Устройство для автоматизированной и ручной передачи сигналов кода Морзе

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована в радио- и проводной связи для автоматизированной и ручной 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 и принимаемой информации.
Также известен датчик кода Морзе Р-020 (гИ2.175.002) [1], выпускаемый отечественной промышленностью. Известное устройство содержит блоки ввода, обработки информации, звуковой сигнализации, формирователь телеграфного сигнала.
Описанная схема построения устройства для передачи знаков кода Морзе обладает рядом недостатков:
- ограничение скорости ввода информации;
- отсутствие возможности слухового контроля принимаемой информации от внешних источников.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для автоматизированной передачи кода Морзе, описанное в патенте РФ №92276, принятое за прототип.
Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг. 1, где обозначено:
3 - блок звуковой сигнализации;
5 - формирователь телеграфного сигнала;
6 - блок коммутации;
7 - преобразователь сигналов интерфейса RS-232;
8 - блок обработки информации.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные двунаправленными связями преобразователь сигналов интерфейса 7, первый вход-выход которого является входом-выходом устройства для обмена информацией с персональной ЭВМ, и блок обработки информации 8, первый выход которого соединен с блоком звуковой сигнализации 3, второй выход соединен с информационным входом формирователя телеграфного сигнала 5, информационный выход которого соединен с информационным входом блока коммутации 6; группа выходов блока обработки информации 8 с помощью шины соединена с группой входов управления блока коммутации 6, группа выходов которого шиной соединена с группой входов контроля блока обработки информации 8; первый и второй выводы питания блока коммутации 6 соединены с соответствующими выводами питания формирователя телеграфного сигнала 5 (соответствующие цепи «+Е пит.», «-Е пит.»), а первый и второй входы-выходы блока коммутации 6 являются входами-выходами устройства для подключения положительного и отрицательного проводов линии манипуляции соответственно (цепи «+ Линия манипуляции» и «- Линия манипуляции»).
Устройство-прототип работает следующим образом.
На вход блока 7 поступают кодограммы с управляющей персональной ЭВМ по интерфейсу RS-232C и преобразуются в сигналы уровня КМОП, которые далее с блока 7 поступают на блок обработки информации 8. По информации, содержащейся в кодограмме, блок 8 определяет режимы работы устройства и формирует соответствующие управляющие сигналы для блока коммутации 6. В соответствии с полученным управляющим сигналом блок коммутации 6 подключает соответствующее напряжение питания к формирователю телеграфного сигнала 5.
Также в блоке 8 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 8 формирует информационные символы логического уровня с заданной скоростью передачи, подаваемые на формирователь телеграфного сигнала 5. Из полученных символов блок 5 формирует информационную посылку в виде кода Морзе, согласованную по электрическим параметрам с линей манипуляции, которая через блок коммутации 6 подается к линии манипуляции для радиопередачи.
При этом блок 6 выдает информацию о выбранном режиме работы в блок обработки информации 8.
Недостатками устройства-прототипа являются:
- низкая скорость обмена с ЭВМ;
- отсутствие возможности автономной работы (без ЭВМ);
- отсутствие возможности контроля принимаемой информации при работе с ЭВМ, принимаемой информации от внешних источников;
- отсутствие возможности коммутации телеграфных сигналов на два канала.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в разработке устройства для передачи знаков кода Морзе как с помощью управляющей ЭВМ (по интерфейсу Ethernet), так и автономно, с возможностью коммутации формируемых телеграфных сигналов на два канала, с возможностью обмена информацией с ЭВМ, с возможностью коммутации принимаемого кода Морзе от внешних источников на внешний усилитель или на головные телефоны.
Достигаемый при этом технический результат - расширение функциональных возможностей устройства, включающее возможность высокой скорости ввода информации, возможность автономной работы (без ЭВМ), возможность контроля принимаемой информации путем ее коммутации к внешнему громкоговорителю или к головным телефонам для прослушивания, возможность передачи информационных файлов (при работе с ЭВМ), возможность одновременного формирования раздельных симметричного и несимметричного телеграфных сигналов.
