Хоёртын мод Морзын декодер: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Энэхүү заавар нь Arduino Uno R3 ашиглан Морзын кодыг хэрхэн тайлах талаар тайлбарласан болно.

Илгээх хурдыг автоматаар тохируулдаг декодер нь минутанд дор хаяж 80 үг хүртэлх морзыг тайлах чадвартай.

Ирж буй кодыг таны Arduino Serial Monitor (эсвэл хэрэв суулгасан бол TFT дэлгэц) дээр текст хэлбэрээр харуулна.

Морз илгээх дадлага хийхийг хүсвэл аяны осцилляторыг оруулсан болно.

Декодерын онцлог шинж чанарууд:

• 320 x 240 TFT дэлгэцийн модуль [1]
• Goertzel дижитал зурвас дамжуулах шүүлтүүр нь хүсээгүй дохиог салгах зориулалттай.
• дохиог тайлах зориулалттай "Хоёртын морзын мод"
• автомат хурдны хяналт
• морзын дасгал хийх үед дуут гаралт
• орж ирж буй текстийг хоёуланг нь харуулна.

Дараах тэмдэгтүүд болон тэмдгүүдийг хүлээн зөвшөөрдөг.

• [A.. Z]
• [0..9]
• [., ? ' ! / () &:; = + - _ " @]

Морзын код тайлах бамбайны тооцоолсон үнэ, TFT дэлгэцээс бусад нь 25 доллар байна. [1]

Зураг

• Хавтасны зураг дээр бүрэн угсарсан нэгжийг харуулав
• Видео нь декодер ажиллаж байгааг харуулж байна

Тэмдэглэл

[1]

• TFT дэлгэцийн модуль нь заавал байх ёстой, учир нь бүх текстийг Arduino -ийн "Цуваа монитор" руу илгээдэг.
• TFT модулийг миний зааж өгсөн https://www.instructables.com/id/Arduino-TFT-Grap… -д тайлбарласан болно.

Алхам 1: эд ангиудын жагсаалт

Дараах хэсгүүдийг https://www.aliexpress.com/ дээрээс авсан болно.

Arduino UNO R3, 2.54 мм давирхайтай цорын ганц загвар бамбай

Дараахь хэсгүүдийг орон нутгаас авсан болно.

• Зөвхөн 1 LM358 хос опамп
• Зөвхөн 1 LED ногоон
• Зөвхөн 1 LED клип
• Зөвхөн 1 цахилгаан микрофон капсул
• 1 зөвхөн ердийн үед нээлттэй товчлуур
• 1 зөвхөн 8 зүү DIP залгуур
• Зөвхөн 330 ом эсэргүүцэл
• Зөвхөн 2K2 эсэргүүцэл
• 5 -хан 10K ом эсэргүүцэл
• Зөвхөн 56K ом эсэргүүцэл
• 2 зөвхөн 1uF конденсатор
• 1 зөвхөн 10uF конденсатор

Дараах хэсгүүд нь заавал биш юм.

• Зөвхөн 2.2 инчийн TFT SPI LCD дэлгэцийн модуль 240*320 ILI9341, SD картны үүртэй Arduino Raspberry Pi 51/AVR/STM32/ARM/PIC [1]
• Морзын түлхүүр / товчлуур
• 1 зөвхөн BC548 NPN транзистор
• 1 зөвхөн 1 инчийн чанга яригч
• Зөвхөн 33K ом эсэргүүцэл
• Зөвхөн 3.5 мм хэмжээтэй моно залгуур (морзын түлхүүрийн хувьд)
• Зөвхөн 3.5 мм хэмжээтэй моно сокет (морзын түлхүүрийн хувьд)
• 3 ширхэг зөвхөн 9мм М3 хэмжээтэй нейлон тусгаарлагч
• Зөвхөн 130 x 68 x 44 мм хэмжээтэй ABS хуванцар хайрцаг
• 5 зөвхөн 2 зүү зөв өнцөгт холбогч

Морзын код тайлах бамбайны нэмэлт TFT дэлгэцээс бусад тооцоолсон өртөг нь 25 доллар байна. [1]

Тэмдэглэл

[1]

Нэмэлт 320 x 240 TFT дэлгэцийн модулийн хэсгүүдийн жагсаалтыг миний зааварласан https://www.instructables.com/id/Arduino-TFT-Grap… -д оруулсан болно.

