具有保护电路的SIM卡自动检测装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术，尤其涉及一种具有保护电路的SIM卡自动检测装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，SIM卡在我们生活中的用途更加广泛，不仅仅局限于方便人们交流沟通，SIM卡在其他智能化检测、监控等需要信息交互的领域的使用，实现了对控制设备的远程监控，方便工作人员对设备的远程监控并及时了解故障信息；现今需要一种能够检测SIM卡信息的设备，在SIM卡投入运用前对SIM卡进行全方面的检测，不仅方便对投入工作的SIM卡信息进行记录储存，提高了工作效率，还杜绝因为SIM卡出现问题不能及时、准确的传递信息导致监测失效，不能及时排除工作故障。

由专利号为2015108522466的专利《用电现场采集SIM卡检测系统》提出了当SIM卡测试模块数量为若干个时，令每个SIM卡测试模块与总线相连，通过总线数据通讯协议的并发操作，链接SIM卡测试模块，从而实现了对SIM卡的检测；该发明的SIM测试模块包括中央处理模块、GPRS通讯模块、通讯接口和SIM卡插口：但仍存在以下缺点：1、需要人工下达检测指令才能够进行检测，不够智能化，工作效率低；2、未设有保护电路，在工作环境恶劣的情况下不能可靠稳定的工作，出现故障时易烧坏通讯模块；3、多个测试模块进行检测时出现故障时不能快速排查是哪个无线通讯装置出现错误。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种设有保护电路，能够保证通讯的稳定性和准确性且结构简单的SIM卡检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有保护电路的SIM卡自动检测装置，包括供电模块、微控制模块、无线通讯模块和SIM卡接口模块；

所述微控制模块为STM32F207VET6芯片U1；所述STM32F207VET6芯片U1的电源输入端与供电模块相连；

所述无线通讯模块包括G620通讯模块U2，以及均与G620通讯模块U2相连的电平转换电路Ⅰ、电平转换电路Ⅱ和电流保护电路；

所述电流保护电路包括热敏电阻RT1以及4个电容；所述热敏电阻RT1一端与供电模块相连，另一端通过4个相并联的电容与G620通讯模块U2的BATT相连；

所述G620通讯模块U2的TXD_N和RXD_N分别与STM32F207VET6芯片U1的TXD和RXD一一对应的连接；所述G620通讯模块U2的POWER_ON通过电平转换电路Ⅰ与STM32F207VET6芯片U1的PA8相连，RSET_N通过电平转换电路Ⅱ与STM32F207VET6芯片U1的PC9相连；所述G620通讯模块U2的SIM_RES、SIM_VCC、SIM_DATE和SIM_CLK与SIM卡接口模块相连。

作为本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的改进：

所述电平转换电路Ⅰ由三极管Q1、三极管Q2、R1和R2构成；所述R1一端与STM32F207VET6芯片U1的PA8相连，另一端与三极管Q1的基极相连；所述R2的一端通过热敏电阻RT1与供电模块相连，另一端分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极与G620通讯模块U2的POWER_ON相连；所述三极管Q1和三极管Q2的发射极均接地；

所述电平转换电路Ⅱ由三极管Q3、三极管Q4、R3和R4构成；所述R3一端和STM32F207VET6芯片U1的PC9相连，另一端与三极管Q3的基极相连；所述R4的一端通过热敏电阻RT1与供电模块相连，另一端分别与三极管Q3的集电极和三极管Q4的基极相连，三极管Q4的集电极与G620通讯模块U2的RSET_N相连；所述三极管Q3和三极管Q4的发射极均接地；

所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4均为NPN型三极管。

作为本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的进一步改进：

所述SIM卡接口模块为SIM卡卡座U3；所述SIM卡卡座U3的RES、VCC、IO和CLK分别与G620通讯模块U2的SIM_RES、SIM_VCC、SIM_DATE和SIM_CLK一一对应的相连。

作为本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的进一步改进：

所述SIM卡卡座U3的CD分别与STM32F207VET6芯片U1的PE0和供电模块相连。

作为本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的进一步改进：

所述无线通讯模块还包括信号指示电路，所述信号指示电路包括R5、R6、LED2、三极管Q5和C3；所述R6的一端通过热敏电阻RT1与与供电模块相连，另一端通过并联的LED2和C3与三极管Q5的集电极相连；所述三极管Q5的基极通过R5与G620通讯模块U2的LPG相连，三极管Q5发射极接地；所述三极管Q5为NPN型三极管。

