基于NB-IoT智能柜锁系统技术方案

本发明专利技术公开了基于NB‑IoT智能柜锁系统。主要包括单片机核心系统模块、NB‑IoT核心系统模块、主控板电源模块、温度监测模块、照明控制模块，以及柜锁控制模块、GPS定位模块和门磁检测模块电路。单片机核心系统模块包括单片机芯片外围电路、外部晶振电路、按键复位电路、下载电路、串口通信电路；NB‑IoT核心系统模块包括NB‑IoT外围电路、外置天线电路、VBAT输入端滤波电路、外部USIM卡座电路；柜锁控制模块包括工作指示灯电路、12V转3.3V电路、柜锁门把手状态监测电路、柜锁门把手控制电路。可以用于控制柜门开关，并实时监测柜门的状态进行异常上报。同时，能够获取柜锁的GPS信息为使用人员提供位置信息，以及检测柜锁内设备的温度，在夜间自动打开照明系统。

【技术实现步骤摘要】
基于NB-IoT智能柜锁系统
本专利技术属于电子通信领域，具体涉及一种基于NB-IoT智能柜锁系统。
技术介绍
随着现代智慧城市的发展，路灯、交通灯、宽带、电表大量增加，控制柜的数量也在大幅度的增加。但是控制柜上锁还是采用传统的钥匙锁。钥匙锁有许多不便之处，首先是容易出现维护人员忘记携带钥匙，而无法打开控制柜的情况。其次如果一个控制柜配备一把钥匙，会因为需要携带大量钥匙而增加维护人员的工作负担；如果为同一类型的控制柜配备同一把钥匙，则很容易被无关人员打开，存在安全隐患。同时，由于控制柜的分布并不集中，出现故障时，维护人员很难快速地定位到故障控制柜的位置，容易带来管理上的混乱。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术设计了基于NB-IoT智能柜锁系统。基于NB-IoT智能柜锁系统，包括主控板和锁控板。所述主控板包括单片机核心系统模块、门磁检测模块、温度监测模块、照明控制模块、NB-IoT核心系统模块、主控板电源模块。所述单片机核心系统模块包括单片机芯片外围电路、单片机外部晶振电路、单片机按键复位电路、单片机下载电路和单片机串口通信电路。单片机芯片外围电路包括单片机芯片U1，第四、第五、第六电容C4、C5、C6和接线底座P1。其中第四、第五、第六电容C4、C5、C6的一端连接到正3.3V电源，第四电容C4的另一端连接芯片U1的第23引脚，第五电容C5的另一端连接芯片U1的第35引脚，第六电容C6的另一端连接芯片U1的第47引脚；芯片U1的第8、20、23、35、44、47引脚连接到GND，第9、24、36、48引脚连接到正3.3V电源。接线底座P1第1、2、3、4引脚分别与芯片U1的第27、15、28、26引脚相连，第5引脚接正12V电源，第6引脚连接到GND。所述的单片机芯片U1的型号为STM32L151C8T6。所述单片机外部晶振电路包括第二电阻R2，第一晶振Y1和第二、第三电容C2、C3。其中第二电阻R2、第一晶振Y1和第二电容C2的一端与芯片U1的第5引脚相连；第二电阻R2、第一晶振Y1的另一端和第三电容C3的一端与芯片U1的第6引脚相连；第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端与GND相连。所述单片机按键复位电路包括第一电阻R1，第一电容C1和按键Key。第一电阻R1的一端与正3.3V电源相连，另一端接芯片U1的第7引脚、第一电容C1的一端和按键Key的一端；第一电容C1与按键Key的另一端连接到GND。所述单片机下载电路包括单排针SWD，其中单排针SWD的第1引脚连接正3.3V电源，单排针SWD的第2引脚接芯片U1的第37引脚，单排针SWD的第3引脚接芯片U1的第34引脚，单排针SWD的第4引脚接GND。所述单片机串口通信电路包含第十八、第十九电阻R18、R19，第二排针、第三排针J2、J3。第十八电阻R18的一端接芯片U1的第46引脚，第十九电阻R19的一端接芯片U1的第21引脚，第二、第三排针J2、J3的第1引脚与正3.3V电源连接、第4引脚连接到GND；第二排针J2的第2引脚、第3引脚分别与芯片U1的第29引脚、第30引脚相连。第三排针J3的第2引脚、第3引脚分别与芯片U1的第12引脚、第13引脚相连。所述门磁检测模块包括两线常开型门磁模块和底座J1；常开型门磁模块的两个引脚分别与底座J1的两个引脚相连，J1的两个引脚分别与芯片U1的第29、30引脚相连。