[2]

Хэрэв та илгээгчийг ашиглахыг хүсвэл морзе түлхүүр эсвэл бат бөх товчлуур шаардлагатай болно.

Алхам 2: Хэлхээ диаграм

Зураг

Фото 1 нь Морзын декодерын хэлхээний диаграмыг харуулав. Морзын түлхүүр бүхий 330 ом эсэргүүцэл нь санамсаргүйгээр газарт богино холболт гарсан тохиолдолд D4 гаралтын гүйдлийг хязгаарладаг. Энэ шалтгааны улмаас би үүнийг бамбай дээр нэмээгүй боловч тохируулахад хялбар болгох үүднээс морзын түлхүүрийн үүрэнд шууд залгав

Зураг 2 -т тохирох бамбайг харуулав. Бамбай бол миний зааж өгсөн https://www.instructables.com/id/Arduino-TFT-Grap… дээрээс микрофоны өсгөгч, аяны осцилляторыг нэмж оруулсан болно. [1]

Зураг 3 -т Arduino -д бэхлэгдсэн бамбайг харуулав. Текстийг таны Arduino "Serial Monitor" дээр үзэх бол өөр бүрэлдэхүүн хэсэг шаардлагагүй болно

Зураг 4 -т декодерыг хэсэгчлэн хайрцгаар харуулав. Дэлгэцийг үзэхийн тулд тагны нүхийг хайчилж авав. Чанга яригч болон микрофоныг уг хэрэгт наасан байна. Чанга яригчийг суурилуулахын өмнө таган дээр хэдэн чанга яригч нүх өрөмд. Тагны төв залгуур нь өргөтгөлийн микрофонд зориулагдсан болно … үүнгүйгээр декодерыг чанга яригчийн ойролцоо байрлуулах ёстой бөгөөд энэ нь үргэлж боломжгүй байдаг

Фото 5 нь TFT дэлгэцийг харуулж байна. Дэлгэцийн ирмэг дээр хар цахилгаан соронзон хальс наасан байна … энэ соронзон хальс нь гэрэл алдагдахаас сэргийлж, дэлгэц болон тагны хоорондох зөрүүг далдална

Чухал

[1]

Том USB холбогчтой Arduino нь USB холбогч ба Arduino бамбай хооронд цахилгаан соронзон хальсны давхаргыг шаарддаг. Санамсаргүй шорт нь жижигхэн зайтай тул соронзон хальсгүйгээр хийх боломжтой. Жижиг холбогчтой Arduinos -ийн хувьд соронзон хальс шаардлагагүй

Алхам 3: Онол

Морзын кодын үсэг бүр нь "цэг" ба "зураас" гэж нэрлэгддэг богино ба урт хугацааны аялгууг агуулдаг.

• цэг (.) нь 1 нэгж урттай
• зураас (_) нь 3 нэгж урттай
• үсгийн элементүүдийн хоорондох зай 1 нэгж байна
• үсэг хоорондын зай 3 нэгж байна
• үг хоорондын зай 7 нэгж байна

Бид ирж буй ая нь цэг эсвэл зураас эсэхийг тодорхойлох боломжтой бөгөөд түүний үргэлжлэх хугацааг 2 нэгжийн уртын жишиг аялгуутай харьцуулж болно.

• цэг нь 2 нэгжээс бага байна
• зураас нь 2 нэгжээс их байна

Ирж буй цэг, зураасны хэв маягийг тайлах хоёр өөр өөр арга байдаг:

• шугаман хайлт
• хоёртын мод (хоёрдмол хайлт гэж нэрлэдэг)

Шугаман хайлт

Нийтлэг аргуудын нэг бол олон тооны тэмдэгтүүд болон тэдгээрийн морзын хэв маягийг бий болгох явдал юм. Жишээлбэл, дараах тэмдэгт бүрийг дараах байдлаар хадгална.

