用單片機(jī)制作多功能莫爾斯碼電路:用單片機(jī)制作多功能莫爾斯碼電路
莫爾斯電碼通信有著悠久的歷史，盡管它已被現(xiàn)代通信方式所取代，但在業(yè)余無(wú)線電通信和特殊的專業(yè)場(chǎng)合仍具有重要的地位，這是因?yàn)榈确姶a通信的抗干擾能力是其它任何一種通信方式都無(wú)法相比的。在短波波段用幾瓦的功率即可進(jìn)行國(guó)際間的通信，收發(fā)射設(shè)備簡(jiǎn)單易制成本低廉，所以深受業(yè)余無(wú)線電愛好者的喜愛，是業(yè)余無(wú)線電高手必備的技能。要想熟練掌握莫爾斯電碼的收發(fā)技術(shù)除了持之以恒的毅力外，還需要相關(guān)的設(shè)備。設(shè)計(jì)本電路的目的就是給愛好者提供一個(gè)實(shí)用和訓(xùn)練的工具。
? 一、功能簡(jiǎn)介
??? 本電路可以配合自動(dòng)鍵體和手動(dòng)鍵體，產(chǎn)生莫爾斯碼控制信號(hào)，設(shè)有16種速度，從初學(xué)者到操作高手都能適用。監(jiān)聽音調(diào)也有16種,均可以通過功能鍵進(jìn)行選擇?？梢园闯绦蛑性O(shè)定好的呼號(hào)自動(dòng)呼叫，設(shè)有聽抄練習(xí)功能，聽抄練習(xí)有短碼和混合碼兩種模式，分別對(duì)10個(gè)數(shù)字和常用的38個(gè)混合碼模擬隨機(jī)取樣，產(chǎn)生分組報(bào)碼，供愛好者提高抄收水平之用，速度低4檔的聽抄練習(xí)是專為初學(xué)者所設(shè)，內(nèi)容是時(shí)間間隔較長(zhǎng)的單字符。設(shè)有PTT開關(guān)鍵，可以決定是否控制發(fā)射機(jī)工作，不需要反復(fù)通斷控制線。無(wú)論當(dāng)前處于呼叫狀態(tài)還是聽抄狀態(tài)只要電鍵接點(diǎn)接通則自動(dòng)轉(zhuǎn)到人工發(fā)報(bào)程序。4分鐘內(nèi)不使用電路將自動(dòng)關(guān)閉電源，只有按復(fù)位鍵才能重新開始工作。先按住聽抄練習(xí)鍵復(fù)位則進(jìn)入短碼練習(xí)狀態(tài)，其它功能不變。從開機(jī)到自動(dòng)關(guān)機(jī)執(zhí)行每個(gè)功能都有不同的莫爾斯碼提示音。本電路具有較強(qiáng)的抗高低頻干擾的能力和使用方便的大電流開關(guān)接口，以適應(yīng)不同的發(fā)射設(shè)備。
??? 二、硬件電路原理
硬件電路如圖1所示。設(shè)計(jì)電路的目的在于方便實(shí)用，以免在緊張的操作中失誤，所以除了聽抄練習(xí)鍵外其它鍵沒有定義復(fù)用功能。各鍵的作用在圖中已經(jīng)標(biāo)出。PTT控制在每次復(fù)位時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),每按動(dòng)一次PTT功能鍵則改變一次狀態(tài)，這樣可以使用軟件開關(guān)控制發(fā)射。 PTT處于控制狀態(tài)時(shí)發(fā)光二極管隨控制信號(hào)閃亮?？紤]到自制設(shè)備及淘汰軍用設(shè)備與高檔設(shè)備控制電流的不同，PTT開關(guān)管采用了2SC2073，可以承受500mA的電流，同時(shí)還增加了無(wú)極性PTT開關(guān)電路，無(wú)論外部被控制的端口直流極性如何加到VT3的極性始終不變，供有興趣的愛好者實(shí)驗(yàn)。應(yīng)該注意，如果被控制的負(fù)載是感性，則電感兩端必須并聯(lián)續(xù)流二極管，除自制設(shè)備外成品機(jī)在這方面一般沒有什么問題。
手動(dòng)鍵只有一個(gè)接點(diǎn)，接通后產(chǎn)生連續(xù)的音頻和發(fā)射控制信號(hào)。在本電路中手動(dòng)鍵的輸入端是P1.5 ，程序不斷檢測(cè)P1.5電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)P1.5電平為0，程序轉(zhuǎn)入手動(dòng)鍵子程序。 自動(dòng)鍵的接點(diǎn)分別接到P1.3和P1.4 ，同樣當(dāng)程序檢測(cè)到有接點(diǎn)閉合時(shí)便自動(dòng)產(chǎn)生“點(diǎn)”或“劃”。音頻信號(hào)從P輸出，經(jīng)VT1放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。
單片機(jī)的I/O口在輸入狀態(tài)下阻抗較高，容易受到高低頻信號(hào)干擾，所以在每個(gè)輸入端口和三極管的be端并聯(lián)電阻和高頻旁路電容，確保在較長(zhǎng)的電鍵連線和大功率發(fā)射時(shí)電路工作穩(wěn)定。