Для достижения технического результата в известное устройство, содержащее формирователь телеграфного сигнала, блок звуковой сигнализации и блок коммутации, согласно полезной модели введены блок ввода информации и последовательно соединенные двунаправленными связями блок преобразования интерфейса Ethernet и блок управления, при этом вход блока управления соединен с выходом блока ввода информации, первый выход блока управления соединен с входом блока звуковой сигнализации, второй выход - с управляющим входом формирователя телеграфного сигнала; группа выходов блока коммутации шиной соединена с группой входов контроля блока управления, группа выходов которого шиной соединена с группой входов управления блока коммутации; при этом формирователь телеграфного сигнала выполнен с возможностью формирования раздельных симметричного и несимметричного телеграфных сигналов на выходах устройства; блок коммутации выполнен с возможностью коммутации звуковых сигналов, поступающих на его информационные входы от двух внешних радиоприемников, в выходные сигналы устройства для подачи на ЭВМ, для подключения к головным телефонам или к внешнему усилителю, а также с возможностью коммутации сигналов с линейных выходов двух каналов ЭВМ в выходные сигналы устройства для подключения к головным телефонам или к внешнему усилителю.
На фиг. 2 представлена функциональная схема заявляемого устройства, где обозначено:
1 - блок ввода информации;
2 - блок преобразования интерфейса Ethernet;
3 - блок звуковой сигнализации;
4 - блок управления;
5 - формирователь телеграфного сигнала;
6 - блок коммутации.
Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные двунаправленными связями блок преобразования интерфейса Ethernet 2 и блок управления 4, первый выход которого соединен с входом блока звуковой сигнализации 3, второй выход - с управляющим входом формирователя телеграфного сигнала 5, а вход блока управления 4 соединен с выходом блока ввода информации 1. Кроме того, устройство содержит блок коммутации 6, группа выходов которого шиной соединена с группой входов контроля блока управления 4, группа выходов которого шиной соединена с группой входов управления блока коммутации 6, первый и второй информационные входы которого предназначены для подключения звуковых выходов соответствующих радиоприемников, третий информационный вход - для подключения к линейному выходу ЭВМ. Первый, второй и третий выходы блока коммутации 6 предназначены соответственно для подключения к ЭВМ, к головным телефонами (наушникам гарнитуры) и к внешнему усилителю (громкоговорителю).
Формирователь телеграфного сигнала 5 осуществляет формирование раздельных симметричного и несимметричного телеграфных сигналов на выходах устройства, при этом обеспечивая гальваническую развязку цепей питания телеграфных линий и цепей питания цифровой части устройства (блоков 2 и 4).
Для выполнения указанных функций формирователь телеграфного сигнала 5 построен на основе двух оптоэлектронных трансформаторов, с помощью которых формируются симметричный (±22В) и несимметричный (+12В) телеграфные сигналы и обеспечивается гальваническая развязка цепей питания этих телеграфных линий и цепей питания цифровой части устройства.
Формирователь телеграфного сигнала 5 имеет входы питания - цепи «+Е пит.» и «-Е пит.», предназначенные для обеспечения функционирования цифровой части формирователя, входы напряжений для формирования симметричных телеграфных сигналов «+22В» и «-22В», а также входы напряжений для формирования несимметричных телеграфных сигналов «+12 В» и «⊥». Первый и второй выходы («+ТЛГ 1», «-ТЛГ 1») формирователя телеграфного сигнала 5 являются выходами симметричного телеграфного сигнала, а третий и четвертый выходы («+ТЛГ 2», «-ТЛГ 2») формирователя телеграфного сигнала 5 являются выходами несимметричного телеграфного сигнала.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Кодограммы с управляющей ЭВМ по интерфейсу Ethernet поступают на вход блока 2, где происходит их преобразование в сигналы уровня КМОП. Блок 2 обеспечивает высокую скорость (до 100 Мб/с) ввода информации с управляющей ЭВМ. Затем преобразованные сигналы с выхода блока 2 поступают на интерфейсный вход блока 4, который выполнен с возможностью управления блоком звуковой сигнализации 3, блоком коммутации 6 и формирователем телеграфного сигнала 5.
Блок управления 4 может быть реализован в виде перепрограммируемого контроллера, алгоритм функционирования которого, при работе с управляющей ЭВМ, представлен на фиг. 3.
