[发明专利]基于NB-IoT的智能可穿戴设备

权利要求书

1.基于NB-IoT的智能可穿戴设备，其特征在于：包括电源模块、串口通信电路模块、电源状态信号监测电路模块、电池充电电路模块、灯带指示电路模块、GPS定位模块、定位信息发送模块、USIM卡连接电信云平台模块；具体内容如下：

一、电源模块的设计：

电源模块是为整个设备进行供电的，模拟电源部分由ESD9L5.0ST5G静电保护模块，输入滤波网络、AMS1117-3.3稳压模块、输出滤波网络构成；

该模块中板外3.7V锂电池作为输入滤波网络的输入，且与ESD9L5.0ST5G静电保护模块相连，输入滤波网络的输出作为稳压模块的输入，稳压模块的输出作为输出滤波网络的输入，最后输出滤波网络的输出电压为稳定的+3.3V电压，最终作为其他模块的供电输入，与BC20芯片的VBAT引脚相连；

通过AMS117-3.3为该系统中的其它模块提供+3.3V电压信号；输入滤波网络的输出为其他模块提供稳定的电压；

二、串口通信电路模块：

留出两个串口：调试串口和固件升级串口；调试串口和固件升级串口都通过TXS0108电平转换模块与BC20芯片相连；TXS0108电平转换模块是8位双向电压电平转换器，把+3.3V电压域转换到+1.8V电压域，这里只使用其中的5位，分别是A1-A5和对应的B1-B5；VCCA引脚和OE引脚与BC20芯片上的VDD_EXT引脚相连，A1引脚与BC20芯片上的TXD_DBG引脚相连，A2引脚与BC20芯片上的RXD_DBG引脚相连，VCCB引脚与固件升级串口的P1引脚相连，GND引脚与固件升级串口的P2引脚相连，B1引脚与固件升级串口的P3引脚相连，B2引脚与固件升级串口的P4引脚相连，通过该串口可实现对BC20芯片的固件和用户程序烧写；A3引脚与BC20芯片上的TXD_AUX引脚相连，A4引脚与BC20芯片上的RXD_AUX引脚相连，A5引脚与BC20芯片上的TXD_GNSS引脚相连，B3引脚与固件升级串口的P5引脚相连，B4引脚与固件升级串口的P6引脚相连，B5引脚与固件升级串口的P7引脚相连，完成与上位机数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的智能可穿戴设备，其特征在于：

三、电源状态信号监测电路模块：

锂电池的电压下降到3V时说明电池的电量不足需要及时充电，设计电路当电池电压低于3V时，指示灯点亮，提示用户及时进行充电；本电路设计采用微功耗的电压检测器HT7030，该芯片有三个引脚，包括VIN、VOUT和GND，VIN是电池电压输入引脚，VOUT为输出引脚连接指示灯，其检测电压为3V，当电池电压高于3V时LED指示灯不亮，当电池电压低于3V时LED指示灯点亮，从而完成电源状态信号的监测工作。

3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的智能可穿戴设备，其特征在于：

四、电池充电电路模块：

充电电路使用的是TP4056芯片，它是一款单节锂电池恒流恒压线性充电控制芯片，TP4056充电截止电压为4.2V，充电电流可通过外部电阻进行设置，当充电电流降至设定值的1/10时，自动结束充电过程；VCC引脚与Micro USB充电接口相连，BAT引脚与3.7V锂电池相连，PROG引脚与充电电流控制电阻相连来设置最大充电电流，CHRG引脚与充电状态指示灯电路相连，以指示正在充电，STDBY引脚与充电完成指示灯电路相连，以指示充电完成；输入电压被移掉后，自动进入超低功耗待机，待机电流降至1uA以下。

4.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的智能可穿戴设备，其特征在于：

五、GPS定位模块：

选用W3011A芯片，满足频率为1575.42±1.023MHz，驻波比小于2(Typ.)，天线增益大于0dBi；GPS电路中预留Π型匹配电路，用于天线阻抗的调节，走线阻抗匹配为50Ω；BC20芯片上的GNSS_ANT引脚与GPS芯片的FEED引脚相连，该引脚是天线的馈点，将定位信号传送到BC20芯片中；BC20芯片上的GND引脚与GPS芯片的GND引脚相连；由此GPS定位模块获取该设备的坐标信息和时间信息。