• А. _
• Б _…
• C _. _.
• 0 _ _ _ _ _
• 1. _ _ _ _
• 2.. _ _ _

Үсэг бүрт 6 нүд шаардлагатай болно: 1 үсгийн хувьд 1, (.) Ба (_) -ийн хувьд 5 нүд. Үүнийг хийхийн тулд бидэнд 216 нүдтэй [36] [6] тэмдэгт массив хэрэгтэй. Ашиглагдаагүй нүдийг ихэвчлэн тэг эсвэл хоосон зайгаар дүүргэдэг.

Ирж буй цэг, зураасыг декодлохын тулд бид ирж буй үсэг бүрийн цэг/зураасны загварыг лавлагааны тэмдэгтийн загвартай харьцуулах ёстой.

Энэ арга нь ажиллах боловч энэ нь маш удаан байдаг.

Бидэнд 26 үсэг ('A',.. 'Z') болон цифрүүд ('0',… '9') массивт хадгалагдсан гэж хэлээрэй, дараа нь бид 36 хайлт хийх ёстой бөгөөд тус бүр 5 хүртэлх дэд хайлт хийх ёстой. Энэ нь '9' тоог тайлах нийт 36*5 = 180 хайлт юм.

Хоёртын мод

Хайлт хийх шаардлагагүй тул хоёртын хайлт илүү хурдан хийгддэг.

Шугаман хайлтаас ялгаатай нь тэмдэгт болон морзын хэв маягийг хадгалахыг шаарддаг бөгөөд хоёртын мод нь зөвхөн тэмдэгтүүдийг хадгалдаг бөгөөд энэ нь массивын хэмжээ бага байна гэсэн үг юм.

Би хоёртын модыг (фото1) хоёр хэсэгт хуваасан (2 ба 3 -р зураг) илүү унших боломжтой болгохын тулд.

Тэмдэгт олохын тулд бид цэг сонсох бүрдээ заагчийг зүүн тийш, зураасыг сонсох тоолондоо заагчийг баруун тийш хөдөлгөдөг. Хөдөлгөөн бүрийн дараа бид дараагийн алхамд заагчийн зайг хоёр дахин багасгадаг. Тиймээс хоёртын мод гэж нэрлэдэг.

'9' үсгийг (зураас, зураас, зураас, зураас, цэг) тайлахын тулд баруун тийш 5 … 4, зүүн тийш 1 хөдөлгөөн хийх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр заагчийг шууд "9" дээр үлдээнэ.

Таван алхам нь 180 хайлтаас хамаагүй хурдан юм !!!!!

Хоёртын тэмдэгтийн массив нь бас жижиг … 26 үсэг, 10 тоонд зөвхөн 64 x 1 хэмжээтэй мөр шаардлагатай. Би цэг таслалыг тайлахын тулд 128 тэмдэгт бүхий массив үүсгэхээр шийдсэн.

Алхам 4: Дизайн тэмдэглэл

Морзыг хөндлөнгийн дохио байгаа тохиолдолд тайлахад хэцүү байдаг. Хүсээгүй дохиог татгалзах ёстой … энэ нь ямар нэгэн шүүлтүүр шаарддаг.

Олон боломжууд байдаг:

1. Үе шаттай түгжигдсэн гогцоонууд
2. Индуктор-конденсаторын шүүлтүүр
3. Резистор-конденсаторын идэвхтэй шүүлтүүрүүд
4. Fast Fourier Transform эсвэл Goertzel шүүлтүүр гэх мэт дижитал дохио боловсруулах.

1, 2, 3 -р аргууд нь их хэмжээний гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шаарддаг.

4 -р арга нь гадны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шаарддаггүй … давтамжийг математик алгоритм ашиглан илрүүлдэг.

Хурдан Фурье хувиргалт (FFT)

Нарийн долгионы хэлбэрт ая байгааг илрүүлэх нэг арга бол Fast Fourier Transform -ийг ашиглах явдал юм

Зураг 1 -т FFT (Fast Fourier Transform) аудио спектрийг "бинк" болгон хэрхэн хувааж байгааг харуулав.

