原標(biāo)題：傳感器板為物聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)牙應(yīng)用提供解決方案

1. 引言

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的快速發(fā)展，使得藍(lán)牙（Bluetooth）成為短距離無線通信的重要方式。藍(lán)牙低功耗（Bluetooth Low Energy, BLE）技術(shù)因其低功耗、可靠性高、數(shù)據(jù)傳輸靈活等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)監(jiān)測等領(lǐng)域。本方案主要探討基于 BLE 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器板的設(shè)計(jì)，包括核心器件的選擇、功能分析以及電路框圖。

2. 方案設(shè)計(jì)

2.1 方案概述

本方案基于 BLE 通信技術(shù)，結(jié)合高精度傳感器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。主要功能包括：

• 傳感器數(shù)據(jù)采集（溫度、濕度、加速度等）

• BLE 無線通信

• 低功耗管理

• 供電與電源管理

2.2 主要元器件選擇

3. 方案核心功能分析

3.1 BLE 無線通信

BLE 芯片選用 nRF52840，它基于 ARM Cortex-M4F 內(nèi)核，支持 BLE 5.0，并內(nèi)置低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

• 低功耗設(shè)計(jì)，適用于 IoT 設(shè)備

• 512KB Flash + 256KB RAM 資源充足

• 內(nèi)置 2.4GHz 射頻前端，支持高達(dá) +8dBm 發(fā)射功率

• 支持 BLE、Thread、Zigbee 等多種協(xié)議

3.2 傳感器數(shù)據(jù)采集

溫濕度傳感器 SHT31

SHT31 是一款高精度溫濕度傳感器，具備 I2C 接口，能夠提供：

• 濕度測量范圍 0%RH~100%RH，精度 ±2%

• 溫度測量范圍 -40℃~125℃，精度 ±0.3℃

• 內(nèi)部集成溫度補(bǔ)償，提高測量精度

加速度傳感器 LSM6DS3

LSM6DS3 具有 3 軸加速度計(jì)和 3 軸陀螺儀，能夠?qū)崿F(xiàn)：

• 運(yùn)動檢測、震動監(jiān)測

• FIFO 緩沖，降低 MCU 處理負(fù)擔(dān)

• 低功耗模式適用于 IoT 設(shè)備

3.3 電源管理

由于 IoT 設(shè)備通常采用電池供電，因此低功耗是核心設(shè)計(jì)目標(biāo)。本方案采用 TPS62740 DC-DC 轉(zhuǎn)換器與 TLV75533 LDO 穩(wěn)壓芯片，確保 BLE 設(shè)備低功耗運(yùn)行。

• TPS62740 具有高效率的降壓轉(zhuǎn)換，靜態(tài)電流僅 360nA，適用于 BLE 低功耗應(yīng)用。

• TLV75533 作為 LDO，為傳感器提供穩(wěn)定 3.3V 供電，確保數(shù)據(jù)采集精度。

3.4 數(shù)據(jù)存儲

W25Q32JV 是 32Mb（4MB）SPI Flash，主要用于數(shù)據(jù)日志存儲。

• 支持 SPI 接口，兼容性強(qiáng)

• 低功耗待機(jī)模式

• 適用于長期存儲 IoT 設(shè)備采集的數(shù)據(jù)

4. 電路框圖

+--------------------+
|  傳感器板      |
|  (BLE IoT)      |
+--------------------+
       |      
       | BLE 無線通信
       v
+--------------------+
|  nRF52840 BLE 主控|
+--------------------+
       |      
       | 數(shù)據(jù)采集
       v
+----------------------------+
|  SHT31 溫濕度傳感器     |
|  LSM6DS3 加速度傳感器    |
+----------------------------+
       |      
       | 數(shù)據(jù)存儲
       v
+--------------------+
|  W25Q32JV Flash   |
+--------------------+
       |      
       | 電源管理
       v
+----------------------------+
|  TPS62740 DC-DC 轉(zhuǎn)換器   |
|  TLV75533 LDO 穩(wěn)壓器    |
+----------------------------+
       |      
       | 供電
       v
+--------------------+
|  電池 / USB 供電  |
+--------------------+

5. 結(jié)論

本方案基于 nRF52840 設(shè)計(jì)了一款 BLE 傳感器板，適用于 IoT 設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與無線傳輸。選用 SHT31 作為溫濕度傳感器，LSM6DS3 作為加速度傳感器，結(jié)合 W25Q32JV 存儲數(shù)據(jù)，同時(shí)使用 TPS62740 和 TLV75533 進(jìn)行低功耗電源管理。整個(gè)設(shè)計(jì)充分考慮了功耗、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和硬件兼容性，適用于智能家居、工業(yè)監(jiān)測、可穿戴設(shè)備等 IoT 應(yīng)用場景。

本方案的優(yōu)勢包括：

• 低功耗設(shè)計(jì)，延長電池壽命

• 傳感器精度高，滿足不同 IoT 應(yīng)用需求

• BLE 5.0 支持長距離、高速數(shù)據(jù)傳輸

• 模塊化設(shè)計(jì)，適用于不同應(yīng)用擴(kuò)展

通過合理的器件選擇與優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)，該方案能夠滿足 IoT 設(shè)備對無線數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)男枨?，并具備?yōu)良的功耗控制能力。