雙掌控板收發(fā)摩爾斯電碼

山東省招遠第一中學牟曉東

作為國內(nèi)開源硬件的杰出代表，掌控板是一款非常優(yōu)秀的國產(chǎn)“創(chuàng)客”微控制器板，支持Python代碼編程以及Mind+、mPython等主流圖形化編程軟件。使用單塊掌控板進行編程，可以實現(xiàn)噪音計、身高測量儀、高溫報警系統(tǒng)和天黑自動收衣服系統(tǒng)等案例;如果有兩塊掌控板，就可以借助藍牙與WiFi雙無線通訊，遵循MOTT（消息隊列遙測傳輸）協(xié)議在SIoT開發(fā)平臺（如Mind+的SIoT本地物聯(lián)網(wǎng)、DFRobot的Easy IoT）或OneNET（移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺）等開放平臺上進行更為豐富的物聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)意項目設計，比如實現(xiàn)諜戰(zhàn)影視片中摩爾斯電碼的發(fā)送與接收。

1.預備知識：摩爾斯電碼

摩爾斯電碼（ Morse code）是一種通過不同的排列順序來表達相關字符（比如26個英文字母）的數(shù)字化通信形式，它的最基本代碼是“滴”和“嗒”，分別對應短促的“一個點”信號和“一個劃”信號，“一劃”相當于“三個點”的時長（如圖1）。在各種故事情節(jié)中最為經(jīng)典的摩爾斯電碼應用，便是sos國際通用求救信號的發(fā)送——字母S的摩爾斯屯碼是“滴、滴、滴”三個點，字母（）的摩爾斯屯碼是“嗒、嗒、嗒”三個劃，通過開關手電筒控制電路通斷以光的形式，或是單根手指連續(xù)敲擊桌面以聲的形式，都能夠快速發(fā)送“三點、三劃、三點”的SOS求救摩爾斯電碼。

2.收發(fā)操作方法規(guī)劃

每個掌控板都有A和B兩個按鍵和P、Y、T、H、（）、N六個觸摸鍵供我們選用。在發(fā)報方掌控板中進行編程，將按鍵A和B分別設計對應發(fā)送摩爾斯電碼的“滴”和“嗒”信號，而將觸摸鍵P作為每組摩爾斯電碼（即所表示的某一個字符）的結束信號，因為真實地用摩爾斯屯碼發(fā)報字母間隔是一個“嗒”的時長（相當于3個“滴”），單詞間間隔是7個“滴”，這需要專門訓練才能做好，對于初學者來說操作難度較大，而簡單地“碰”一下觸摸鍵的動作則非常方便。另外，為了對按鍵和觸摸鍵的按下與觸摸操作進行即時反饋，還要添加RGB燈閃爍和蜂鳴器播放音符模擬“滴”“嗒”聲，比如三支RGB燈分別對應按鍵A、B和觸摸鍵P的“動作”：同時，在收報方掌控板中也進行同樣的編程控制方式，模擬實現(xiàn)摩爾斯屯碼的發(fā)報與收報的“聲光”同步響應，趣味性更強。

3.掌控板發(fā)報方的mPython編程

將一塊掌控板通過數(shù)據(jù)線連接至聯(lián)網(wǎng)電腦的USB接口，然后運行rnPython進行程序的編寫。

（1）通過WiFi模塊將掌控板聯(lián)網(wǎng)

兩個掌控板之間能夠正常進行信號的發(fā)送與接收的“對話”前提條件是暢通的網(wǎng)絡連接，因此程序的最開始必須是進行聯(lián)網(wǎng)設置。從左側(cè)的“WiFi”中選擇第一項“連接WiFi名稱……密碼……”模塊語句，然后補充完整所使用的無線網(wǎng)絡名稱及密碼信息（明文顯示）。

（2）進行“連接MQTT”設置

在mPython的“擴展”一“MOTT”中提供了若干種MOTT模塊，以其中的“MOTT-Easy IoT”為例（其他的用法基本類似），這是由DFRobot提供的物聯(lián)網(wǎng)MOTT服務，需要從瀏覽器訪問網(wǎng)站（https：//iotdfrobot.com cn/）先進行免費注冊，然后登錄進入自己賬號的“工作間”;左側(cè)有兩處關鍵信息，一是“IoUd（ user）”（即用戶名），將其值“XNbxt3rMR”復制粘貼至mPython編程中“MOTT-Easy IoT”模塊語句中的第三項“Iot_id”中;二是“Iot_ pwd（password）”（即密碼），可點擊“小眼睛”圖標進行顯示，將其值“uHxxpqrGRz”復制粘貼至第四項“Iot_pwd”中（前兩項“服務器”和“Client ID”均保持默認值）。在“工作間”中執(zhí)行三次“添加新的設備”操作，分別重命名為“mPython_l”、“mPython_2”和“rnPython_3”，對應三個Topic“主題”的數(shù)值，可分別復制并粘貼至記事本中保存，這些信息在收報方掌控板中也要用到（如圖2）。

再次返回mPython編程界面，從“MOTT”中選擇“連接MOTT”模塊語句，添加至“MOTT-EasyIoT”模塊語句后面，作用是根據(jù)之前的設置進行MOTT連接。

（3）設置OLED顯示屏的顯示提示信息

先從左側(cè)的“顯示”中選擇“OLED顯示‘清空…模塊語句;再使用兩次“OLED第¨行顯示¨模式‘普通‘不換行…，控制OLED顯示屏的第1行、第2行分別顯示“連接MOTT-Easy IoT！”和“長江長江，我是黃河！”提示信息;最后要添加“OLED顯示生效”模塊語句（如圖3）。

（4）定義字典變量mv_dict并進行數(shù)據(jù)的初始化

為了進行摩爾斯電碼的分解與重組，可以將二進制代碼“0”和“1”與摩爾斯電碼的“滴”和“嗒”一一映射進行組合編碼。比如：字母“A”的摩爾斯電碼是“滴、嗒”，在字典中為它設置“鍵”（ Key）為“01”，“值”（ Value）為“A”;再比如：字母8B”是“嗒、滴、滴、滴”，在字典中的“鍵”就是“1000”。對應摩爾斯電碼的編碼規(guī)則，對字典變量my_dict進行定義和初始化，完成26個大寫英文字母的“0”“1”編碼映射（如圖4）。