一种基于H T-12E/D的无线开关实验装置的设计

许 毅

（大连职业技术学院，辽宁 大连 116037）

0 引言

无线遥控技术是一种利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的控制形式，多以无线遥控开关为其实际实施载体。无线遥控开关分发射（遥控器）和接收（开关）两部分，发射器发出的信号通过无线传输北远方的接收设备接收后，可以指令或驱动各种相关的机械或电子设备，从而完成各种操作，例如闭合电路、移动手柄、开动电机等等。其在工业控制、航空航天、智能家居等领域得到了广泛的应用。

无线遥控技术在现今生产生活中的广泛应用，其相关知识在目前高职院校相关专业的《无线通讯技术》《电子产品设计与制作》等课程中都有所涉及。但是，由于无线控制所涉及的知识较为理论和抽象化，高职学生自身理解能力又不强，从而导致了学生在学习期间普遍存在兴趣不高，对所学知识及技能的理解不深等问题。因此，作者从教学的实际情况出发，设计了这个实验装置，其所使用的元器件均为目前常用的，相关的理论知识也较为简单易懂，同时，该装置还具备了制作简单、体积小巧、操作方便、功能实现灵活等特点，完全能够满足实际教学需求。该装置不仅可以作为教学演示设备在课堂上辅助教师进行相关知识的讲解，同时还可以作为实践课程中的实验项目，通过前期对元器件的选取，之后对实际电路的制作以及后期的调试检测等不仅可以丰富学生对实际生产中相关元器件的认知，同时还可以有效地提升学生们的实操能力、对所学知识的理解和运用能力等，从而实现使学生能够掌握常用元器件属性、理解无线控制基本理念并能够进行简单电子产品设计制作的目的。

1 具体设计

常用的无线遥控开关一般是由发射和接收两个部分组成的，其载波频率315 MHz或者433 MHz。本实验装置选用HT-12E/HT-12D作为编码和解码芯片。它们具有很高的噪声抑制能力，工作电压范围在2.4～12 V，待机工作电流在1μA左右，其发送和接受的信息吗为12位，前8位为地址码，可寻址255个不同地址的单元，后四位为数据信息，具有体积小、功耗低、运行稳定等特点，非常适合实验使用[1]。见图1、见表1。

图1 H T-12E/D引脚图

1.1 发射电路的设计

无线遥控开关的发射部分功能是控制电信号进行编码，然后进行调制，转换成无线信号后发送出去。该部分的电路如图2所示。

发射部分主要由HT-12E（编码器）、433M发射模组、一个排阻、四个按钮及多个电阻构成。HT-12E的1-8号引脚与10kΩ×8的RP连接，RP的另一端接电源VCC1；15、16号引脚用1MΩ的电阻相连；10-13号引脚分别与四个阻值为100 kΩ的电阻相连后接地，同时该四个引脚还分别与四个按钮相接后接电源；17号引脚与433 M发射模组的DATA引脚相连接；9、14号引脚接地；18号引脚接电源。433M发射模组如图3所示，其中DATA引脚与HT-12E的17号引脚相连；VCC引脚和GND引脚分别接电源和接地。

图3 433M发射模组引脚连接示意图

1.2 接收电路的设计

无线遥控开关的接收部分功能是在收到载有信息的无线电波信号后进行放大、解码，从而得到原先的控制电信号，再将电信号进行功率放大以便用来驱动相关的电气元件。该部分的电路如图4所示。

图4 接收部分电路设计图

接收部分主要由HT-12D（译码器）、433M接收模组、一个排阻、四个LED显示灯及多个电阻构成。HT-12D的1-8号引脚与10kΩ×8的RP连接，RP的另一端接电源VCC2；15、16号引脚用47 kΩ的电阻相连；10-13号引脚分别与四个阻值为1 kΩ的电阻相连接，再与四个LED灯的正极端相接，LED灯的负极端接地；14号引脚与433M接收模组的2、3号引脚相连接；9号引脚接地；18号引脚接电源。433M接收模组如图5所示，其中2、3号引脚与HT-12D的14号引脚相连；VCC引脚和GND引脚分别接电源和接地。

图5 433M接收模组引脚示意图

1.3 功能说明

该装置的发射部分和接收部分是相互独立的，其功能体现在通过按下发射部分不同的按钮，就可以控制接收部分不同的LED灯点亮，还可以在接收部分安装不同颜色的LED灯，以期达到更为明显的效果。同时该装置还可以进行功能扩展，例如加装指拨开关，实现密码控制。

2 实验操作设计

在真实的实验课上，可以针对该装置设计一个学生可以实际制作的实验项目，大致的实验过程如下：

第一阶段，指导教师根据实际情况提出项目要求或向学生展示本装置，进行相关理论知识的讲解，并与学生共同研讨绘制电路图，在此期间，可以引导学生在基本实验要求的基础之上，依据所学理论知识及实际情况进行设备的改进，例如增加指拨开关以便增设无线开关的密码控制功能[2]，如图6所示。

第二阶段，学生根据设计好的电路图进行独立的设备制作。这部分学生需要进行元器件的选取、元器件在面包板上的布局设计、元器件的电路连接以及成品的检测几方面的操作。这其中既可以促进学生对以往理论知识的运用，又能够提高学生实际动手操作的能力，同时还有利于激发学生对实际问题的思考和创新设计，例如，元器件如何合理布局、接线颜色是否有一定的考虑、为了能够区分出发射部分按下的按钮，是否可以在接收部分选用不同颜色的LED灯、如何对设备提供电源等。见图7、图8。

图7 发射部分实物图

图8 接收部分实物图

第三阶段，组织学生以小组的形式对所制作的成品进行检测，包括信号传输的距离、穿透障碍物的能力等方面。同时，如果条件允许，可以引导学生进一步研究如何将该装置运用到实际中去，例如作为寝室等室内的照明控制开关，或是安装到房屋门锁上等等。

3 结束语

本文所介绍的无线开关实验装置，是基于当前高职课程中有关无线遥控技术的教学需求所设计的。装置中所涉及的元器件均为当前所常见的，采购方便，实际制作过程也较为简单，同时其功能也易于实现和观察。该装置无论是作为课堂教学的演示教具还是实训课程的学生实验项目，都能够很好的满足实际的教学需求。