一種基于H T-12E/D的無線開關實驗裝置的設計

許 毅

（大連職業技術學院，遼寧 大連 116037）

0 引言

無線遙控技術是一種利用無線電信號對遠方的各種機構進行控制的控制形式，多以無線遙控開關為其實際實施載體。無線遙控開關分發射（遙控器）和接收（開關）兩部分，發射器發出的信號通過無線傳輸北遠方的接收設備接收后，可以指令或驅動各種相關的機械或電子設備，從而完成各種操作，例如閉合電路、移動手柄、開動電機等等。其在工業控制、航空航天、智能家居等領域得到了廣泛的應用。

無線遙控技術在現今生產生活中的廣泛應用，其相關知識在目前高職院校相關專業的《無線通訊技術》《電子產品設計與制作》等課程中都有所涉及。但是，由于無線控制所涉及的知識較為理論和抽象化，高職學生自身理解能力又不強，從而導致了學生在學習期間普遍存在興趣不高，對所學知識及技能的理解不深等問題。因此，作者從教學的實際情況出發，設計了這個實驗裝置，其所使用的元器件均為目前常用的，相關的理論知識也較為簡單易懂，同時，該裝置還具備了制作簡單、體積小巧、操作方便、功能實現靈活等特點，完全能夠滿足實際教學需求。該裝置不僅可以作為教學演示設備在課堂上輔助教師進行相關知識的講解，同時還可以作為實踐課程中的實驗項目，通過前期對元器件的選取，之后對實際電路的制作以及后期的調試檢測等不僅可以豐富學生對實際生產中相關元器件的認知，同時還可以有效地提升學生們的實操能力、對所學知識的理解和運用能力等，從而實現使學生能夠掌握常用元器件屬性、理解無線控制基本理念并能夠進行簡單電子產品設計制作的目的。

1 具體設計

常用的無線遙控開關一般是由發射和接收兩個部分組成的，其載波頻率315 MHz或者433 MHz。本實驗裝置選用HT-12E/HT-12D作為編碼和解碼芯片。它們具有很高的噪聲抑制能力，工作電壓范圍在2.4～12 V，待機工作電流在1μA左右，其發送和接受的信息嗎為12位，前8位為地址碼，可尋址255個不同地址的單元，后四位為數據信息，具有體積小、功耗低、運行穩定等特點，非常適合實驗使用[1]。見圖1、見表1。

圖1 H T-12E/D引腳圖

1.1 發射電路的設計

無線遙控開關的發射部分功能是控制電信號進行編碼，然后進行調制，轉換成無線信號后發送出去。該部分的電路如圖2所示。

發射部分主要由HT-12E（編碼器）、433M發射模組、一個排阻、四個按鈕及多個電阻構成。HT-12E的1-8號引腳與10kΩ×8的RP連接，RP的另一端接電源VCC1；15、16號引腳用1MΩ的電阻相連；10-13號引腳分別與四個阻值為100 kΩ的電阻相連后接地，同時該四個引腳還分別與四個按鈕相接后接電源；17號引腳與433 M發射模組的DATA引腳相連接；9、14號引腳接地；18號引腳接電源。433M發射模組如圖3所示，其中DATA引腳與HT-12E的17號引腳相連；VCC引腳和GND引腳分別接電源和接地。

圖3 433M發射模組引腳連接示意圖

1.2 接收電路的設計

無線遙控開關的接收部分功能是在收到載有信息的無線電波信號后進行放大、解碼，從而得到原先的控制電信號，再將電信號進行功率放大以便用來驅動相關的電氣元件。該部分的電路如圖4所示。

圖4 接收部分電路設計圖

接收部分主要由HT-12D（譯碼器）、433M接收模組、一個排阻、四個LED顯示燈及多個電阻構成。HT-12D的1-8號引腳與10kΩ×8的RP連接，RP的另一端接電源VCC2；15、16號引腳用47 kΩ的電阻相連；10-13號引腳分別與四個阻值為1 kΩ的電阻相連接，再與四個LED燈的正極端相接，LED燈的負極端接地；14號引腳與433M接收模組的2、3號引腳相連接；9號引腳接地；18號引腳接電源。433M接收模組如圖5所示，其中2、3號引腳與HT-12D的14號引腳相連；VCC引腳和GND引腳分別接電源和接地。

圖5 433M接收模組引腳示意圖

1.3 功能說明

該裝置的發射部分和接收部分是相互獨立的，其功能體現在通過按下發射部分不同的按鈕，就可以控制接收部分不同的LED燈點亮，還可以在接收部分安裝不同顏色的LED燈，以期達到更為明顯的效果。同時該裝置還可以進行功能擴展，例如加裝指撥開關，實現密碼控制。

2 實驗操作設計

在真實的實驗課上，可以針對該裝置設計一個學生可以實際制作的實驗項目，大致的實驗過程如下：

第一階段，指導教師根據實際情況提出項目要求或向學生展示本裝置，進行相關理論知識的講解，并與學生共同研討繪制電路圖，在此期間，可以引導學生在基本實驗要求的基礎之上，依據所學理論知識及實際情況進行設備的改進，例如增加指撥開關以便增設無線開關的密碼控制功能[2]，如圖6所示。

第二階段，學生根據設計好的電路圖進行獨立的設備制作。這部分學生需要進行元器件的選取、元器件在面包板上的布局設計、元器件的電路連接以及成品的檢測幾方面的操作。這其中既可以促進學生對以往理論知識的運用，又能夠提高學生實際動手操作的能力，同時還有利于激發學生對實際問題的思考和創新設計，例如，元器件如何合理布局、接線顏色是否有一定的考慮、為了能夠區分出發射部分按下的按鈕，是否可以在接收部分選用不同顏色的LED燈、如何對設備提供電源等。見圖7、圖8。

圖7 發射部分實物圖

圖8 接收部分實物圖

第三階段，組織學生以小組的形式對所制作的成品進行檢測，包括信號傳輸的距離、穿透障礙物的能力等方面。同時，如果條件允許，可以引導學生進一步研究如何將該裝置運用到實際中去，例如作為寢室等室內的照明控制開關，或是安裝到房屋門鎖上等等。

3 結束語

本文所介紹的無線開關實驗裝置，是基于當前高職課程中有關無線遙控技術的教學需求所設計的。裝置中所涉及的元器件均為當前所常見的，采購方便，實際制作過程也較為簡單，同時其功能也易于實現和觀察。該裝置無論是作為課堂教學的演示教具還是實訓課程的學生實驗項目，都能夠很好的滿足實際的教學需求。