基于BC95的智能井蓋無線通信模塊的電路設計

馬薪顯

摘 要：在地下井的監測過程中，通過無線通信模塊對井蓋的監測信息進行傳輸。將采集到的有用信號傳輸到監控平臺，進而了解到井下的情況，避免了有線技術的不足。文章基于BC95設計了一個無線通信模塊電路，外圍電路簡單，制作容易。

關鍵詞：BC95;無線;監控

井下安全對城市的發展有著重要的意義，通過無線技術來對井下的信息進行監測，會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確性及穩定性，本文制作的無線通信模塊由BC95及其外圍元件組成，比市場上傳統的通信模塊好很多，具有很高的準確性及良好的穩定性。

1? ? BC95模塊介紹

BC95模塊的前身是Boudical20，是由華為研發的第一款NB-IOT網絡芯片，移遠基于Boudical20開發了BC95模塊，它是一款高新能、低功耗的nb-iot無線通信模塊，支持IP/UDP/COAP3種協議，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，與本系統的工作環境相符，能幫助客戶有效減小產品尺寸，優化成本。接口豐富，包括射頻接口、UART接口，可以與STM32進行數據通信，本文設計的BC95模塊在地下井的通信過程中，主要具有以下5個優點：

（1）LCC封裝，適合大批量生產，本次設計是針對井蓋，因此，終端數量大，為以后批量生產提供便利條件。

（2）豐富的網絡協議，支持物聯網的大部分協議，兼容性好，支持IPV4/IPV6/UDP/COAP協議。

（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境。

（4）有豐富的AT指令，方便程序的編寫。

（5）巨鏈接，BC95最大支持用戶數可達100 000個。

除上述優點外，BC95內部具有flash和SRAM存儲器，防止斷電后信息丟失，串口可以傳送和傳輸數據，波特率為9 600 bps，軟件升級后，波特率可達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10位的模數轉化接口，進而觀察網絡連接狀態，提高了模塊網絡連接的成功率。

2? ? 硬件電路設計原理

圖1為BC95通信模塊的硬件電路設計原理圖，SMDA為本次設計用到的天線，模塊的15引腳為復位，通過三極管和單片機相連，用于控制模塊的工作和斷開模式，模塊的18引腳通過三極管連接發光二極管，以便直觀地觀察模塊的網絡狀態、NETLIGHT燈的狀態與模塊工作狀態。當NETLIGHT狀態模塊工作狀態持續低電平（燈滅）時，模塊沒有運行或模塊未注冊網絡，當NETLIGHT狀態模塊工作狀態為高電平（燈亮）時，模塊注冊到網絡。29、30引腳和單片機的串口相連用于和單片機進行通信，引腳38、39、40、41用來外接USIM卡，引腳46VBAT和引腳GND分別連接電源的正負極，用于模塊的供電，引腳53RF_ANT與射頻天線模塊相連，用于發射采集模塊的信息和接受監控平臺下發的指令。

3? ? 組裝與調試

（1）能看懂硬件電路原理圖。根據原理圖列出元器件清單。

（2）元件識別與檢測。用萬用表檢測元件的好壞，對損壞的元件及時進行更換。

（3）元件的組裝。將測試完的元器件按照電路原理圖，安插在相應的位置上。特別注意有極性元件不能插反，如三極管和集成電路。BC95在焊接過程中要用到熱風槍，注意在焊接時不要把不相連的點連接，焊接時烙鐵的溫度不要太高，焊接的時間不要太長，以免焊盤脫落和在焊接時就把器件燒壞。

（4）電路的調試。在焊接之后要對電路進行檢測，看有沒有斷路和短路的，要是有需要對電路進行修改。然后進行通電，此時電源指示燈LED發光，對焊接好的BC95模塊進行通電測試，觀察NETLIGHT狀態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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