作为本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的进一步改进：

所述无线通讯模块还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括R7以及相并联的LED1和C4；所述相并联的LED1和C4一端均通过R7与供电模块相连，另一端均接地。

与现有技术相比，本实用新型的技术优势在于：

1、本实用新型能够自动检测SIM卡接口模块内是否装有SIM卡，且无线通讯模块自动与SIM卡建立通讯开始检测工作，提高了工作效率。

2、本实用新型设有保护无线通讯模块的电路，在发生故障时能够避免无线通讯模块受到损害，提高效率的同时保证了通讯的稳定性和准确性。

3、本实用新型中每个无线通讯模块都设有电源指示灯和信号指示灯，发生故障时方便操作人员快速排查。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的模块示意图；

图2为图1中的微控制模块2、无线通讯模块3和SIM卡接口模块4的连接示意图；

图3为图1中的微控制模块2、SIM卡接口模块4和无线通讯模块3的连接示意图；

图4为图1中的无线通讯模块3的电路示意图；

图5为图1中的SIM卡接口模块4的电路示意图；

图6为图1中的保护电路的SIM卡自动检测装置的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此。

实施例1、

具有保护电路的SIM卡自动检测装置，如图1-6所示，包括供电模块1、微控制模块2、无线通讯模块3和SIM卡接口模块4；供电模块1、无线通讯模块3和SIM卡接口模块4依次相连，微控制模块2分别与供电模块1、无线通讯模块3和SIM卡接口模块4相连(为保持图面的整洁，供电模块1与其他模块之间的连线在图1中进行省略)；供电模块1给微控制模块2提供系统电源SYS_+3.3V，给无线通讯模块3提供工作电源VGPRS+4V。本实用新型中微控制模块2最多能够连接4个无线通讯模块3，每个无线通讯模块3均连有一个SIM卡接口模块4，由于4个无线通讯模块3的工作内若均相同，因此本说明书中仅详述一个无线通讯模块3工作原理。

微控制模块2采用ST公司的STM32F207VET6芯片U1，该芯片设有5路UART接口，4路分别连接4个无线通讯模块3，1路设置参数；STM32F207VET6芯片U1还设有以太网接口和串口接口，本实施例中串口接口采用485接口，实现STM32F207VET6芯片U1与以太网电路和485电路的相连，即，STM32F207VET6芯片U1能够将检测结果通过以太网接口或串口接口发送至电脑，该电脑为普通电脑；STM32F207VET6芯片U1的4路UART接口与4个无线通讯模块3的连接方式均相同，因此本实用新型仅详述其中一路UART接口与无线通讯模块3的具体连接方式，该UART接口由STM32F207VET6芯片U1的数据接收脚RXD和数据发送脚TXD构成，本实施例中STM32F207VET6芯片U1通过PA9(数据发送脚TXD)和PA10(数据发送脚TXD)与无线通讯模块3相连；STM32F207VET6芯片U1的电源输入端与供电模块1提供的系统电源SYS_+3.3V相连，接地端接地；STM32F207VET6芯片U1的PE0(IO口)与SIM卡接口模块4相连，STM32F207VET6芯片U1的PA8和PC9与无线通讯模块3相连。

如图4所示，每个无线通讯模块3都包括G620通讯模块U2，以及均与G620通讯模块U2相连的电平转换电路Ⅰ、电平转换电路Ⅱ、信号指示电路、电流保护电路和电源指示电路。

