便攜式報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：針對(duì)當(dāng)前報(bào)務(wù)人員訓(xùn)練時(shí)缺少互聯(lián)互通訓(xùn)練且沒有便利器材等問題，本文將設(shè)計(jì)一種便攜式報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持多樣的網(wǎng)絡(luò)接入選擇，支持聯(lián)網(wǎng)條件下和單機(jī)條件下的發(fā)報(bào)、收?qǐng)?bào)和通報(bào)訓(xùn)練，支持可連接標(biāo)準(zhǔn)電鍵與耳機(jī)，支持有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，且設(shè)備體積小、便攜性好?？傊撓到y(tǒng)能夠有效提高報(bào)務(wù)人員的訓(xùn)練效果，使他們能夠熟練掌握?qǐng)?bào)務(wù)技能，并在各種訓(xùn)練場(chǎng)景中靈活運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：報(bào)務(wù)訓(xùn)練；莫爾斯電碼；嵌入式系統(tǒng)

王實(shí)（1979.01-），男，漢族，江蘇南京，本科，高工，研究方向：通信技術(shù)、自動(dòng)控制。

一、引言

當(dāng)前信息技術(shù)飛速發(fā)展，通信設(shè)備的傳輸速率不斷提升。無線電報(bào)務(wù)通信中的報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練，如手鍵拍發(fā)、抄收電報(bào)等，通常需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且內(nèi)容相對(duì)枯燥。統(tǒng)一組織訓(xùn)練時(shí)，會(huì)耗費(fèi)大量的力氣并且組織者的工作強(qiáng)度也很大。此外，個(gè)人自主進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，很難保證評(píng)估反饋的效果。

在信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)和嵌入式技術(shù)的推動(dòng)下，人們開發(fā)了多種多樣的報(bào)務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng) [1-11]。其中，基于 MSP430單片機(jī)的莫爾斯報(bào)訓(xùn)練裝置[7]支持發(fā)報(bào)和聽報(bào)技能訓(xùn)練。在發(fā)報(bào)訓(xùn)練時(shí)，識(shí)別結(jié)果可由數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示，或發(fā)送至計(jì)算機(jī)端進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)估。基于計(jì)算機(jī)的無線電報(bào)務(wù)訓(xùn)練裝置[9]]可以直接將手鍵和耳機(jī)連接到計(jì)算機(jī)，具備發(fā)報(bào)和收?qǐng)?bào)訓(xùn)練功能。莫爾斯碼報(bào)務(wù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)[10]以嵌入式Linux系統(tǒng)為基礎(chǔ)，具備收發(fā)報(bào)訓(xùn)練等功能。但現(xiàn)有的系統(tǒng)主要關(guān)注報(bào)務(wù)技能中發(fā)報(bào)和收?qǐng)?bào)兩個(gè)基礎(chǔ)科目的訓(xùn)練，沒有考慮貼近報(bào)務(wù)通信人員實(shí)際需要的通報(bào)訓(xùn)練。

針對(duì)以往系統(tǒng)依賴計(jì)算機(jī)、便攜性差且缺乏通報(bào)訓(xùn)練等問題，作者設(shè)計(jì)了一種便攜式報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)可連接標(biāo)準(zhǔn)電鍵與耳機(jī)，并使用充電鋰電池供電，充電后可隨時(shí)隨地使用。此外，它具有靈活的組網(wǎng)性能，可滿足發(fā)報(bào)、收?qǐng)?bào)和通報(bào)訓(xùn)練的要求。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

便攜式報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架如圖1所示，可以概括為硬件體系和軟件體系兩部分。硬件體系以微處理器為核心，包括報(bào)務(wù)音頻模塊、電鍵處理模塊、交互模塊、通信模塊和供電模塊。軟件體系由驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層構(gòu)成，其中驅(qū)動(dòng)層主要包括電鍵驅(qū)動(dòng)、報(bào)務(wù)音頻驅(qū)動(dòng)、觸控驅(qū)動(dòng)和通信驅(qū)動(dòng)等；應(yīng)用層主要包括發(fā)報(bào)訓(xùn)練、收?qǐng)?bào)訓(xùn)練和通報(bào)訓(xùn)練等。