Зураг 2 -т FFT "бинкууд" дохионд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлж байгааг харуулав … энэ тохиолдолд 800 Гц. Хэрэв 1500 Гц гэсэн хоёрдахь дохио байсан бол бид хоёр хариултыг харах болно: нэг нь 800 Гц, нөгөө нь 1500 Гц.

Онолын хувьд, тодорхой FFT давтамжийн савны гаралтын түвшинг хянах замаар морзын код тайлагч хийж болно … олон тоо нь цэг эсвэл зураас байгааг илэрхийлдэг… цөөн тоо нь дохио өгдөггүй.

Морзын код тайлагчийг 2 -р зураг дээрх "бин 6" -г хянах замаар хийж болно, гэхдээ энэ хандлагад олон зүйл буруу байна.

• Бид зөвхөн нэг давтамжийн сав авахыг хүсч байна … бусад нь үр ашиггүй тооцоолол юм
• давтамжийн сав нь сонирхлын давтамж дээр яг таарахгүй байж магадгүй юм
• энэ нь харьцангуй удаан (Arduino давталт тутамд 20mS ()

Өөр нэг арга бол Goertzel шүүлтүүр ашиглах явдал юм.

Goertzel шүүлтүүр

Goertzel шүүлтүүр нь FFT -тэй төстэй боловч зөвхөн ганц давтамжийн савтай.

Photo3 нь салангид аудио алхамуудад Goertzel шүүлтүүрийн давтамжийн хариуг харуулж байна.

Фото 4 бол ижил давтамжийн хүрээнд ижил шүүлтүүрийг цэвэрлэх явдал юм.

Би Goertzel алгоритмын дагуу "явах "аар шийдсэн.

• Goertzel алгоритмыг ашигладаг Arduino loop () цаг нь Arduino "fix_FFT" номын санг ашиглан FFT шийдлийн хувьд 14mS (миллисекунд) байсан бол 20mS (миллисекунд) байсан.
• Goertzel bandpass шүүлтүүрийн төвийн давтамжийг тохируулахад хялбар байдаг.
• Зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 190 Гц байна.

Фото 5 нь ая илрэх үед 900 Гц давтамжтай Goertzel шүүлтүүрийн тоон гаралтыг харуулж байна. Би аяныхаа босгыг 4000 гэж тохируулсан … 4000 -аас дээш утга нь аялгууг илтгэнэ.

Онолын хувьд та шүүлтүүрээ ая тухтай сонсох давтамжтай тааруулах хэрэгтэй. Харамсалтай нь миний 1 инчийн хяналтын чанга яригчийн аудио гаралт 900 Гц -ээс хурдан буурдаг. Асуудал гарахаас зайлсхийхийн тулд би 950 Гц давтамжтай шүүлтүүр ашиглаж байна. Шүүлтүүрийн өөр давтамжийг тооцоолох шаардлагатай томъёог миний кодын толгой дээрээс олж болно.

Код тайлж байна

Цэг, зураасыг тайлах нь анх харахад тийм хялбар биш юм.

Төгс морзыг дараахь байдлаар тодорхойлно.

• цэг = 1 нэгж
• үсэг доторх зай = 1 нэгж
• зураас = 3 нэгж
• үсэг хоорондын зай = 3 нэгж
• үг хоорондын зай = 7 нэгж

Морзын төгс кодыг тайлахын тулд бидэнд ердөө 2 нэгжийн дууны аялгуу хэрэгтэй

• цэг <2 нэгж
• элементийн зай <2 нэгж
• зураас> 2 нэгж
• үсэг _ орон зай> 2 нэгж
• word_space> 6 нэгж (өөрөөр хэлбэл 3 x лавлах нэгж)

Энэ нь машин морзинд зориулагдсан боловч "бодит ертөнцөд":