所述温度监测模块包括一个温度传感器U5和第八电阻R8。传感器U5的第3引脚接正3.3V电源，第2引脚接芯片U1的第25引脚和第八电阻R8的一端；第八电阻R8的另一端接3.3V；传感器U5的第1引脚接GND。所述温度传感器U5的型号为DS18B20。所述照明控制模块包括第九、第十电阻R9、R10，发光二极管LED，三极管Q7，继电器M1，二极管D2和接线端子J5。第九、第十电阻R9、R10的一端接芯片U1的第43引脚，芯片U1其余引脚置空。第九电阻R9的另一端接三极管Q7的基极，第十电阻R10的另一端接发光二极管正极；发光二极管LED的负极接三极管Q7的发射极和GND。三极管Q7的集电极接继电器M1的第3引脚和二极管D2的正极。二极管D2的负极接继电器M1的第2引脚和正12V电源。接线端子J5的第1、2引脚分别与继电器M1的第4、第1引脚相连。接线端子J5的两个引脚连接接触器的其中一个控制线的两端，继电器通过控制这根接触器的控制线控制连接在接触器上的照明灯。所述NB-IoT核心系统模块包括NB-IoT外围电路、外置天线电路、VBAT输入端滤波电路和外部USIM卡座电路。所述NB-IoT外围电路包括NB-IoT芯片BC95-01，第二十电阻R20。芯片BC95-01的第2、43、47、48、51、52、54引脚与GND相连，第15引脚与芯片U1的第7引脚相连，第45引脚与第46引脚相连命名为VBAT端口，第29脚连接到第十八电阻R18的另一端，第30脚连接到第十九电阻R19的另一端。第二十电阻R20的一端连接VBAT，另一端连接芯片BC95-01的第29引脚。所述NB-IoT芯片BC95-01的型号为BC-95。所述外置天线电路包括ipex底座U7、第四电阻R4。第四电阻R4的一端与芯片BC95-01的第53引脚连接，另一端与底座U7的第3引脚连接。底座U7的第1、第2引脚连接到GND。所述VBAT输入端滤波电路包括稳压二极管D1、第七、第八、第九、第十电容C7、C8、C9、C10，其中稳压二极管D1的负极与第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10的一端连接到VBAT，稳压二极管D1的正极与第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10的另一端连接到GND。所述外部USIM卡座电路包括MicroSIM卡槽U3，集成TVS二极管芯片U4，第五、第六、第七电阻R5、R6、R7和第十一、第十二、第十三、第十四电容C11、C12、C13、C14。第十一电容C11的一端与芯片U4的第1引脚和卡槽U3的第1引脚相连，另一端与卡槽U3的第4引脚相连。第十二电容C12的一端与卡槽U3的第2引脚、芯片U4的第6引脚相连，另一端与GND相连。第十三电容C13的一端与卡槽U3的第3引脚、芯片U4的第5引脚相连，另一端与GND相连。第十四电容C14的一端与卡槽U3的第6引脚、芯片U4的第4引脚相连，另一端与GND相连。芯片U4的第2引脚与GND相连，第3引脚悬空。卡槽U3的第1引脚与芯片BC95-01的第38引脚相连，第2、3、6引脚分别连接到第六、七、五电阻R6、R7、R5的一端，第4引脚与芯片BC95-01的第42引脚相连，第5引脚悬空。第六、七、五电阻R6、R7、R5的另一端分别与芯片BC95-01的第39、41、40引脚相连。芯片BC95-01的其余引脚悬空。主控板电源模块包括稳压芯片U2，电容C1-1、C1-2、C1-3,电阻R1-1、R1-2、R1-5、R1-6，稳压二极管D3，第一电感L1，12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于NB-IoT智能柜锁系统，其特征在于：包括主控板和锁控板；/n所述主控板包括单片机核心系统模块、门磁检测模块、温度监测模块、照明控制模块、NB-IoT核心系统模块、主控板电源模块；/n所述单片机核心系统模块包括单片机芯片外围电路、单片机外部晶振电路、单片机按键复位电路、单片机下载电路和单片机串口通信电路；/n单片机芯片外围电路包括单片机芯片U1，第四、第五、第六电容C4、C5、C6和接线底座P1；芯片U1的型号为STM32L151C8T6；其中第四、第五、