（一）硬件設(shè)計(jì)

硬件部分圍繞微處理器，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)莫爾斯報(bào)音頻產(chǎn)生和處理的報(bào)務(wù)音頻模塊、實(shí)現(xiàn)電鍵輸入信號(hào)處理的電鍵處理模塊、支持液晶顯示和觸摸控制的交互模塊、支持有線和無線的通信模塊等外設(shè)部分，并配備了可充電電池為主的供電模塊。

系統(tǒng)微處理器采用ARM處理器，具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特性，能夠很好地保證系統(tǒng)外設(shè)接入和軟件開發(fā)的需要。

1.報(bào)務(wù)音頻模塊

報(bào)務(wù)音頻模塊實(shí)現(xiàn)單音的產(chǎn)生、按莫爾斯碼規(guī)律輸出音頻、單音調(diào)和輸出音量的調(diào)節(jié)、音頻放大等，如圖2所示為報(bào)務(wù)音頻模塊的音頻產(chǎn)生與處理電路，圖中555定時(shí)芯片主要產(chǎn)生單音，模擬開關(guān)芯片主要實(shí)現(xiàn)莫爾斯音頻的輸出。

555定時(shí)芯片的第4腳接微處理器輸出的“555控制”信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)555定時(shí)芯片是否工作的控制；555定時(shí)芯片工作時(shí)，根據(jù)其外圍R1、R2、R3及C1的值輸出一定頻率的單音信號(hào)，該單音振蕩頻率為

f=1.44 / [R1+2（R2+R3）] C1

其中R3為電位器，其阻值可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)輸出單音頻率的調(diào)整。該單音信號(hào)的占空比為

通常一般頻率f為1000Hz，占空比盡量接近0.5，此時(shí)R1的值可取2.2 kΩ、R2+ R3的值可取31.625 kΩ、C1的值可取0.02 μF，對(duì)應(yīng)的f為1000.07Hz，占空比為0.517，同時(shí)R3為可調(diào)電阻，提供頻率調(diào)整。

555定時(shí)芯片的第3腳的單音信號(hào)通過電位器R4分壓輸出，通過調(diào)節(jié)R4可進(jìn)行輸出音量的調(diào)節(jié)，然后由模擬開關(guān)芯片進(jìn)行單音的處理，輸出莫爾斯音頻至耳機(jī)及喇叭。

模擬開關(guān)芯片可選用TS5A22364，其第5腳IN1端接微處理器輸出的“報(bào)務(wù)音頻控制”信號(hào)，根據(jù)系統(tǒng)工作需要控制單音按照莫爾斯音頻的規(guī)律輸出。以發(fā)報(bào)訓(xùn)練為例，當(dāng)電鍵按下時(shí)，應(yīng)有單音輸出，此時(shí)對(duì)應(yīng)“報(bào)務(wù)音頻控制”應(yīng)為高電平，單音自模擬開關(guān)芯片的第2腳NO1端；當(dāng)電鍵抬起時(shí)，無單音輸出，此時(shí)對(duì)應(yīng)“報(bào)務(wù)音頻控制”應(yīng)為低電平。

模擬開關(guān)芯片的第7腳IN2接微處理器輸出的“揚(yáng)聲器開關(guān)”信號(hào)，控制莫爾斯音頻是否輸出至喇叭。當(dāng)設(shè)置輸出至喇叭時(shí)，“揚(yáng)聲器開關(guān)”為低電平，模擬開關(guān)芯片的第8腳NC2有音頻輸出；當(dāng)設(shè)置不輸出至喇叭時(shí)，“揚(yáng)聲器開關(guān)”為高電平，模擬開關(guān)芯片的第8腳NC2無音頻輸出。

模擬開關(guān)芯片的第9腳COM2、第8腳NC2分別連接耳機(jī)、喇叭放大電路，耳機(jī)放大電路可選用TI公司的LM4880M芯片，喇叭放大電路可選用NXP公司的SA58672芯片能夠驅(qū)動(dòng)3 W、4 Ω的喇叭。

