УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ КОДА МОРЗЕ

Предлагаемая полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована в радио- и проводной связи для автоматизированной передачи элементов кода Морзе.
Известно устройство для автоматической передачи кода Морзе, описанное в патенте ФРГ №95250085, опубликованном в 1997 г., в котором при формировании сигналов кода Морзе используется 101 клавишная клавиатура, источник стабильного напряжения, схема тактирования, схема преобразования памяти, преобразователь шестнадцатеричного кода, схема сканирования шестнадцатеричного кода, асинхронная внутренняя память, схема контроля и синтезатор кода Морзе из шестнадцатеричного кода. Устройство значительно облегчает набор текста передаваемой радиограммы, но при этом имеет ряд недостатков:
- низкая скорость передачи;
- отсутствие возможности редактирования передаваемой информации;
- зависимость скорости передачи от скорости работы на клавиатуре;
- отсутствие слухового контроля передаваемой информации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является датчик кода Морзе Р-020 (гИ2.175.002) [1], выпускаемый отечественной промышленностью, принятый за прототип.
Функциональная схема устройства - прототипа представлена на фиг.1, где введены следующие обозначения:
6 - блок ввода;
2 - блок обработки информации;
3 - блок звуковой сигнализации;
4 - формирователь телеграфного сигнала.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные блок ввода (клавиатуру) 6, вход которого является входом устройства, и блок обработки сигналов 2, первый выход которого соединен с входом устройства звуковой сигнализации 3, а второй - с входом формирователя телеграфного сигнала 4, выходы которого подключаются к линии манипуляции.
На фиг.2 отражен состав блока обработки информации 2 устройства-прототипа, где введены следующие обозначения:
201 - мультиплексор;
202 - формирователь пусковых процессов;
203 - адресный блок;
204 - командный блок;
205 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
206 - тактовый генератор;
207 - формирователь кода;
208 - блок согласования и контроля.
Блока обработки информации 2 содержит мультиплексор 201, первый выход которого соединен с первым входом ОЗУ 205, а второй - с первым входом формирователя пусковых процессов 202, выход которого соединен с входами адресного 203 и командного 204 блоков. Выход адресного блока 203 соединен со вторым входом ОЗУ 205 и вторым, адресным входом мультиплексора 201; первый выход командного блока 204 соединен с третьим входом ОЗУ 205, а второй - с третьим входом формирователя кода 207; выход тактового генератора 206 подключен ко второму входу формирователя кода 207; выход ОЗУ 205 подключен к первому входу формирователя кода 207, первый выход которого подключен ко второму входу формирователя пусковых процессов 202, а второй - к входу блока согласования и контроля 208, первый выход которого соединен со входом блока звуковой сигнализации 3, а второй - с входом формирователя телеграфного сигнала 4.
Устройство-прототип работает следующим образом.
При нажатии знаковых кнопок клавиатуры на выходе блока ввода 6 появляется параллельный код вводимого знака, который поступает на первый, сигнальный вход мультиплексора 201. На втором выходе мультиплексора 201 появляется сигнал, который приводит в состояние пуска процесс записи в формирователь пусковых процессов 202. На выходе формирователя пусковых процессов 202 появляется сигнал, который приводит в состояние установки записи адресный 203 и командный 204 блоки. Адресный блок 203 производит последовательную установку кодов адресов записи на адресном входе ОЗУ 205 в объеме элементов вводимого кода знака, а командный блок 204 формирует набор команд записи для ввода в накопитель ОЗУ 2.5 для каждого элемента кода. При этом преобразование параллельного кода производится в процессе записи по сигналам адресного блока 203, которые поступают на второй вход мультиплексора 201. Параллельно и синхронно с работой адресного блока 203 и ОЗУ 205 поэлементно передается последовательный код знака от мультиплексора на информационный вход ОЗУ 205. При нажатии нового очередного знака процесс записи повторяется.
Процесс считывания записанной информации происходит следующим образом. В случае отсутствия в формирователе кода 207 кодовой информации, на его первом выходе формируется сигнал пуска считывания, который поступает на первый вход формирователя пусковых процессов 207 и приводит в состояние пуска процесс считывания ОЗУ 205. Адресный блок производит установку кодов адресов в том же порядке и последовательности, в каком происходила запись ранее вводимых знаков, а командный блок 204 формирует набор команд считывания для вывода из накопителя ОЗУ последовательного кода знака на информационный вход формирователя кода 207. На второй вход формирователя кода поступают импульсы с тактового генератора 206, который генерирует тактовые импульсы и производит общую синхронизацию и управление процессом считывания и формирования кода Морзе. Изменение периода следования импульсов тактового генератора 206 изменяет скорость манипуляции датчика. Формирователь пусковых процессов 202 определяет пуск записи или считывания и обеспечивает временную независимость формирования кода Морзе и ввод знаков в датчик посредством клавиатуры. Со второго выхода формирователя кода 207 код Морзе поступает на вход блока согласования и контроля 208, который обеспечивает сопряжение выхода формирователя кода 207 с формирователем телеграфного сигнала 4 и блоком звуковой сигнализации 3. Также блок согласования и контроля 208 обеспечивает регулировку тона и уровня громкости сигналов слухового контроля и включение встроенного громкоговорителя. Блок звуковой сигнализации 3 обеспечивает самоконтроль оператора по формированию знаков кода Морзе в соответствии с текстом радиограммы.