第六电容C4、C5、C6的一端连接到正3.3V电源，第四电容C4的另一端连接芯片U1的第23引脚，第五电容C5的另一端连接芯片U1的第35引脚，第六电容C6的另一端连接芯片U1的第47引脚；芯片U1的第8、20、23、35、44、47引脚连接到GND，第9、24、36、48引脚连接到正3.3V电源；接线底座P1第1、2、3、4引脚分别与芯片U1的第27、15、28、26引脚相连，第5引脚接正12V电源，第6引脚连接到GND；/n所述单片机外部晶振电路包括第二电阻R2，第一晶振Y1和第二、第三电容C2、C3；其中第二电阻R2、第一晶振Y1和第二电容C2的一端与芯片U1的第5引脚相连；第二电阻R2、第一晶振Y1的另一端和第三电容C3的一端与芯片U1的第6引脚相连；第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端与GND相连；/n所述单片机按键复位电路包括第一电阻R1，第一电容C1和按键Key；第一电阻R1的一端与正3.3V电源相连，另一端接芯片U1的第7引脚、第一电容C1的一端和按键Key的一端；第一电容C1与按键Key的另一端连接到GND；/n所述单片机下载电路包括单排针SWD，其中单排针SWD的第1引脚连接正3.3V电源，单排针SWD的第2引脚接芯片U1的第37引脚，单排针SWD的第3引脚接芯片U1的第34引脚，单排针SWD的第4引脚接GND；/n所述单片机串口通信电路包含第十八、第十九电阻R18、R19，第二排针、第三排针J2、J3；第十八电阻R18的一端接芯片U1的第46引脚，第十九电阻R19的一端接芯片U1的第21引脚，第二、第三排针J2、J3的第1引脚与正3.3V电源连接、第4引脚连接到GND；第二排针J2的第2引脚、第3引脚分别与芯片U1的第29引脚、第30引脚相连；第三排针J3的第2引脚、第3引脚分别与芯片U1的第12引脚、第13引脚相连；/n所述门磁检测模块包括两线常开型门磁模块和底座J1；常开型门磁模块的两个引脚分别与底座J1的两个引脚相连，J1的两个引脚分别与芯片U1的第29、30引脚相连；/n所述温度监测模块包括一个温度传感器U5和第八电阻R8；传感器U5的型号为DS18B20；传感器U5的第3引脚接正3.3V电源，第2引脚接芯片U1的第25引脚和第八电阻R8的一端；第八电阻R8的另一端接3.3V；传感器U5的第1引脚接GND；/n所述照明控制模块包括第九、第十电阻R9、R10，发光二极管LED，三极管Q7，继电器M1，二极管D2和接线端子J5；第九、第十电阻R9、R10的一端接芯片U1的第43引脚，芯片U1其余引脚置空；第九电阻R9的另一端接三极管Q7的基极，第十电阻R10的另一端接发光二极管正极；发光二极管LED的负极接三极管Q7的发射极和GND；三极管Q7的集电极接继电器M1的第3引脚和二极管D2的正极；二极管D2的负极接继电器M1的第2引脚和正12V电源；接线端子J5的第1、2引脚分别与继电器M1的第4、第1引脚相连；接线端子J5的两个引脚连接接触器的其中一个控制线的两端，继电器通过控制这根接触器的控制线控制连接在接触器上的照明灯；/n所述NB-IoT核心系统模块包括NB-IoT外围电路、外置天线电路、VBAT输入端滤波电路和外部USIM卡座电路；/n所述NB-IoT外围电路包括NB-IoT芯片BC95-01，第二十电阻R20；芯片BC95-01的型号为BC-95；芯片BC95-01的第2、43、47、48、51、52、54引脚与GND相连，第15引脚与芯片U1的第7引脚相连，第45引脚与第46引脚相连命名为VBAT端口，第29脚连接到第十八电阻R18的另一端，第30脚连接到第十九电阻R19的另一端；第二十电阻R20的一端连接VBAT，另一端连接芯片BC95-01的第29引脚；/n所述外置天线电路包括ipex底座U7、第四电阻R4；第四电阻R4的一端与芯片BC95-01的第53引脚连接，另一端与底座U7的第3引脚连接；底座U7的第1、第2引脚连接到GND；/n所述VBAT输入端滤波电路包括稳压二极管D1、第七、第八、第九、第十电容C7、C8、C9、C10，其中稳压二极管D1的负极与第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10的一端连接...

