УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ КОДА МОРЗЕ
DEVICE FOR AUTOMATED TRANSMISSION OF MORSE CODE SIGNALS

Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в радио- и проводной связи для автоматизированной передачи элементов кода Морзе.
Известно устройство для автоматизированной передачи сигналов кода Морзе [1], 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.
Недостатками устройства-аналога являются:
- отсутствие сетевого интерфейса и возможности непосредственного сопряжения с оборудованием информационно-вычислительной сети и, как следствие, привязка рабочего места оператора-радиста к месту установки устройства;
- отсутствие возможностей непосредственного ввода информации посредством клавиатуры и ручного управления манипуляционными цепями;
- необходимость подключения двух источников питания для формирования двухполярных телеграфных посылок.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является отечественной датчик кода Морзе Р-020 [2], содержащий блок ввода (клавиатура), соединенный с блоком обработки информации, выходы которого соединены с блоком звуковой сигнализации и с формирователем телеграфного сигнала.
Недостатками устройства-прототипа являются:
- 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 подключения двух источников питания для формирования двухполярных телеграфных посылок.
Задача изобретения - создание устройства автоматизированной передачи сигналов кода Морзе с помощью информационно-вычислительной сети.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для автоматизированной передачи сигналов кода Морзе, содержащее блок ввода информации, блок обработки информации, блок звуковой сигнализации и формирователь телеграфного сигнала, причем выход блока ввода информации соединен с первым входом блока обработки информации, первый выход которого соединен с первым входом блока звуковой сигнализации, а второй выход соединен с первым входом формирователя телеграфного сигнала, согласно изобретению дополнительно введены преобразователь сигналов интерфейса и блок ручной манипуляции, причем первый вход-выход преобразователя сигналов интерфейса является входом-выходом устройства для подключения к информационно-вычислительной сети, а второй вход-выход преобразователя сигналов интерфейса двунаправленной связью соединен с первым входом-выходом блока обработки информации, второй вход блока звуковой сигнализации подключен к контрольному выходу формирователя телеграфных сигналов, а первый выход блока звуковой сигнализации является выходом устройства для подключения звуковоспроизводящего устройства, при этом первый и второй входы-выходы формирователя телеграфного сигнала являются входами-выходами устройства для подключения положительного и отрицательного проводов линии манипуляции, ко второму входу формирователя телеграфного сигнала подключен первый выход блока ручной манипуляции, вход которого является входом устройства.
Достигаемый технический результат - отсутствие привязки устройства автоматизированной передачи сигналов к рабочему месту оператора-радиста, возможность работы как в местном режиме при наборе радиограмм с помощью клавиатуры или ручном телеграфировании с помощью ключа, так и в дистанционном режиме с помощью оборудования информационно-вычислительной сети.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено: 1 - преобразователь сигналов интерфейса; 2 - блок ввода; 3 - блок обработки информации; 4 - блок звуковой сигнализации; 5 - формирователь телеграфного сигнала; 6 - блок ручной манипуляции. На фиг. 2 представлен алгоритм функционирования блока 3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. На вход блока 1 по интерфейсу Ethernet в пакетной форме поступает управляющая информация и данные от сетевого автоматизированного рабочего места или другого управляющего оборудования информационно-вычислительной сети. При этом электрические сигналы согласуются по уровню и преобразуются в микросхеме физического уровня PHY для дальнейшей обработки контроллером сетевого интерфейса (ЕМАС).
При нажатии знаковых клавиш блока 2 (клавиатуры) на выходе формируются скан-коды, соответствующие вводимым символам. Скан-коды в виде электрических сигналов поступают на синхронный приемник блока 3.
Блок 3 может быть реализован в виде перепрограммируемого контроллера, алгоритм функционирования которого представлен на фиг. 2. Работа контроллера начинается с блока 3.1, где в первом программном цикле происходит инициализация аппаратной части, а в последующих циклах - настройка аппаратной части и проверка текущего значения настраиваемых параметров и состояния устройства. При первой проверке и при каждом последующем изменении состояния аппаратной части контроллера формируется набор данных на передачу по сети. Далее управление передается встроенному контроллеру сетевого интерфейса (ЕМАС) - блок 3.2.
Контроллер сетевого интерфейса управляет передачей сформированных программой пакетов и приемом пакетных данных по сетевому интерфейсу Ethernet от блока 1. При наличии данных на передачу происходит формирование пакета в соответствии с протоколом прикладного, сетевого и транспортного уровней взаимодействия. Канальный и физический уровень взаимодействия обеспечивается преобразователем сигналов интерфейса 1.
Данные принимаемых пакетов анализируются на содержание управляющей информации (блок 3.3) и текстовой информации на передачу (блок 3.4). При наличии в принимаемом пакете команд на настройку или запроса состояния управляющая информация обрабатывается блоком 3.1, а отчет о выполнении поступает на передачу, как это было описано ранее. При приеме радиограмм контроллер извлекает из транспортного пакета информацию в виде кода ASCII и передает ее в общий буфер 3.8. При отсутствии сетевой информации управление передается универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику (USART) - блок 3.5, предварительно настроенному в режим синхронного приемника для взаимодействия с клавиатурой.