Устройство-прототип обладает рядом недостатков:
- ограничение скорости ввода информации;
- отсутствие возможности контроля и сохранения передаваемой информации;
- небольшой размер буферного запоминающего устройства (16 знаков);
- затирание информации в случае превышения скорости ввода символов над скоростью передачи символов в линию манипуляции;
- необходимость изменения схемы подключения при изменении режима работы.
В предлагаемой полезной модели решается задача создания устройства автоматизированной передачи знаков кода Морзе с помощью ЭВМ.
Достигаемый при этом технический результат - отсутствие ограничения на скорость ввода информации, возможность контроля и сохранения передаваемой информации, возможность передачи информационных файлов, отсутствие необходимости изменения схемы при изменении режима работы.
Для решения поставленной задачи в известное устройство, содержащее блок обработки информации, первый выход которого соединен с блоком звуковой сигнализации, а второй выход - с информационным входом формирователя телеграфного сигнала, причем блок обработки информации выполнен с возможностью формирования тактовых сигналов для управления блоком звуковой сигнализации и выдачи информационных сигналов для формирования кода Морзе, согласно полезной модели, введены преобразователь сигналов интерфейса и блок коммутации, причем первый вход-выход преобразователя сигналов интерфейса является входом-выходом устройства для подключения к персональной ЭВМ, а второй вход-выход преобразователя сигналов интерфейса двунаправленной связью соединен с первым входом-выходом блока обработки информации, группа выходов которого шиной соединена с группой входов управления блока коммутации, группа выходов которого шиной соединена с группой входов контроля блока обработки информации; информационный выход формирователя телеграфного сигнала соединен с информационным входом блока коммутации, первый и второй выводы питания которого соединены с соответствующими выводами питания формирователя телеграфного сигнала, а первый и второй входы-выходы блока коммутации являются входами-выходами устройства для подключения положительного и отрицательного проводов линии манипуляции соответственно; при этом, преобразователь сигналов интерфейса выполнен с возможностью преобразования сигналов логического уровня в сигналы уровня КМОП, а также преобразования сигналов уровня КМОП в сигналы логического уровня; дополнительно, блок обработки информации выполнен с возможностью формирования сигналов управления режимами работы устройства, а также с возможностью контроля текущего режима работы устройства.
На фиг.3 представлена функциональная схема предлагаемой полезной модели, где обозначено:
1 - преобразователь сигналов интерфейса;
2 - блок обработки информации;
3 - блок звуковой сигнализации;
4 - формирователь телеграфного сигнала;
5 - блок коммутации.
Предлагаемая полезная модель содержит последовательно соединенные двунаправленными связями преобразователь сигналов интерфейса 1, первый вход-выход которого является входом-выходом устройства для обмена информацией с персональной ЭВМ, и блок обработки информации 2, первый выход которого соединен с блоком звуковой сигнализации 3, второй выход - соединен с информационным входом формирователя телеграфного сигнала 4, информационный выход которого соединен с информационным входом блока коммутации 5; группа выходов блока обработки информации 2 с помощью шины соединена с группой входов управления блока коммутации 5, группа выходов которого шиной соединена с группой входов контроля блока обработки информации 2; первый и второй выводы питания блока коммутации 5 соединены с соответствующим и выводами питания формирователя телеграфного сигнала 4 (на фиг.3 соответствующие цепи «+Е пит.», «-Е пит.»), а первый и второй входы-выходы блока коммутации 5 являются входами-выходами устройства для подключения положительного и отрицательного проводов линии манипуляции соответственно (на фиг.3 соответствующие цепи «+Линия манипуляции» и «-Линия манипуляции»).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
На вход блока 1 поступают кодограммы с управляющей персональной ЭВМ по интерфейсу RS-232C и преобразуются в сигналы уровня КМОП, которые далее с блока 1 поступают на блок обработки информации 2. По информации, содержащейся в кодограмме, блок 2 определяет режимы работы устройства и формирует соответствующие управляющие сигналы для блока коммутации 5. В соответствии с полученным управляющим сигналом, блок коммутации 5 подключает соответствующее напряжение питания к формирователю телеграфного сигнала 4.
