自动关闭N720通讯模块U2，减少了能耗，符合现今低碳的要求。

较佳的，在本实施例中，HC-05蓝牙通信模块用于代替全双工通信时的物理连线。如图5所示，具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置1的设备向模块发送串口数据，模块的RXD端口收到数据后，自动将数据以无线电波的方式发送到空中。具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置2的模块能自动接收到，并从 TXD 还原最初左边设备所发的串口数据。从具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置2到具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置1也是一样的。

较佳的，在本实施例中，所述微控制单元还设有以太网接口以及485电路接口。

值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于控制方法不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，包括供电模块、微控制单元、无线通讯单元、SIM卡接口模块以及蓝牙模块单元；

所述微控制单元分别与无线通讯单元、蓝牙模块单元以及SIM卡接口模块电性相连，所述无线通讯单元与所述SIM卡接口模块电性相连；所述供电模块给其余几个单元提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述微控制单元采用STM32F207VET6芯片U1，所述无线通讯单元采用N720通讯模块U2，所述蓝牙模块单元采用HC-05蓝牙模块BT1；

所述STM32F207VET6芯片的TXD、RXD接口分别与N720通讯模块的UART2_RX、UART2_TX接口相连，所述STM32F207VET6芯片的PA8、PC9接口分别与N720通讯模块的PWRKEY、RESIN_N接口相连；所述STM32F207VET6芯片的PC6、PC7接口分别与所述HC-05蓝牙模块BT1的TX、RX接口相连；所述STM32F207VET6芯片的IO接口与所述SIM卡接口模块的CD接口相连；所述N720通讯模块的UIM1_RESET、UIM1_VCC、UIM1_DATA、UIM1_CLK接口分别与所述SIM卡接口模块的RES、VCC、IO、CLK接口相连。

3.根据权利要求2所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述STM32F207VET6芯片的PA8、PC9接口分别通过电平转换电路1、电平转换电路2连接至N720通讯模块的PWRKEY、RESIN_N接口。

4.根据权利要求3所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述电平转换电路1包括电阻R35、电阻R18、电阻R166、三极管Q11、三极管Q12以及电容C45；

所述电阻R35的一端与STM32F207VET6芯片的PA8接口相连，另一端连接至三极管Q11的基极，三极管Q11的发射极接地，集电极分别与电阻R18、电阻R166的一端相连，电阻R18的另一端与供电模块相连，电阻R166的另一端连接至所述三极管Q12的基极，三极管Q12的发射极接地，集电极分别连接至电容C45的一端以及N720通讯模块的PWRKEY接口，电容C45的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述电平转换电路2包括电阻R40、电阻R32、三极管Q13、三极管Q14以及电容C46；

电阻R40的一端与STM32F207VET6芯片的PC9接口相连，另一端连接至三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极接地，集电极分别连接至电阻R32的一端以及三极管Q14的基极，电阻R32的另一端连接至供电模块，三极管Q14的发射极接地，集电极分别连接至电容C46的一端以及N720通讯模块的RESIN_N接口，电容C46的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述蓝牙模块单元与其他具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置中的蓝牙模块单元通讯相连。

7.根据权利要求1所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述蓝牙模块单元与PC通讯相连。

8.根据权利要求1所述的一种具有蓝牙通信功能的SIM卡工作状态自动遥测装置，其特征在于，所述蓝牙模块单元与安卓手机通讯相连。

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