电流保护电路包括热敏电阻RT1以及4个电容；热敏电阻RT1为MSMD020热敏电阻RT1，该热敏电阻RT1的一端与供电模块1提供的工作电源VGPRS+4V相连，另一端通过四个并联的电容与G620通讯模块U2的BATT相连。由于G620通讯模块U2在本装置中仅用于数据传输的功能，且G620通讯模块U2数据传输电流峰值为370mA，因此采用I_trip为400mA的MSMD020热敏电阻RT1，从而能够保护G620通讯模块U2在具有保护电路的SIM卡自动检测装置出现故障时不受损害。图4中所示的VGPRSA+4V表示VGPRS+4V通过热敏电阻RT1后实际向G620通讯模块U2所提供的保护电压；上述四个相并联的电容分别为C1、C2、E1和E2；C1与C2为铝电解电容，能够保证G620通讯模块U2在数据发送过程中电源的稳定；E1为贴片电容，用于滤除由时钟、数字信号导致的噪声；E2为贴片电容，用做滤除GSM通讯频段中所带来的杂波。电流保护电路不仅保护G620通讯模块U2不会因为出现故障产生过流而损坏，还能够提高G620通讯模块U2通讯的稳定性和准确性。

G620通讯模块U2支持GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz四频，体积小、功耗低，EMC性能优越，内置TCP/IP协议栈，GPRS数据连接可靠，可适应高温高湿、电磁干扰等恶劣的工作环境。如图4所示，G620通讯模块U2的模块数据接收脚TXD_N通过R8与STM32F207VET6芯片U1的数据发送脚TXD相连，G620通讯模块U2的模块数据发送脚RXD_N通过R8与STM32F207VET6芯片U1的数据接收脚RXD相连；G620通讯模块U2的POWER_ON通过电平转换电路Ⅰ与STM32F207VET6芯片U1的PA8(即，图4中所示的MK1_ON/OFF)相连，RESET_N通过电平转换电路Ⅱ与STM32F207VET6芯片U1的PC9(即，图4中所示的MK1_RES)相连。

电平转换电路Ⅰ由三极管Q1、三极管Q2、R1和R2构成，其中R1一端和STM32F207VET6芯片U1的PA8相连，另一端与三极管Q1的基极相连；R2的一端输入电压VGPRSA+4V(即通过热敏电阻RT1与供电模块1的工作电源VGPRS+4V相连)，另一端分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极与G620通讯模块U2的POWER_ON相连，三极管Q1和三极管Q2的发射极均接地；本实施例中还设有用于滤波的C7，G620通讯模块U2的POWER_ON和三极管Q2集电极均通过C7接地。同样的电平转换电路Ⅱ由三极管Q3、三极管Q4、R3和R4构成，R3一端和STM32F207VET6芯片U1的PC9相连，另一端与三极管Q3的基极相连；R4的一端输入电压VGPRSA+4V(即，通过热敏电阻RT1与供电模块1的工作电源VGPRS+4V相连)，另一端分别与三极管Q3的集电极和三极管Q4的基极相连，三极管Q4的集电极与G620通讯模块U2的RESET_N相连，三极管Q3和三极管Q4的发射极均接地；本实施例中还设有用于滤波的C6，G620通讯模块U2的RESET_N和三极管Q4集电极通过C6接地。上述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4均为信号为MMBT3904的NPN型三极管；由于电平转换电路Ⅰ和电平转换电路Ⅱ工作原理相同，因此本说明书中仅表述电平转换电路Ⅰ的工作原理，具体工作原理如下：

当STM32F207VET6芯片U1的PA8输出低电平通过R1至三极管Q1的基极时，三极管Q1不导通，此时供电模块1输出的4V电压依次通过热敏电阻RT1和R4至三极管Q2的基极，三极管Q2导通，此时三极管Q2的集电极相当于接地，与三极管Q2集电极相连的G620通讯模块U2的POWER_ON处为低电平；当STM32F207VET6芯片U1的PA8输出高电平通过R1至三极管Q1的基极时，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极相当于接地，三极管Q2不导通，此时，与三极管Q2集电极相连的G620通讯模块U2的POWER_ON处为高电平。

当G620通讯模块U2处于关机状态下，内部电源处理单元(PMU)工作于低功耗状态，只有实时时钟(RTC)在工作，当POWER_ON保持低电平且持续超过800ms时，G620通讯模块U2将开机，本实施例中，由于G620通讯模块U2上电后为常态为高电平，因此当拉低时间超过800ms即可开机。当G620通讯模块U2处于开机状态下时，常态为高电平，当把POWER_ON拉低超过3s后G620通讯模块U2将会关机，此关机会逐步关掉所有应用接口并注销网络，应用接口包括相连的STM32F207VET6芯片U1和SIM卡接口模块4等接口。RESET_N上电后常态是高电平，当外部拉低RESET_N时，G620通讯模块U2将复位。