Работа контроллера начинается с блока 4.2, где анализируется значение флага окончания приема байта (RXC) от блока 4.1. Если значение флага RXC не равно 1, то по линии «нет» контроллер повторно выполняет блок 4.2, а еcли RXC=1, то по линии «да» контроллер переходит к выполнению блока 4.4. В блоке 4.4 переменной rec присваивается значение data и затем контроллер выполняет блок 4.6, где анализируется значение уровня приема reclev. Если reclev не равен 0, то контроллер по линии «нет» переходит к блоку 4.12, а если reclev=0, то контроллер по линии «да» переходит к выполнению блока 4.8. В блоке 4.8 переменная rес сравнивается с шестнадцатеричным значением 0xFF. При несовпадении контроллер по линии «нет» возвращается к блоку 4.2, а если принятый байт совпадает с признаком начала кодограммы, то уровню приема reclev присваивается значение 1 и контроллер переходит к выполнению блока 4.2.
В блоке 4.12 анализируется значение уровня приема reclev. Если reclev не равен 1, то контроллер по линии «нет» переходит к блоку 4.16, а если reclev=1, то контроллер по линии «да» переходит к выполнению блока 4.14. В блоке 4.14 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 4.2.
В блоке 4.16 анализируется значение уровня приема reclev: если reclev не равен 2, то контроллер по линии «нет» переходит к блоку 4.2, а если reclev=2, то контроллер по линии «да» переходит к выполнению блока 4.18. В блоке 4.18 в элемент массива RX[i] записывается принятый байт, указатель i увеличивается на 1 и контроллер переходит к выполнению блока 4.19, где происходит проверка условия recount. Если условие не будет выполнено, то из блока 4.19 по линии «нет» происходит переход к блоку 4.2, а если выполнено - то по линии «да» в блоке 4.20 происходит присвоение i=0, reclev=0, recoun=0 и контроллер переходит к выполнению блока 4.3.
В блоке 4.3 происходит проверка условия RX[l]=0x01. Если условие не будет выполнено, то из блока 4.3 по линии «нет» происходит переход к блоку 4.11, а если выполнено - то по линии «да» контроллер переходит к обработке управляющей кодограммы, хранящейся в массиве RX. В блоке 4.5 скорость передачи кода Морзе сохраняется в переменной V. Затем в блоке 4.7 контроллер формирует команды на замыкание (размыкание) соответствующих реле блока коммутации 6, в зависимости от кода режима работы, полученного в кодограмме, и производит контроль вторичных контактов реле. В блоке 4.9 контроллер выдает квитанцию о выполнении настроек на блок 4.1, для передачи в блок 2; и переходит к выполнению блока 4.2.
В блоке 4.11 происходит проверка условия RX[1]=0x02. Если условие будет выполнено, то из блока 4.11 по линии «да» происходит переход к блоку 4.13, а если не выполнено - то по линии «нет» контроллер переходит к обработке информационной кодограммы, хранящейся в массиве RX. В блоке 4.13 контроллер выдает символы, полученные в кодограмме, в виде кода Морзе, со скоростью V на формирователь телеграфного сигнала 5. В блоке 4.15 во время формирования точек (тире) контроллер выдает тактовый сигнал звуковой частоты на блок звуковой сигнализации 3. По окончании передачи в блоке 4.17 блок управления 4 выдает квитанцию о выполнении настроек на блок 4.1, для передачи в блок 2; и переходит к выполнению блока 4.2.
Алгоритм функционирования блока управления 4 (контроллера) при автономной работе (без ЭВМ) представлен на фиг. 4.
Работа контроллера начинается с приема кода клавиш от блока ввода информации 1, который представляет собой клавиатуру. В блоке 4.23 происходит определение нажатия сочетания клавиш.
Если было сочетание клавиш, то контроллер переходит на подпрограмму формирования блоком 4.24 команды управления для блока коммутации 6 и выдачу через блок 4.22 управляющих сигналов на блок звуковой сигнализации блоком 3 для звукового контроля нажатия комбинации клавиш. При этом в блок 4.24 из блока 6 подаются сигналы контроля вторичных контактов реле.