【技术特征摘要】
1.基于NB-IoT智能柜锁系统，其特征在于：包括主控板和锁控板；
所述主控板包括单片机核心系统模块、门磁检测模块、温度监测模块、照明控制模块、NB-IoT核心系统模块、主控板电源模块；
所述单片机核心系统模块包括单片机芯片外围电路、单片机外部晶振电路、单片机按键复位电路、单片机下载电路和单片机串口通信电路；
单片机芯片外围电路包括单片机芯片U1，第四、第五、第六电容C4、C5、C6和接线底座P1；芯片U1的型号为STM32L151C8T6；其中第四、第五、第六电容C4、C5、C6的一端连接到正3.3V电源，第四电容C4的另一端连接芯片U1的第23引脚，第五电容C5的另一端连接芯片U1的第35引脚，第六电容C6的另一端连接芯片U1的第47引脚；芯片U1的第8、20、23、35、44、47引脚连接到GND，第9、24、36、48引脚连接到正3.3V电源；接线底座P1第1、2、3、4引脚分别与芯片U1的第27、15、28、26引脚相连，第5引脚接正12V电源，第6引脚连接到GND；
所述单片机外部晶振电路包括第二电阻R2，第一晶振Y1和第二、第三电容C2、C3；其中第二电阻R2、第一晶振Y1和第二电容C2的一端与芯片U1的第5引脚相连；第二电阻R2、第一晶振Y1的另一端和第三电容C3的一端与芯片U1的第6引脚相连；第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端与GND相连；
所述单片机按键复位电路包括第一电阻R1，第一电容C1和按键Key；第一电阻R1的一端与正3.3V电源相连，另一端接芯片U1的第7引脚、第一电容C1的一端和按键Key的一端；第一电容C1与按键Key的另一端连接到GND；
所述单片机下载电路包括单排针SWD，其中单排针SWD的第1引脚连接正3.3V电源，单排针SWD的第2引脚接芯片U1的第37引脚，单排针SWD的第3引脚接芯片U1的第34引脚，单排针SWD的第4引脚接GND；
所述单片机串口通信电路包含第十八、第十九电阻R18、R19，第二排针、第三排针J2、J3；第十八电阻R18的一端接芯片U1的第46引脚，第十九电阻R19的一端接芯片U1的第21引脚，第二、第三排针J2、J3的第1引脚与正3.3V电源连接、第4引脚连接到GND；第二排针J2的第2引脚、第3引脚分别与芯片U1的第29引脚、第30引脚相连；第三排针J3的第2引脚、第3引脚分别与芯片U1的第12引脚、第13引脚相连；
所述门磁检测模块包括两线常开型门磁模块和底座J1；常开型门磁模块的两个引脚分别与底座J1的两个引脚相连，J1的两个引脚分别与芯片U1的第29、30引脚相连；
所述温度监测模块包括一个温度传感器U5和第八电阻R8；传感器U5的型号为DS18B20；传感器U5的第3引脚接正3.3V电源，第2引脚接芯片U1的第25引脚和第八电阻R8的一端；第八电阻R8的另一端接3.3V；传感器U5的第1引脚接GND；
所述照明控制模块包括第九、第十电阻R9、R10，发光二极管LED，三极管Q7，继电器M1，二极管D2和接线端子J5；第九、第十电阻R9、R10的一端接芯片U1的第43引脚，芯片U1其余引脚置空；第九电阻R9的另一端接三极管Q7的基极，第十电阻R10的另一端接发光二极管正极；发光二极管LED的负极接三极管Q7的发射极和GND；三极管Q7的集电极接继电器M1的第3引脚和二极管D2的正极；二极管D2的负极接继电器M1的第2引脚和正12V电源；接线端子J5的第1、2引脚分别与继电器M1的第4、第1引脚相连；接线端子J5的两个引脚连接接触器的其中一个控制线的两端，继电器通过控制这根接触器的控制线控制连接在接触器上的照明灯；
所述NB-IoT核心系统模块包括NB-IoT外围电路、外置天线电路、VBAT输入端滤波电路和外部USIM卡座电路；
所述NB-IoT外围电路包括NB-IoT芯片BC95-01，第二十电阻R20；芯片BC95-01的型号为BC-95；芯片BC95-01的第2、43、47、48、51、52、54引脚与GND相连，第15引脚与芯片U1的第7引脚相连，第45引脚与第46引脚相连命名为VBAT端口，第29脚连接到第十八电阻R18的另一端，第30脚连接到第十九电阻R19的另一端；第二十电阻R20的一端连接VBAT，另一端连接芯片BC95-01的第29引脚；
所述外置天线电路包括ipex底座U7、第四电阻R4；第四电阻R4的一端与芯片BC95-01的第53引脚连接，另一端与底座U7的第3引脚连接；底座U7的第1、第2引脚连接到GND；
所述VBAT输入端滤波电路包括稳压二极管D1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，周磊，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，嘉兴华炳物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33