圖2是印刷電路版圖，尺寸為110mmX85mm，揚(yáng)聲器用粘合劑直接粘接在電路版有銅箔的面。
??? 三、軟件設(shè)計(jì)方法
? “點(diǎn)”時(shí)間長(zhǎng)度是莫爾斯電碼中的基本時(shí)間單位。按規(guī)定“劃”的時(shí)間長(zhǎng)度不小于三個(gè)“點(diǎn)”，同字符中“點(diǎn)”與“劃”的間隔不小于一個(gè)“點(diǎn)”，字符之間不小于一個(gè)“劃”，詞與詞之間不應(yīng)小于五個(gè)“點(diǎn)”。在本程序中用條件轉(zhuǎn)移指令來產(chǎn)生“點(diǎn)”時(shí)間長(zhǎng)度。通過速度功能鍵功可以設(shè)置16種延時(shí)參數(shù)。用T0中斷產(chǎn)生監(jiān)聽音頻信號(hào)，并將中斷設(shè)為優(yōu)先級(jí)，保證在聽覺上純正悅耳。T1用于自動(dòng)關(guān)機(jī)計(jì)時(shí)，如果不使用任何功能四分鐘后將向PCON 位寫1，單片機(jī)進(jìn)入休眠狀態(tài),此時(shí)耗電量?jī)H有幾個(gè)微安。自動(dòng)鍵的“點(diǎn)”或“劃”以及手動(dòng)鍵的連續(xù)發(fā)音都是子程序的反復(fù)調(diào)用。P1.2對(duì)地短接時(shí)自動(dòng)呼叫可設(shè)定為另一內(nèi)容。
為了便于熟悉匯編語(yǔ)言的讀者對(duì)發(fā)音內(nèi)容進(jìn)行修改，這里介紹發(fā)音字符的編碼方法。莫爾斯碼的信息與計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制恰好相同，我們可以用0表示“點(diǎn)”，用1表示“劃”。提示音、自動(dòng)呼叫、聽抄內(nèi)容等字符是預(yù)先按一定編碼方式存儲(chǔ)在程序中的常數(shù)。每個(gè)字符的莫爾斯碼一般是由1至6位“點(diǎn)”、“劃”組成，也就是發(fā)音次數(shù)最多6次。程序中每個(gè)字符占用1個(gè)字節(jié)，字符時(shí)間間隔不占用字節(jié)，但更長(zhǎng)的延時(shí)或發(fā)音結(jié)束信息占用一個(gè)字節(jié)。我們用字節(jié)的低三位表示字節(jié)的性質(zhì)，對(duì)于5次及5次以下發(fā)音的字符我們用存儲(chǔ)器的高5位存儲(chǔ)發(fā)音信息，發(fā)音順序由高位至低位，用低3位存儲(chǔ)發(fā)音次數(shù)，發(fā)音時(shí)將數(shù)據(jù)送入累加器A，先得到發(fā)音次數(shù)，然后使A左環(huán)移，對(duì)E0進(jìn)行位尋址，判斷是發(fā)“點(diǎn)”還是“劃”，環(huán)移次數(shù)由發(fā)音次數(shù)決定。對(duì)于6次發(fā)音的字符不能完全按照上述編碼規(guī)則，否則會(huì)出現(xiàn)信息重疊，如果是6次發(fā)音且最后一次是“劃”我們把發(fā)音次數(shù)定義為111B，因?yàn)檫@時(shí)第6次位尋址得到的是1。如果第6次發(fā)音是“點(diǎn)”，那么這個(gè)字符的低三位定義為000B。字符間隔時(shí)間由程序自動(dòng)產(chǎn)生，更長(zhǎng)的時(shí)間隔或結(jié)束標(biāo)志由字節(jié)低三位110B來定義，高半字節(jié)表示字符間隔的倍數(shù)，例如26H表示再加兩倍時(shí)間間隔。如果字節(jié)為06H則表示讀字符程序結(jié)束，返回主程序。
更詳細(xì)的內(nèi)容不再贅述，讀者可閱讀源程序。
四、使用注意事項(xiàng)
手動(dòng)鍵的操作難度相對(duì)大一些，時(shí)間節(jié)拍全由人掌握，其特點(diǎn)是發(fā)出的電碼帶有“人情味”。自動(dòng)鍵的“點(diǎn)”、“劃”靠電路產(chǎn)生，發(fā)音標(biāo)準(zhǔn)，容易操作，而且可以達(dá)到相當(dāng)快的速度，長(zhǎng)時(shí)間工作也不易疲勞。在干擾較大、信號(hào)微弱的條件下自動(dòng)鍵碼的辨別程度好于手動(dòng)鍵碼。初學(xué)者初次使用手動(dòng)鍵練習(xí)發(fā)報(bào)要有老師指導(dǎo)，且不可我行我素，一旦養(yǎng)成不正確的手法則很難糾正。在電臺(tái)上時(shí)常聽到一些讓對(duì)方難以抄收的電碼，這可能會(huì)使對(duì)方反感而拒絕回答。使用自動(dòng)鍵也應(yīng)在一定的聽抄基礎(chǔ)上再去練習(xí)。在暫時(shí)找不老師的情況下可多練習(xí)聽力，這對(duì)于今后能夠發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)正確的電碼非常有益。