При наличии принятых скан-кодов производится их анализ на содержание команд управления (блок 3.6) и информационных символов (блок 3.7). Если принятые скан-коды представляют собой управляющую команду, то соответствующая ей информация передается на обработку в блок 3.1, функционирование которого описано ранее. При наличии принятых скан-кодов контроллер производит вычисление ASCII-кода набранного на клавиатуре символа. Далее код символа поступает в общий буфер символов 3.8 и управление передается подпрограмме работы с буфером. В случае отсутствия символов в буфере на передачу процессор возвращается к началу программы.
Поступающие в блок буферизации 3.8 символы выстраиваются в общую очередь, из которой в последующем происходит выборка по принципу «первый пришел - первый ушел» (FIFO). ASCII-код очередного выбранный символа поступает в подпрограмму преобразования - блок 3.9.
В блоке 3.9 происходит преобразование ASCII-кода символа в набор точек и тире в соответствии с кодом Морзе. При этом по предварительно произведенной настройке скорости телеграфирования (блок 3.1) происходит вычисление длительностей единичного элемента кода Морзе и элементов кодовой последовательности. Полученный набор точек и тире разбивается на единичные посылки в виде логических уровней 0 и 1, которые выдерживаются на выходных линиях порта (PIO) контроллера - блок 3.10 - с отсчетом временных интервалов с помощью встроенных в контроллер таймеров. Полученная таким образом электрическая манипуляция передается с выходных линий на вход формирователя телеграфного сигнала 5.
Настройка тона сигнала слухового контроля производится кнопкой «Тон», соединенной с входными линиями порта 3.10. В соответствии с произведенной настройкой блок 3.1 настраивает встроенный таймер на смену состояния линии порта 3.10 с частотой тонового сигнала. Сформированный на выходной линии порта импульсный сигнал тонового заполнения передается на вход блока звуковой сигнализации 4.
Блок ручной манипуляции 6 представляет собой телеграфный ключ, на общий вывод которого подается напряжение питания. При ручном способе телеграфирования оператор производит последовательные нажатия и отжатия рычага телеграфного ключа, в результате чего из напряжения питания на выходных выводах формируются манипуляционные последовательности, соответствующие положениям рычага ключа в различные моменты времени. Последовательности передаются на второй вход формирователя телеграфного сигнала 5.
Входы формирователя телеграфного сигнала 5 могут быть реализованы на переключателе с несколькими положениями, на входные контакты которого заведены линии манипуляции. В соответствии с установленным положением АВТ./КЛ. на выходе переключателя появляется манипуляционная последовательность, управляющая формирующими цепями телеграфного стыка. Отходящий по линии контроля сигнал служит для контроля манипуляции, управляя входными цепями блока звуковой сигнализации 4. Управляющая манипуляционная последовательность поступает через электронные ключи на светодиоды транзисторных оптопар, включенных по мостовой схеме, и контрольные индикаторы, выходящие на корпус устройства. Мигание контрольных индикаторов показывает наличие манипуляции на выходных цепях устройства, а горение индикаторов - текущее состояние выходных цепей. Напряжение питания, поданное на входы блока формирователя, поступает на стабилизатор, ограничивающий ток и защищающий выходные телеграфные цепи от токовой перегрузки. Стабилизированный ток подается на входную диагональ моста из фототранзисторов. Управляемые светом светодиодов фототранзисторы в противоположных плечах моста попарно открываются, формируя из одного напряжения питания двухполярные телеграфные посылки на выходной диагонали моста. Посылки отправляются в телеграфную линию, подключенную к выводам формирователя «+Линия манипуляции» и «- Линия манипуляции».
На вход блока звуковой сигнализации 4 поступают управляющая контрольная манипуляция и заполняющий тоновый сигнал. После суммирования на логическом элементе «2И» полученный манипуляционный сигнал проходит через согласующие цепи, фильтр и акустический усилитель с регулятором громкости на переменном резисторе. Для осуществления слухового контроля передаваемой манипуляции к выходным цепям блока 4 может быть подключено звуковоспроизводящее устройство, например головные телефоны или гарнитура.
Устройство реализуется на базе выпускаемых промышленностью радиоэлектронных компонентов и материалов. Блок преобразователя сигналов интерфейса может быть выполнен на трансформаторном модуле, например TG110 фирмы Halo, и микросхеме физического уровня Ethernet PHY, например KS8001 фирмы Micrel. Блок 2 может быть реализован на клавиатурной панели с интерфейсом PS/2, например TMS-M300 фирмы SZX Industrial. Блок обработки информации может быть выполнен на 32-разрядном микроконтроллере AT91SAM9XE512 фирмы Atmel. Блок звуковой сигнализации может быть выполнен на логической КМОП-микросхеме 2И и усилителе звуковой частоты IL34119D АДБК.431100.290-03 ТУ. Формирователь телеграфного сигнала может быть реализован на галетном переключателе ПГ2-21-2П4Н ОЮ0.360.068 ТУ, маломощных транзисторах, светодиодных индикаторах и оптопарах, например, PB181S-R1 КЕНС.431156.091 ТУ. В качестве блока ручной манипуляции может быть использован телеграфный ключ, например ключ телеграфный УИЯД.469419.005.
Источники информации
1. Патент №92276, H04L 13/00, опубликован 10.03.2010.
2. Датчик кода Морзе Р-020. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. гИ2.175.002.