許 毅

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116037）

0 引言

無線遙控技術(shù)是一種利用無線電信號對遠方的各種機構(gòu)進行控制的控制形式，多以無線遙控開關(guān)為其實際實施載體。無線遙控開關(guān)分發(fā)射（遙控器）和接收（開關(guān)）兩部分，發(fā)射器發(fā)出的信號通過無線傳輸北遠方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動各種相關(guān)的機械或電子設(shè)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(yè)控制、航空航天、智能家居等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

無線遙控技術(shù)在現(xiàn)今生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，其相關(guān)知識在目前高職院校相關(guān)專業(yè)的《無線通訊技術(shù)》《電子產(chǎn)品設(shè)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(xué)生自身理解能力又不強，從而導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)期間普遍存在興趣不高，對所學(xué)知識及技能的理解不深等問題。因此，作者從教學(xué)的實際情況出發(fā)，設(shè)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(guān)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(xiàn)靈活等特點，完全能夠滿足實際教學(xué)需求。該裝置不僅可以作為教學(xué)演示設(shè)備在課堂上輔助教師進行相關(guān)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(diào)試檢測等不僅可以豐富學(xué)生對實際生產(chǎn)中相關(guān)元器件的認知，同時還可以有效地提升學(xué)生們的實操能力、對所學(xué)知識的理解和運用能力等，從而實現(xiàn)使學(xué)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(chǎn)品設(shè)計制作的目的。

1 具體設(shè)計

常用的無線遙控開關(guān)一般是由發(fā)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(fā)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(shù)據(jù)信息，具有體積小、功耗低、運行穩(wěn)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(fā)射電路的設(shè)計

無線遙控開關(guān)的發(fā)射部分功能是控制電信號進行編碼，然后進行調(diào)制，轉(zhuǎn)換成無線信號后發(fā)送出去。該部分的電路如圖2所示。

發(fā)射部分主要由HT-12E（編碼器）、433M發(fā)射模組、一個排阻、四個按鈕及多個電阻構(gòu)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(fā)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(fā)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(fā)射模組引腳連接示意圖

1.2 接收電路的設(shè)計

無線遙控開關(guān)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(qū)動相關(guān)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(shè)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(gòu)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(fā)射部分和接收部分是相互獨立的，其功能體現(xiàn)在通過按下發(fā)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(guān)，實現(xiàn)密碼控制。

2 實驗操作設(shè)計

在真實的實驗課上，可以針對該裝置設(shè)計一個學(xué)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(dǎo)教師根據(jù)實際情況提出項目要求或向?qū)W生展示本裝置，進行相關(guān)理論知識的講解，并與學(xué)生共同研討繪制電路圖，在此期間，可以引導(dǎo)學(xué)生在基本實驗要求的基礎(chǔ)之上，依據(jù)所學(xué)理論知識及實際情況進行設(shè)備的改進，例如增加指撥開關(guān)以便增設(shè)無線開關(guān)的密碼控制功能[2]，如圖6所示。

第二階段，學(xué)生根據(jù)設(shè)計好的電路圖進行獨立的設(shè)備制作。這部分學(xué)生需要進行元器件的選取、元器件在面包板上的布局設(shè)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(xué)生對以往理論知識的運用，又能夠提高學(xué)生實際動手操作的能力，同時還有利于激發(fā)學(xué)生對實際問題的思考和創(chuàng)新設(shè)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(qū)分出發(fā)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(shè)備提供電源等。見圖7、圖8。

圖7 發(fā)射部分實物圖

圖8 接收部分實物圖

第三階段，組織學(xué)生以小組的形式對所制作的成品進行檢測，包括信號傳輸?shù)木嚯x、穿透障礙物的能力等方面。同時，如果條件允許，可以引導(dǎo)學(xué)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(nèi)的照明控制開關(guān)，或是安裝到房屋門鎖上等等。

3 結(jié)束語

本文所介紹的無線開關(guān)實驗裝置，是基于當(dāng)前高職課程中有關(guān)無線遙控技術(shù)的教學(xué)需求所設(shè)計的。裝置中所涉及的元器件均為當(dāng)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(xiàn)和觀察。該裝置無論是作為課堂教學(xué)的演示教具還是實訓(xùn)課程的學(xué)生實驗項目，都能夠很好的滿足實際的教學(xué)需求。