Также, в блоке 2 из сигналов уровня КМОП формируются тактовые сигналы управления для блока звуковой сигнализации 3. Блок 3, при поступлении на него управляющей тактовой последовательности, выдает звуковой сигнал с заданным частотным заполнением, что обеспечивает самоконтроль оператора по формированию знаков кода Морзе в соответствии с текстом радиограммы.
Кроме того, блок 2 формирует информационные символы логического уровня с заданной скоростью передачи, подаваемые на формирователь телеграфного сигнала 4. Из полученных символов блок 4 формирует информационную посылку в виде кода Морзе, согласованную по электрическим параметрам с линей манипуляции, которая через блок коммутации 5 подается к линии манипуляции для радиопередачи.
При этом, блок 5 выдает информацию о выбранном режиме работы в блок обработки информации 2.
Блок коммутации 5, позволяющий задать режим работы устройства, может быть выполнен, например, на основе реле РПС46 [3]. Функциональная схема блока коммутации 5 представлена на фиг.5, где обозначено:
K1.1, К2.1, К3.1 и К4.1 - первые группы контактов первого, второго, третьего и четвертого реле;
К1.2, К2.2, К3.2 и К4.2 - вторые группы контактов первого, второго, третьего и четвертого реле.
Напряжение «+27 В» поступает с блока 5 на первый вывод питания блока 4 через первую группу контактов первого реле К1.1. Напряжение «минус 27 В» (на фиг.5 обозначено «-27 В») поступает с блока 5 на второй вывод питания блока 4 через первую группу контактов четвертого реле К4.1. Первый вывод блока 5 через первую группу контактов второго реле К2.1 подключен к информационному выходу блока 4. Второй вывод блока 5 через первую группу контактов третьего реле К3.1 подключен к общему проводу «⊥».
Блок 2 может быть реализован в виде перепрограммируемого контроллера, алгоритм функционирования которого представлен на фиг.4. Работа контроллера начинается с блока 2.2, где анализируется значение флага окончания приема байта (RXC) от блока 2.1, выполняющего функции универсального асинхронного приемопередатчика (УАПП).
Если значение флага RXC не равно 1, то по линии «нет» контроллер повторно выполняет блок 2.2, а если RXC=1, то по линии «да» контроллер переходит к выполнению блока 2.4. В блоке 2.4 переменной rec присваивается значение UDR регистра УАПП, в результате чего флаг окончания приема RXC аппаратно обнуляется, а затем выполняется блок 2.6. В блоке 2.6 анализируется значение уровня приема reclev, если reclev не равен 0, то по линии «нет» осуществляется переход к блоку 2.12, а если reclev=0, то по линии «да» осуществляется переход к выполнению блока 2.8. В блоке 2.8 переменная rec сравнивается с шестнадцатеричным значением OxFF, которое является признаком начала кодограммы. При несовпадении - контроллер по линии «нет» возвращается к блоку 2.2, а если принятый байт совпадает с признаком начала кодограммы, то уровню приема reclev присваивается значение 1, и контроллер переходит к выполнению блока 2.2.
В блоке 2.12 анализируется значение уровня приема reclev, если reclev не равен 1, то контроллер по линии «нет» переходит к блоку 2.16, а если reclev=1, то контроллер по линии «да» переходит к выполнению блока 2.14. В блоке 2.14 уровню приема reclev присваивается значение 2, счетчику байт recoun присваивается значение принятого байта, увеличенное на 1, в первый элемент массива принятой кодограммы RX записывается принятый байт, указателю на следующий элемент массива для записи i присваивается значение 2, и контроллер переходит к выполнению блока 2.2.
В блоке 2.16 анализируется значение уровня приема reclev, если reclev не равен 2, то контроллер по линии «нет» переходит к блоку 2.2, а если reclev=2, то контроллер по линии «да» переходит к выполнению блока 2.18. В блоке 2.18 в элемент массива RX[i] записывается принятый байт, указатель i увеличивается на 1, и контроллер переходит к выполнению блока 2.19.
Из блока 2.18 значение i загружается в блок 2.19, где происходит проверка условия recoun=i. Если это условие не будет выполнено, то из блока 2.19 по линии «нет» происходит переход к блоку 2.2, а если выполнено - то по линии «да» в блоке 2.20 происходит присвоение i=0, reclev=0, recoun=0, и контроллер переходит к выполнению блока 2.3.
В блоке 2.3 происходит проверка условия RX[l]=0x01. Если условие не будет выполнено, то из блока 2.3 по линии «нет» происходит переход к блоку 2.11, а если выполнено - то по линии «да» контроллер переходит к обработке управляющей кодограммы, хранящейся в массиве RX. В блоке 2.5 скорость передачи кода Морзе сохраняется в переменной V. Затем в блоке 2.7 контроллер формирует команды на замыкание (размыкание) соответствующих реле блока коммутации 5, в зависимости от кода режима работы, полученного в кодограмме, и производит контроль второй группы контактов К1.2-К4.2 реле блока 5. В блоке 2.9 контроллер выдает квитанцию о выполнении настроек на блок 2.1 для последующей передачи ее в блок 1 и переходит к выполнению блока 2.2.
