低成本、低功耗、小体积433MHz数字量无线控制器
目录
1、项目背景
当项目需要近距离无线通信，控制传输数字量信号时，若使用蓝牙、WiFi模块，成本高昂，且需要AT指令配置比较繁琐，若使用红外传感器，通信距离短，且容易受到角度影响，无法穿墙。
本篇博文将分享一种有意思的解决方案：基于433MHz通信频率制作的无线开关模组，该方案包括：发射器和接收器两部分，传输数字量信号，具有操作简单、扩展性高、穿透性强、待机功耗低等优势。
可应用于：
- 无线门铃
- 无线遥控器
- 部署为传感器信号采集节点
- 有线按钮升级无线按钮
演示效果如下所示：
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2、方案特点
433MHz数字量无线控制器具有以下特点：
- 工作电压：3.3～5.0V DC
- 稳定传输距离：室内15M
- 发射器发射电流：10mA@5V
- 发射器待机电流：<10uA@5V
- 接收器发射电流：6mA@5V
- 接收器待机电流：3mA@5V
- 输入信号：数字量
- 接口数量：4
- 工作频段：433MHz
传输距离：
- 室内不隔墙：15米
- 室内隔1面墙：14~15米
- 室内隔2面墙：13~14米
3、实现方法
3.1、无线发射器
无线发射器有两种供电方式和控制方式：可以使用3.7V锂电池进行供电，通过按钮控制接收器开关，也使用MCU供电（5V/3.3V），通过MCU内部逻辑，控制数字I/O状态，实现无线开关。
无线发射器基于WF306TBM芯片，采用EV1527编码格式，四位键值码可以组合成15种不同的状态。可通过按钮和无线接收器进行配对或者控制无线接收器开关状态。设计原理图如下所示：
电源部分支持MCU供电和3.7V锂电池供电，具有防反接功能，设计原理图如下所示：
3.2、无线接收器
无线接收器具有配对功能，以保证只有配对的发射设备才能控制接收器。接收器支持：点动、锁存、自锁、互锁四种工作模式，可以配对EV1527编码的发射器，一个接收器最多可配对32个发射器。发射器和接收器通过配对后支持“一发多收”或“一收多发”模式。
无线接收器基于：WF480RA和RH2762A-K芯片，按钮可使用和无线发射器的配对，设计原理图如下所示：
无线接收器主要用于控制家用设备，所以供电选用UCC28880D芯片，将85V~265V交流电转换为5V/200mA直流电，为了降低成本，缩小体积，本方案电源采用非隔离方式，注意：设备通电后切忌用手触摸模块！设计原理图如下所示：
电源空载时纹波53mV，满载时177mV，无线接收器瞬间消耗电流最大也就几十mA，可以满足基本的应用。各位也可以再设计添加LDO，性能会更稳定。
接收到无线发射器传输的开关信号，无线接收器控制继电器闭合/断开，实现对设备供电的控制，设计原理图如下所示：
4、无线控制器配对
4.1、无线配对
无线控制器配对流程如下所示：
- 点按一下无线接收器的按钮（按压时间<0.5S），按钮旁边的蓝色指示灯会亮起，此时进入等待配对状态；
- 六秒内使无线发射器的任意一路持续发射信号，直到接收器的蓝色指示灯闪烁3下，此时配对成功；
- 蓝色指示灯闪烁三下配对成功后会再次亮起，这时可进行下一个发射器的配对，如果没有下一个要配对的发射器，等待6S后会自动退出配对模式；
- 说明：配对等待时间为6S，如果6S内没有接收到发射器的配对信号则自动退出配对模式。
- 说明：配对成功后，发射器要重新发射信号接收器才能收到。如果配对失败，重复前两步操作即可。
- 说明：只需要配对发射器D0~D3其中任意一路信号即可，其他三路会自动匹配。
4.2、模式切换
无线接收器默认为点动模式，以下的示例全部以点动模式为例， 如果没有特殊要求，可跳过此步骤。
| 模式 | 说明 |
|---|---|
| 锁存 | D0收到一次信号后就一直保持高电平，直到D1~D3收到信号 |
| 自锁 | D0每收到一次信号，对应的输出状态就反转一次，D1~D3同理 |
| 点动 | D0收到信号输出高电平，没有收到信号低电平，D1~D3同理 |
| 互锁 | D0收到信号，D0就保持高电平，其余全部低电平，D1~D3同理 |
按住按钮0.5~1.5 秒， 然后松开，蓝色指示灯闪烁两次，表示您已经进入模式切换状态，然后可以根据6秒内按下按钮的次数进入不同的模式：
- 如果按1下，则进入锁存模式；
- 如果按2下，则进入自锁模式；
- 如果按3下，则进入点动模式；
- 如果按4下，则进入互锁模式；
根据需要进入的模式，按动相应次数的按钮，然后按住按钮1.5秒，时间较短，注意不要超时。松手后蓝色指示灯闪动2下即设置成功并进入相应的工作模式。
4.3、清除配对
无线接收器最多可保存32组发射器编码，超过32组时，最先配对的一组编码会被覆盖。
清除所有配对过的发射器：长按无线接收端按钮超过4秒，松手后蓝色指示灯闪动2下即成功清除所有配对过的发射器；如果清除失败，则重复上述操作即可。