Если была нажата одна клавиша или их последовательность, то контроллер в блоке 4.25 производит считывание текущих значений скорости передачи и тона сигнала, а затем через блок 4.26 производит выдачу информационной посылки для формирования телеграфного сигнала блоком 5. После этого посредством блока 4.27 происходит выдача управляющих сигналов на блок звуковой сигнализации 3.
Блок звуковой сигнализации 3, при подаче на него тактовой последовательности, выдает последовательность звуковых сигналов, соответствующих набранному коду Морзе.
Блок коммутации 6 может быть реализован, например, на основе реле РПС46 [3]. Функциональная схема блока коммутации 6 представлена на фиг. 5, где обозначено:
К 1.1, К 2.1, К 3.1, К 4.1, К 5.1, К 6.1 - первые группы контактов соответственно первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого реле;
К 1.2, К 2.2, К 3.2, К 4.2, К 5.2, К 6.2 - вторые группы контактов соответственно первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого реле.
Блок коммутации 6 позволяет коммутировать звуковые сигналы от двух внешних радиоприемников:
- первого радиоприемника - к левому головному телефону, а второго радиоприемника - к правому головному телефону;
- первого радиоприемника - к линейному входу левого канала ЭВМ, второго радиоприемника - к линейному входу правого канала ЭВМ.
В случае если первый радиоприемник отключен, звуковой сигнал от второго радиоприемника коммутируется к правому головному телефону, а если второй радиоприемник отключен, то звуковой сигнал от первого радиоприемника коммутируется к левому головному телефону.
В случае если оба радиоприемника отключены, устройство работает в режиме прослушивания информации с ЭВМ.
Звуковой сигнал с линейного выхода первого радиоприемника поступает через первую группу контактов реле К 5.1 на левый канал линейного входа ЭВМ (для записи принимаемого сигнала) и через первую группу контактов первого реле К 1.1 на левый наушник гарнитуры.
Звуковой сигнал с линейного выхода второго радиоприемника поступает через первую группу контактов реле К 6.1 на правый канал линейного входа ЭВМ (для записи принимаемого сигнала) и через первую группу контактов второго реле К 2.1 на правый наушник гарнитуры.
Линейный выход левого канала ЭВМ через первую группу контактов третьего реле К 3.1 поступает к внешнему усилителю звуковой частоты либо через первую группу контактов третьего реле К 3.1 на первую группу контактов первого реле К 1.1 и на левый наушник гарнитуры.
Линейный выход правого канала ЭВМ через первую группу контактов четвертого реле К 4.1 поступает к внешнему усилителю звуковой частоты либо через первую группу контактов четвертого реле К 4.1 на первую группу контактов второго реле К 2.1 и на правый наушник гарнитуры.
Сигналы управления реле, определяющие режимы работы устройства, поступают от блока управления 4, который также осуществляет контроль их срабатывания с помощью считывания состояния вторых групп контактов реле К 1.2-К 6.2.
Внешние устройства: радиопередатчики, ЭВМ, внешний усилитель и головные телефоны подключаются к соответствующим выходам устройства.
Таким образом, введение в заявляемое устройство новых блоков и связей обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства, включающее возможность высокой скорости ввода информации с управляющей ЭВМ за счет использования интерфейса Ethernet, возможность автономной работы (без ЭВМ) за счет использования блока ввода данных, возможность контроля принимаемой информации путем ее коммутации к внешнему громкоговорителю или к головным телефонам для прослушивания, возможность передачи информационных файлов (при работе с ЭВМ), возможность одновременного формирования симметричного и несимметричного телеграфных сигналов.
Устройство реализуется на базе выпускаемых промышленностью радиоэлектронных элементов. Например, преобразователь сигналов интерфейса Ethernet может быть выполнен на микросхеме KS8721 фирмы Micrel, блок управления 4 - на микроконтроллере AT91SAM9XE512 фирмы Atmel, блок звуковой сигнализации 3 - на пьезокерамическом звонке ЗП-5 [4], формирователь телеграфного сигнала 5 - по схеме оптоэлектронного трансформатора с использованием диодного оптрона [2].
Источники информации
1. Датчик кода Морзе Р-020. гИ2.175.002. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
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.