G620通讯模块U2的通讯接口SIM_RES、SIM_VCC、SIM_DATE和SIM_CLK与SIM卡接口模块4连接，实现G620通讯模块U2与SIM卡接口模块4中的SIM卡互相通讯，进行SIM卡检测；其中SIM_VCC与SIM卡接口模块4相连，为SIM卡接口模块4供电，本实施例中还设有用于滤波的C5，SIM_VCC和SIM卡接口模块4均通过C5接地。

信号指示电路包括R5、R6、LED2、三极管Q5和C3。相并联的LED2和C3的一端依次通过R6和热敏电阻RT1后与供电模块1的工作电源VGPRS+4V相连，另一端与三极管Q5的集电极相连；三极管Q5的基极通过R5与G620通讯模块U2的LPG相连，三极管Q5的发射极接地。本实施例中三极管Q5为信号为为MMBT3904的NPN型三极管，信号指示电路的工作原理为，当G620通讯模块U2工作时LPG持续输出高电平，三极管Q5导通，LED2常亮；当G620通讯模块U2有数据收发时LPG将输出一个方波，此时由于三极管Q5的导通与关断频率与该方波频率相同，LED2闪烁。操作人员能够根据LED2判断G620通讯模块U2的工作状态，方便了操作人员的工作，以及发生故障时进行排查。

电源指示电路包括R7、LED1和C4。相并联C6和LED1的一端通过R7与供电模块1提供的工作电源VGPRS+4V相连，另一端接地，G620通讯模块U2上电的LED1保持常亮，方便操作人员在由于过流导致G620通讯模块U2不能正常工作时及时排除故障。

SIM卡接口模块4与G620通讯模块U2一一对应相连，本说明书中仅详述一个SIM卡接口模块4的连接方式及工作内容；SIM卡接口模块4采用SIM卡卡座U3，SIM卡卡座U3可以根据需求选用不同尺寸的卡座，如，SIM卡大卡插座(Smart Card Acceptor)、SIM卡插座(SIM Card Connector)、Micro SIM卡插座(Micro SIM Card Connector)；如图5所示，SIM卡卡座U3的RES、VCC、IO和CLK分别与G620通讯模块U2的SIM_RES、SIM_VCC、SIM_DATE(即，图5中所示的SIM_IO)和SIM_CLK一一对应相连。本实施例中，为优化G620通讯模块U2与SIM卡通讯的稳定性和准确性，G620通讯模块U2的SIM_CLK与SIM卡卡座U3的CLK均通过C9接地，G620通讯模块U2的SIM_RES与SIM卡卡座U3的RES均通过C10接地，G620通讯模块U2的SIM_DATE(即，图5中所示的SIM_IO)与SIM卡卡座U3的IO均通过C8接地；G620通讯模块U2的SIM_VCC与SIM卡卡座U3的VCC均通过C11接地，其中G620通讯模块U2的SIM_DATE(即，图5中所示的SIM_IO)、SIM卡卡座U3的IO和C8均通过R11与G620通讯模块U2的SIM_VCC、SIM卡卡座U3的VCC和C11相连。

SIM卡卡座U3的CD与STM32F207VET6芯片U1的IO口相连，本实施例中SIM卡卡座U3的CD与STM32F207VET6芯片U1的PE0(即，图5中所示的SIM_INSERT_1)相连。当没有SIM卡插入时，SIM卡卡座U3的CD内部接地，当有SIM卡插入后，CD脚不再接地，由于CD是无源信号，需要外部上拉，因此本实施例中SIM卡卡座U3的CD和STM32F207VET6芯片U1的PE0(即，图5中所示的SIM_INSERT_1)均通过R10与供电模块1提供的系统电源SYS_+3.3V相连；当SIM卡卡座U3内未插入SIM卡，CD接地，STM32F207VET6芯片U1的PE0处为低电平，当SIM卡卡座U3内插入SIM卡，CD不再接地，STM32F207VET6芯片U1的PE0处为高电平，STM32F207VET6芯片U1通过PE0处的电平判断SIM卡的插入状态。