• илгээх хурд өөр өөр байдаг
• цэг бүрийн үргэлжлэх хугацаа өөр өөр байдаг
• зураас бүрийн үргэлжлэх хугацаа харилцан адилгүй байна
• E, I, S, H, 5 үсэг нь зөвхөн цэгийн үргэлжлэх хугацааны дундаж цэгүүдийг агуулдаг
• T, M, O, 0 үсэг нь зураасны үргэлжлэх хугацаанд дунджаар зураасыг агуулна
• үгийн цоорхой ирэхгүй байж магадгүй
• бүдгэрэх нь декодер сэргээх шаардлагатай алдаануудыг үүсгэдэг.
• хөндлөнгийн оролцооноос үүдэлтэй авлигын дохио

Зөвхөн цэг, зураас агуулсан үсгийг хэсэгчлэн шийдвэрлэнэ.

Бид зөв цэг, зөв зураас авах хүртэл лавлагааны үргэлжлэх хугацааг тооцоолно. Би 200 миллисекунд ашигладаг бөгөөд хэрэв илгээх хурд нь 6 WPM (минутанд үг) ба 17 WPM хооронд байвал хүчинтэй болно. Хэрэв та морз сурч байгаа бол энэ үнэ цэнийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байж магадгүй юм. Програм хангамжид хурдны хүснэгт багтсан болно

Дараах тохиолдолд хурдны өөрчлөлтийг шийдвэрлэнэ.

• Бид цэг, зураас тус бүр дээр гулсмал дундажийг гүйцэтгэдэг
• тэмдэг тус бүрийг хүлээн авсны дараа лавлагааны хугацааг дахин тооцоолох

Үгийн цоорхой болон ирээгүй үгийн цоорхойг бид дараах тохиолдолд шийддэг.

• сүүлчийн сүүлчийн (өнгө аясгүй) шилжилтийн үеийг санаарай,
• үсэг бүрийн дараа алгоритмыг дахин эхлүүлэх;
• Дараагийн тэргүүлэх (өнгө аясгүй) шилжилтийг хүлээж байхдаа өнгөрсөн хугацааг тооцоолох ба
• 6 хугацааны нэгжээс хэтэрсэн бол зай оруулах.

Морзын осциллятор

Би эхлээд зарим Piezo дуугаруулагчийг туршиж үзсэн боловч олсон:

• давтамжийг тогтоосон
• гаралтын давтамж удаан сонсоход хэт өндөр байсан
• пьезо Goertzel нэвтрэх зурвасаас холдох хандлагатай байв

Дараа нь би 750 Гц давтамжтай давтамжтай акустик хувиргагч жолоодохыг оролдсон боловч 1, 3 -р гармоникуудыг шүүсэн резонанстай болохыг олж мэдэв. Зураг 6 нь 750 Гц квадрат долгионы микрофон өсгөгчийн гаралтыг харуулж байна … бид 5 дахь гармоникийг харж байна !!!

Дараа нь би жижиг чанга яригч ашиглах аргыг сонгов. Фото 7 нь жижиг чанга яригч руу илгээсэн 750 Гц квадрат долгионы микрофоны гаралтыг харуулж байна … энэ удаад бид 5 -р гармоник биш харин үндсэн хэсгийг харж байна. Goertzel шүүлтүүр нь гармоникийг үл тоомсорлодог.

Тэмдэглэл

[1]

en.wikipedia.org/wiki/Goertzel_algorithm

www.embedded.com/the-goertzel-algorithm/

Алхам 5: Програм хангамж

Суурилуулалт

• Хавсаргасан файлыг татаж авах MorseCodeDecoder.ino [1]
• Энэ файлын агуулгыг шинэ Arduino ноорог дээр хуулж ав
• Ноорогоо "MorseCodeDecoder" болгон хадгална уу (ишлэлгүйгээр)
• Ноорогоо эмхэтгэн Arduino дээрээ байршуулна уу

Програм хангамжийн шинэчлэлт 2020 оны 7 -р сарын 23

"MorseCodeDecoder6.ino" хавсаргасан файлд дараах боломжуудыг нэмж оруулав.

