基于BC95的智能井蓋無(wú)線通信模塊的電路設(shè)計(jì)

馬薪顯

摘 要：在地下井的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，通過(guò)無(wú)線通信模塊對(duì)井蓋的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行傳輸。將采集到的有用信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，進(jìn)而了解到井下的情況，避免了有線技術(shù)的不足。文章基于BC95設(shè)計(jì)了一個(gè)無(wú)線通信模塊電路，外圍電路簡(jiǎn)單，制作容易。

關(guān)鍵詞：BC95;無(wú)線;監(jiān)控

井下安全對(duì)城市的發(fā)展有著重要的意義，通過(guò)無(wú)線技術(shù)來(lái)對(duì)井下的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，會(huì)給人們減少不必要的麻煩，要選擇合適的通信模塊以保證通信的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，本文制作的無(wú)線通信模塊由BC95及其外圍元件組成，比市場(chǎng)上傳統(tǒng)的通信模塊好很多，具有很高的準(zhǔn)確性及良好的穩(wěn)定性。

1? ? BC95模塊介紹

BC95模塊的前身是Boudical20，是由華為研發(fā)的第一款NB-IOT網(wǎng)絡(luò)芯片，移遠(yuǎn)基于Boudical20開(kāi)發(fā)了BC95模塊，它是一款高新能、低功耗的nb-iot無(wú)線通信模塊，支持IP/UDP/COAP3種協(xié)議，在省電模式下工作電流僅為5 uA，體積小，尺寸僅為23.6 mm×19.9 mm×2.2 mm，模塊重1.6 g，與本系統(tǒng)的工作環(huán)境相符，能幫助客戶(hù)有效減小產(chǎn)品尺寸，優(yōu)化成本。接口豐富，包括射頻接口、UART接口，可以與STM32進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，本文設(shè)計(jì)的BC95模塊在地下井的通信過(guò)程中，主要具有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）LCC封裝，適合大批量生產(chǎn)，本次設(shè)計(jì)是針對(duì)井蓋，因此，終端數(shù)量大，為以后批量生產(chǎn)提供便利條件。

（2）豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持物聯(lián)網(wǎng)的大部分協(xié)議，兼容性好，支持IPV4/IPV6/UDP/COAP協(xié)議。

（3）工作溫度范圍超寬，工作溫度為-40～85 ℃，可以適用于井蓋下各種惡劣環(huán)境。

（4）有豐富的AT指令，方便程序的編寫(xiě)。

（5）巨鏈接，BC95最大支持用戶(hù)數(shù)可達(dá)100 000個(gè)。

除上述優(yōu)點(diǎn)外，BC95內(nèi)部具有flash和SRAM存儲(chǔ)器，防止斷電后信息丟失，串口可以傳送和傳輸數(shù)據(jù)，波特率為9 600 bps，軟件升級(jí)后，波特率可達(dá)115 200 bps。其供電電壓范圍在3.1～4.2 V，典型電壓為3.6 V。模塊有一個(gè)10位的模數(shù)轉(zhuǎn)化接口，進(jìn)而觀察網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，提高了模塊網(wǎng)絡(luò)連接的成功率。

2? ? 硬件電路設(shè)計(jì)原理

圖1為BC95通信模塊的硬件電路設(shè)計(jì)原理圖，SMDA為本次設(shè)計(jì)用到的天線，模塊的15引腳為復(fù)位，通過(guò)三極管和單片機(jī)相連，用于控制模塊的工作和斷開(kāi)模式，模塊的18引腳通過(guò)三極管連接發(fā)光二極管，以便直觀地觀察模塊的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、NETLIGHT燈的狀態(tài)與模塊工作狀態(tài)。當(dāng)NETLIGHT狀態(tài)模塊工作狀態(tài)持續(xù)低電平（燈滅）時(shí)，模塊沒(méi)有運(yùn)行或模塊未注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)NETLIGHT狀態(tài)模塊工作狀態(tài)為高電平（燈亮）時(shí)，模塊注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)。29、30引腳和單片機(jī)的串口相連用于和單片機(jī)進(jìn)行通信，引腳38、39、40、41用來(lái)外接USIM卡，引腳46VBAT和引腳GND分別連接電源的正負(fù)極，用于模塊的供電，引腳53RF_ANT與射頻天線模塊相連，用于發(fā)射采集模塊的信息和接受監(jiān)控平臺(tái)下發(fā)的指令。

3? ? 組裝與調(diào)試

（1）能看懂硬件電路原理圖。根據(jù)原理圖列出元器件清單。

（2）元件識(shí)別與檢測(cè)。用萬(wàn)用表檢測(cè)元件的好壞，對(duì)損壞的元件及時(shí)進(jìn)行更換。

（3）元件的組裝。將測(cè)試完的元器件按照電路原理圖，安插在相應(yīng)的位置上。特別注意有極性元件不能插反，如三極管和集成電路。BC95在焊接過(guò)程中要用到熱風(fēng)槍?zhuān)⒁庠诤附訒r(shí)不要把不相連的點(diǎn)連接，焊接時(shí)烙鐵的溫度不要太高，焊接的時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免焊盤(pán)脫落和在焊接時(shí)就把器件燒壞。

（4）電路的調(diào)試。在焊接之后要對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)，看有沒(méi)有斷路和短路的，要是有需要對(duì)電路進(jìn)行修改。然后進(jìn)行通電，此時(shí)電源指示燈LED發(fā)光，對(duì)焊接好的BC95模塊進(jìn)行通電測(cè)試，觀察NETLIGHT狀態(tài)指示燈是否工作正常，如不正常需要檢查電路連接是否正確。

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