由于G620通讯模块U2支持1.8V和2.85V电平的SIM卡自动识别，当本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置开机后，G620通讯模块U2的SIM_VCC向SIM卡卡座U3上的VCC输出1.8V电压来与SIM卡建立通讯。如果通讯不成功，G620通讯模块U2的SIM_VCC会再次输出2.85V电压，并和SIM卡建立通讯。G620通讯模块U2的SIM_RES可通过SIM卡卡座U3的RES使其初始化；G620通讯模块U2的SIM_DATE与SIM卡卡座U3的IO之间相互通讯，实现对SIM卡的检测工作；检测工作包括对SIM卡是否损坏，是否欠费，是否已开通GPRS数据通讯业务以及是否绑定IP地址等情况，还包括读取ICCID号等信息，便于记录、统计和管理。

如图6所示，本实用新型具有保护电路的SIM卡自动检测装置的工作过程包括如下步骤：

1、上电：检测SIM卡卡座U3内SIM卡放置情况；

STM32F207VET6芯片U1和G620通讯模块U2上电，此时电源指示灯LED1常亮。当该装置发生故障时，操作人员可根据电源指示灯迅速排查。

上电后STM32F207VET6芯片U1通过所检测的PE0的电平从而判断SIM卡接口模块4上是否插入SIM卡。G620通讯模块U2上电后处于初始状态(未启动)，当STM32F207VET6芯片U1检测到SIM卡后使G620通讯模块U2开机，即，检测到PE0处为高电平时令G620通讯模块U2开机。

2、启动通讯：微控制模块2检测到SIM卡后启动并初始化无线通讯模块3。

STM32F207VET6芯片U1的PA8通过电平转换电路Ⅰ使G620通讯模块U2的PA8POWER_ON保持低电平且持续超过800ms，从而令G620通讯模块U2开机；G620通讯模块U2上电后，之后STM32F207VET6芯片U1的PC9拉低G620通讯模块U2中RESET_N的电平，使G620通讯模块U2初始化。

此时信号指示灯LED2常亮，如出现故障时操作人员可以根据信号指示灯快速排查出现故障的G620通讯模块U2。

3、建立通讯：G620通讯模块U2与SIM卡建立通讯。

G620通讯模块U2的SIM_VCC向SIM卡卡座U3的VCC输出1.8V电压来与SIM卡建立通讯，如果通讯不成功，G620通讯模块U2的SIM_VCC会再次输出2.85V电压与SIM卡建立通讯，通讯成功后对SIM卡进行检测。

如未成功建立通讯，G620通讯模块U2通过SIM_RES控制SIM卡卡座U3上的RES，使SIM卡卡座U3复位后再次尝试通讯，重复建立通讯3次仍不成功则视为通讯失败。通讯失败后G620通讯模块U2的RXD_N将通讯状态传输至STM32F207VET6芯片U1。

4、检测：G620通讯模块U2对SIM卡进行检测检测；

G620通讯模块U2与SIM卡通讯成功时，STM32F207VET6芯片U1的TXD向G620通讯模块U2发送检测指令，G620通讯模块U2的SIM_DATE与SIM卡卡座U3上的IO进行通讯检测，并将结果上传至STM32F207VET6芯片U1；G620通讯模块U2在数据收发过程中由LED2闪烁表示；

5、结果反馈：STM32F207VET6芯片U1上传SIM卡检测结果，并当SIM卡拔出时复位G620通讯模块U2。重复步骤1-5，或结束检测工作。

STM32F207VET6芯片U1的RXD接收G620通讯模块U2传输的通讯状态；如通讯失败，STM32F207VET6芯片U1将通讯失败的情况进行记录并储存，并通过以太网接口或485接口发送至电脑从而反馈给工作人员；如通讯成功，STM32F207VET6芯片U1将SIM卡检测结果通过以太网接口或485接口发送至电脑；

当STM32F207VET6芯片U1的PE0处为低电平时，即，表示拔出已检测完的SIM卡，此时STM32F207VET6芯片U1的PC9通过电平转换电路Ⅱ拉低G620通讯模块U2中RESET_N的电平，使G620通讯模块U2复位。重复步骤1-5，或关闭具有保护电路的SIM卡自动检测装置。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。