В блоке 2.11 происходит проверка условия RX[1]=0х02. Если условие не будет выполнено, то из блока 2.11 по линии «нет» происходит переход к блоку 2.2, а если выполнено - то по линии «да» контроллер переходит к обработке информационной кодограммы, хранящейся в массиве RX. В блоке 2.13 контроллер выдает символы, полученные в кодограмме, в виде кода Морзе, со скоростью V на формирователь телеграфного сигнала 4. В блоке 2.15 во время формирования точек (тире) контроллер выдает тактовый сигнал звуковой частоты на блок звуковой сигнализации 3. По окончании передачи, в блоке 2.17 контроллер выдает квитанцию о выполнении настроек на блок 2.1 для последующей передачи в блок 1, и переходит к выполнению блока 2.2.
Формирователь телеграфного сигнала 4 может быть выполнен, например, на основе двух оптоэлектронных трансформаторов, выходы которых объединены, с использованием диодного оптрона. Один трансформатор осуществляет формирование положительной амплитуды телеграфного сигнала, а другой трансформатор - отрицательной амплитуды телеграфного сигнала.
В однополярном режиме с блока 2 соответствующие сигналы управления подаются на блок коммутации 5. В результате срабатывания первой группы контактов первого реле К1.1 напряжение «+27 В» внешнего источника (см. фиг.5) подключается к первому выводу питания (цепь «+Е пит.») одного трансформатора (на чертеже не показано) блока 4. В результате срабатывания первой группы контактов второго К2.1 и третьего К3.1 реле положительный провод («+») линии манипуляции подключается к выходу этого трансформатора, а отрицательный («-») линии манипуляции - к цепи «общий» (на фиг.3. обозначено «⊥»). В результате срабатывания первой группы контактов четвертого реле К4.1 напряжение «минус 27 В » внешнего источника отключается от второго вывода питания блока 4.
В двухполярном режиме с блока 2 соответствующие сигналы управления подаются на блок коммутации 5. В результате срабатывания первой группы контактов первого реле К 1.1 напряжение «+27 В» внешнего источника подключается к первому выводу питания блока 4 (где оно поступает на вывод питания одного трансформатора). В результате срабатывания первой группы контактов четвертого реле К4.1 напряжение «минус 27 В» внешнего источника подключается ко второму выводу питания блока 4 (цепь «-Е пит.», где оно поступает на вывод питания другого трансформатора). В результате срабатывания первой группы контактов второго К2.1 и третьего К3.1 реле «положительный» провод линии манипуляции подключается к информационному выходу блока 4, а «отрицательный» провод линии манипуляции - к общему проводу.
Кроме того, в однополярном режиме может осуществляться запитка формирователя телеграфного сигнала 4 через линию манипуляции. Под воздействием управляющих сигналов с блока 2 происходит срабатывание первой группы контактов второго К2.1 и третьего К3.1 реле, в результате чего «положительный» провод линии манипуляции подключается к первому выводу питания блока 4, «отрицательный» провод линии манипуляции - к информационному выходу блока 4. При этом, напряжения внешнего источника отключаются в результате размыкания первых групп контактов реле К1.1 и К4.1.
Обеспечение отсутствия ограничения на скорость ввода информации, возможности контроля и сохранения передаваемой информации, возможности передачи информационных файлов, отсутствие необходимости изменения схемы при изменении режима работы стало возможным с использованием в устройстве: микроконтроллера, преобразователя сигналов интерфейса RS-232C в сигналы КМОП уровня и наоборот, а так же блока коммутации, состоящего из электронных переключателей.
Устройство реализуется на базе выпускаемых промышленностью радиоэлектронных элементов. Преобразователь сигналов интерфейса 1 может быть реализован, например, на микросхеме MAX235EPG фирмы Maxim. Блок обработки информации 2 может быть реализован, например на микроконтроллере ATMega128 фирмы Atmel. Реализация формирователя телеграфного сигнала 4 по схеме оптоэлектронного трансформатора с использованием диодного оптрона описана в [2]. В качестве блока звуковой сигнализации 3 может быть использован, например, звонок пьезокерамический ЗП-5 [4].
Источники информации:
1. Датчик кода Морзе Р-020. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. гИ2.175.002.
2. Иванов В.И. и др. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. М.: Энергоатомиздат, 1988.
3. Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990.
4. Звонок пьзокерамический ЗП-5 12.М0.082.037 ТУ.