2.電鍵處理模塊

電鍵處理模塊實(shí)現(xiàn)電鍵接口到微處理器輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其電路如圖3所示，為了消除電鍵按下和抬起過程高低電平切換時(shí)常會(huì)存在的毛刺，用與非門對(duì)電鍵輸入信號(hào)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)去抖。電鍵接口用于連接電鍵，一端接地，另一端用上拉電阻拉高并連接與非門1的兩個(gè)輸入端和與非門3的一個(gè)輸入端，經(jīng)與非門運(yùn)算處理后，自與非門2的輸出端和微處理器的“電鍵輸入信號(hào)”相連接。當(dāng)電鍵按下時(shí)，與非門1的輸入端接地，經(jīng)處理后與非門2的輸出端為低電平；電鍵松開時(shí)，與非門1的輸入端為高電平，經(jīng)處理后與非門2的輸出端為高電平。

3.交互模塊

交互模塊主要采用一塊高清觸控液晶屏，通過專用接口連接微處理器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)使用的顯示輸出和觸控屏輸入，為系統(tǒng)的人機(jī)界面。

4.通信模塊

通信模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接入有線或無線網(wǎng)絡(luò)，以及系統(tǒng)互聯(lián)等功能，采用有線局域網(wǎng)、Wifi無線網(wǎng)和藍(lán)牙互聯(lián)功能。

有線局域網(wǎng)選用以太網(wǎng)收發(fā)芯片，通過專用接口連接微處理器；Wifi無線網(wǎng)和藍(lán)牙選用通用的模塊，通過專用接口連接微處理器。

5.供電模塊

供電模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電源管理，根據(jù)系統(tǒng)便攜性要求，應(yīng)采用可充電的方案，并應(yīng)具有充電過程顯示、電量情況顯示等必要功能。為保證設(shè)備便攜性，設(shè)備電源采用充電鋰電池供電方案，供電電源采用12V，電池采用18650鋰電池串聯(lián)方式，選用專用電池管理和保護(hù)芯片實(shí)現(xiàn)需要的功能。

（二）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件依據(jù)系統(tǒng)硬件和應(yīng)用需要完成系統(tǒng)硬件的驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)層根據(jù)系統(tǒng)硬件的報(bào)務(wù)音頻模塊、電鍵處理模塊、交互模塊和通信模塊分別開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用程序的支持。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)用根據(jù)需要設(shè)置有發(fā)報(bào)訓(xùn)練、收?qǐng)?bào)訓(xùn)練和通報(bào)訓(xùn)練三個(gè)子系統(tǒng)。

1.發(fā)報(bào)訓(xùn)練

如圖4所示，發(fā)報(bào)子系統(tǒng)主要掃描電鍵輸入，根據(jù)電鍵輸入發(fā)出單音并記錄分析電鍵輸入的情況，提供發(fā)報(bào)技能訓(xùn)練、評(píng)估等功能。

2.收?qǐng)?bào)訓(xùn)練

如圖5所示，收?qǐng)?bào)子系統(tǒng)主要通過觸控屏提供報(bào)文選擇、參數(shù)設(shè)置等，根據(jù)使用者操作播放報(bào)文對(duì)應(yīng)的音頻，并提供報(bào)文校對(duì)以及播放、暫定、調(diào)速等操作。

莫爾斯報(bào)文音頻播放的方式由定時(shí)器完成，將莫爾斯報(bào)文解析為點(diǎn)、劃以及不同長(zhǎng)度的間隔等一個(gè)個(gè)時(shí)隙，通過定時(shí)器來準(zhǔn)確控制報(bào)文對(duì)應(yīng)的每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)是否播放單音，對(duì)應(yīng)點(diǎn)、劃的時(shí)隙有單音，各種間隔內(nèi)無單音。

莫爾斯報(bào)文由電碼符號(hào)組成，電碼符號(hào)由點(diǎn)、劃組成，點(diǎn)、劃的時(shí)隙長(zhǎng)度比為1：3，點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與劃、劃與劃之間有點(diǎn)時(shí)隙長(zhǎng)度的間隔，若干個(gè)碼構(gòu)成一組電碼，每個(gè)碼之間取3倍點(diǎn)時(shí)隙長(zhǎng)度的間隔，組與組之間取5倍點(diǎn)時(shí)隙長(zhǎng)度的間隔，按此規(guī)律可以將一份報(bào)文轉(zhuǎn)變?yōu)楸砀裨搱?bào)文各時(shí)隙長(zhǎng)度的數(shù)組，從而實(shí)現(xiàn)莫爾斯音頻播放的控制。

