08讲 | 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 实战开发板。

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。

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

• 当USB-5V不供电时，PMOS管G端电压为0，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，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0.7伏以上或者1V以上），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VCC= VBAT，此时通过VBAT给后面的电路供电
• 当接入USB时5V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2电压为4.7V大于VBAT电压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给供电

• 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2G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、复位电洛、下载接口、电源引脚BOOT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引脚是给单片机模拟器件（ADC）的电源供电引脚，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的输入不能直接将VBAT（可能超过3.3V）直接接入过来，我们用电阻分压的方式，BAT_ADC_EN经过分压之后最大电压为（2.1V，VBAT4.2V）。R16上拉电阻，R17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，接个PMOS避免过放，断电之后PMOS不接通。

4）NBIOT 模组串口电平转换电路

• NB模组的串口电压域为1.8V，而单片机的系统电压为3.3V，要想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（OV），三极管E极为OV，B极为1.8V，三极管导通，模组的RXD和TXD直连接都为OV低电平，故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