STM32 NBIOT定位实战：基于单片机的应用

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

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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

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三、实物图