3.通報(bào)訓(xùn)練

如圖6所示，通報(bào)子系統(tǒng)主要通過有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備互聯(lián)實(shí)現(xiàn)多用戶間的互聯(lián)互通，每個(gè)用戶的電鍵操作通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至另一方或多方產(chǎn)生莫爾斯音頻，以模擬真實(shí)的無線電通信聯(lián)絡(luò)，可以基于模擬一對(duì)一通信或1對(duì)多通信。

三、系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)主要用于進(jìn)行報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練，支持聯(lián)網(wǎng)訓(xùn)練和單機(jī)訓(xùn)練。

（一）聯(lián)網(wǎng)訓(xùn)練應(yīng)用

在聯(lián)網(wǎng)的情況下，系統(tǒng)可用于開展形式多樣的發(fā)報(bào)訓(xùn)練、收?qǐng)?bào)訓(xùn)練和通報(bào)訓(xùn)練。

1.發(fā)報(bào)訓(xùn)練

聯(lián)網(wǎng)情況下，各設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，由其中一臺(tái)設(shè)備作為訓(xùn)練組織者，可設(shè)置進(jìn)行跟著系統(tǒng)發(fā)報(bào)、按報(bào)文同步發(fā)報(bào)等不同方式，并存儲(chǔ)記錄每個(gè)人員的發(fā)報(bào)情況，能夠自動(dòng)分析評(píng)判并提供建議，還可提供不同發(fā)報(bào)人員之間進(jìn)行競(jìng)賽等形式。

2.收?qǐng)?bào)訓(xùn)練

聯(lián)網(wǎng)情況下，各設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，由其中一臺(tái)設(shè)備作為訓(xùn)練組織者，可設(shè)置進(jìn)行集中收?qǐng)?bào)，能夠拍攝存儲(chǔ)記錄每個(gè)人員的發(fā)報(bào)情況，并能夠自動(dòng)分析評(píng)判。

3.通報(bào)訓(xùn)練

聯(lián)網(wǎng)情況下，各設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，由其中一臺(tái)設(shè)備作為訓(xùn)練組織者，可設(shè)置各設(shè)備的互聯(lián)互通關(guān)系，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間1對(duì)1、1對(duì)多等不同形式下的通報(bào)訓(xùn)練，能夠存儲(chǔ)記錄每個(gè)人員的發(fā)報(bào)情況，并能夠自動(dòng)分析評(píng)判并提供建議。

（二）單機(jī)訓(xùn)練應(yīng)用

在不聯(lián)網(wǎng)的情況下，系統(tǒng)可單機(jī)進(jìn)行發(fā)報(bào)訓(xùn)練、收?qǐng)?bào)訓(xùn)練。

1.發(fā)報(bào)訓(xùn)練

不聯(lián)網(wǎng)情況下，設(shè)備可設(shè)置進(jìn)行跟著系統(tǒng)發(fā)報(bào)、按報(bào)文同步發(fā)報(bào)等不同方式，并本機(jī)存儲(chǔ)記錄發(fā)報(bào)情況，能夠自動(dòng)分析評(píng)判并提供建議。

2.收?qǐng)?bào)訓(xùn)練

不聯(lián)網(wǎng)情況下，設(shè)備可設(shè)置集中收?qǐng)?bào)，能夠拍攝存儲(chǔ)記錄收?qǐng)?bào)情況，并自動(dòng)分析和評(píng)判。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文以嵌入式微處理器為核心，研究并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種便攜式的報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)從報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練需求出發(fā)，按照發(fā)報(bào)訓(xùn)練、收?qǐng)?bào)訓(xùn)練和通報(bào)訓(xùn)練要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了接入網(wǎng)絡(luò)和不接入網(wǎng)絡(luò)兩種應(yīng)用方式，并提供了訓(xùn)練數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄和智能分析，能夠有效支撐報(bào)務(wù)技能訓(xùn)練，提升訓(xùn)練效果。

作者單位：王實(shí) 中郵建技術(shù)有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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