项目篇 | 基于STM32单片机NBIOT定位实战项目
前言
绘制基于 STM32 单片机的 NBIOT 实战项目。
文章目录
- 前言
- 一、原理图
- 1、绘制
- 1）电源供电
- a、USB 转 TTL 电路
- b、锂电池充电管理电路
- c、3.3V电压转换电路
- d、一键开关机电路
- ① 供电电路
- ② 实现一键开关机电路
- 2）单片机最小系统
- 3）ADC电压转换电路
- 4）NBIOT 模组串口电平转换电路
- 5）BC20 模组电路
- 6）SIM 卡物联网电路
- 7）项目整体原理图
- 2、原理图下载链接
- 1）PDF 格式
- 2）Altium Designer 格式
- 3）立创 eda 格式
- 二、PCB
- 1、图示
- 2、工程下载链接
- 1）立创 eda 格式
- 2）Altium Designer 格式
- 三、实物图
一、原理图
1、绘制
1）电源供电
a、USB 转 TTL 电路
USB 转 TTL 模块的作用就是把电平转换到双方都能识别的信号进行通信。
单片机通信接口的电平逻辑和 PC 机通信接口的电平逻辑不同，PC 机上的通信接口有 USB 接口，相应电平逻辑遵照 USB 原则；还有 DB9 接口（九针口），相应电平逻辑遵照 RS-232 原则。
单片机上的串行通信通过单片机的 RXD、TXD、VCC、GND 四个引脚，相应电平逻辑遵照 TTL 原则。
供电分为 USB 供电和锂电池供电，USB 供电可以给锂电池充电同时也可进行产品的调试，故需要一个 USB 转 TTL 电路。
USB 转 TTL 电路图如下图所示。
b、锂电池充电管理电路
c、3.3V电压转换电路
d、一键开关机电路
① 供电电路
- PMOS 管导通（区别NMOS）的条件时 Vg - Vs < -0.7V，G 端电压比 S 端电压小 0.7V 以上或者 1V 以上。
- 当 USB-5V 不供电时，PMOS 管 G 端电压为 0V，VBAT（锂离子电池供电电压最大为 4.2V，最小为 2.7V）通过 PMOS 管内部的二极管导通（4.2V - 0.1V = 4.1V），S 端电压为4.1V，此时满足条件 PMOS 导通。
- MOS 管导通的时候相当于一根导线将内部的二极管短路，走上面部分，此时 VCC = VBAT，此时通过 VBAT 给后面的电路供电。
- 当接入 USB 时 5V 电压输入，G 端电压比 S 端电压大，故 PMOS 管不导通，S 端电压通过二极管 D2 电压为 4.7V ，大于 VBAT 的 4.2V， 故 MOS 管内部的二极管也不导通，此时VBAT 就不再给后面电路供电了，只通过 USB 供电。
② 实现一键开关机电路
按键实现开关机：当按键按下时，PMOS 导通开始供电，当按键松开 PMOS 截至不供电，那要怎么保持住 MOS 管 G端的电压呢实现一键开机呢？
PWR_EN 接单片机的引脚，通过单片机高低电平控制三极管接通与否，当按键按下时，VCC 有电，单片机开始工作运行程序将 PWR_EN 引脚置位高电平，三极管导通。
放开按键，单片机保持运行，这样就实现了一键开机操作。
开机之后再怎么实现一键关机呢？现在我们的单片机检测不到按键按下的状态。
SHUT_DOWN引脚接单片机的一个引脚，按键按下开机，SHUT_DOWN引脚检测到按键按下。
按键再次按下，SHUT_DOWN引脚检测到按键再次按下，就可以实现关机了。
2）单片机最小系统
- 单片机最小系统电路包括 BOOT 电路、复位电路、下载接口、供电电路。
- BOOT0 引脚接 GND 之后单片机一上电就会运行我们下载进去的程序。
- VDDA 是给单片机模拟器件（ADC）供电引脚，VDD 是给单片机数字电源的供电引脚。
3）ADC电压转换电路
- ADC 引脚只支持 0~3.3V 电压的输入，不能直接将VBAT（可能超过3.3V）直接接过来。
- 我们采用电阻分压的方式，BAT_ADC_EN 经过分压之后最大电压为 2.1V，VBAT4.2V。
- R16 是上拉电阻，R17 是限流电阻。
- 当电路板关机的时候如果不加 PMOS，锂电池会接电阻一直耗电，断电之后 PMOS 不接通， 避免过放。
4）NBIOT 模组串口电平转换电路
- NB 模组的串口电压为 1.8V，单片机的系统电压为 3.3V，实现通信必须进行电平转换。
- 当单片机的 TXD 为高电平时（3.3V），三极管的E极为 3.3V，B 极为 1.8V，三极管不导通。模组的 RXD 被上拉电阻上拉成高电平，故此时单片机发送高电平，模组接收为高电平。
- 当单片机的 TXD 发送低电平时（0V），三极管 E 极为 0V，B 极为 1.8 V，三极管导通。模组的 RXD 和 TXD 直连接，都为 0V（低电平），此时单片机发低电平，模组接收为低电平。
5）BC20 模组电路
6）SIM 卡物联网电路
7）项目整体原理图
2、原理图下载链接
1）PDF 格式
链接：https://pan.baidu.com/s/1BGQz7L04XPwBR3xKyptQMg?pwd=oald
提取码：oald
2）Altium Designer 格式
链接：https://pan.baidu.com/s/1D0AnsFHlAjxvL355ZUe-Ow?pwd=oald
提取码：oald
3）立创 eda 格式
链接：https://pan.baidu.com/s/1-qbmFcJq3dqdGbCxL_YmZQ?pwd=oald
提取码：oald
二、PCB
1、图示
2、工程下载链接
1）立创 eda 格式
链接：https://pan.baidu.com/s/1TBVdZX0XkEuBizLoK4FZdQ?pwd=oald
提取码：oald
2）Altium Designer 格式
链接：https://pan.baidu.com/s/1ctyMn7y-jCt2cmIG5eC6fQ?pwd=oald
提取码：oald
三、实物图
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