• "Яг Блэкман" цонх [2]
• "Дуу чимээ_хадлага"

Тохируулга:

• LED нь анивчиж эхлэх хүртэл хүлээн авагчийн аудио түвшинг дээшлүүл
• LED нь ирж буй морьтой зэрэгцэн анивчих хүртэл хүлээн авагчаа тохируулаарай
• Noise_blanker нь 8mS хүртэлх дуу чимээг үл тоомсорлохоор тохируулагдсан (нэг давталт)
• Дуу чимээний босгыг Debug = true гэж тохируулж, сериал плоттероо үзэх замаар тохируулж болно

Тэмдэглэл

[1]

Хэрэв та текстийг хэт их үзэхийг хүсвэл Arduino Serial Monitor -ийг 115200 baud болгож тохируулна уу.

[2]

• Зураг 1… Блэкмэний яг цонх
• Фото 2… Яг Блэкман цонхгүй Goertzel шүүлтүүр
• Зураг 3,,, Яг Блэкман цонхтой Goertzel шүүлтүүрийг ашигласан

Алхам 6: Үйл ажиллагаа

Декодер

Морз сонсохдоо уг төхөөрөмжийг чанга яригчийнхаа хажууд байрлуул.

• Цахилгаан микрофоны капсул таны чанга яригчаас морзын дохиог авдаг.
• Цахилгаан микрофоны гаралтыг 647 дахин (56dB) олшруулж, Arduino руу дамжуулж боловсруулдаг.
• Goertzel дижитал зурвас нэвтрүүлэх шүүлтүүр нь морзын дохиог дуу чимээнээс гаргаж авдаг.
• Декодлох ажлыг хоёртын мод ашиглан хийдэг.
• Декодерийн гаралтыг 320 х 240 пикселийн TFT дэлгэц дээр текст хэлбэрээр харуулна. Хэрэв та дэлгэц ашиглахыг хүсэхгүй байгаа бол үүнийг Arduino "Serial Monitor" руу илгээнэ.

Морз илгээгч

Морз илгээгчийг мөн оруулсан болно. Энэ нь танд морз илгээх дадлага хийх, дараах байдлаар ажиллах боломжийг олгоно.

• Arduino pin 4 дээр тогтмол дуут авиа гардаг.
• Морзын товчлуурыг дарах болгондоо бид энэ дууг декодерын чанга яригчаар сонсдог.
• Аяыг Goertzel шүүлтүүртэй ижил давтамжаар тохируулсан бөгөөд энэ нь декодерыг жинхэнэ морз сонсдог гэж бодоод байдаг … таны илгээсэн бүхэн дэлгэц дээр хэвлэмэл текст хэлбэрээр гарч ирнэ.

Декодер дараах нийтлэг алдааг олж авснаар таны илгээмж сайжирна.

• тэмдгийн хооронд хэт их зай байна. (жишээ нь: Q -ийг MA гэж тэмдэглэсэн)
• үсгүүдийн хооронд хэт их зай байна (жишээ: ОДОО NO W хэлбэрээр хэвлэв)
• буруу код

Алхам 7: Дүгнэлт

Декодер

Энэхүү зааварчилгаа нь Морзын кодыг хэвлэсэн текст болгон хөрвүүлдэг Морзын декодерыг хэрхэн яаж хийхийг тайлбарласан болно.

• Декодер нь дор хаяж 80 WPM (минутанд үг) хүртэлх морзыг тайлах чадвартай.
• Декодер нь хүлээн авах хурдны өөрчлөлтийг автоматаар хянадаг.
• Текстийг таны сериал монитор дээр (эсвэл суулгасан бол 320 x 240 TFT дэлгэцийн модуль дээр) харуулна [1]

Илгээгч

Морз илгээгчийг мөн оруулсан болно

• Илгээгч нь морз илгээх чанарыг сайжруулахад тусалдаг.
• Декодер нь таны илгээсэн зүйл зөв болохыг баталж байна

Сэлбэгийн өртөг

Морзын код тайлах бамбайны нэмэлт TFT дэлгэцээс бусад тооцоолсон өртөг нь 25 доллар байна.

Миний бусад зааварчилгааг үзэх бол энд дарна уу.

Аудио сорилтын 2020 оны хоёрдугаар шагнал