Morse电码自动译码系统2007

1、Morse电码自动译码系统摘要：Morse码自动译码方法，使用锁相环锁定Morse码频率，然后通过译码处理器捕捉Morse码并计算点码、划码及码间隔的时长，从而根据点码与划码的组合自动译出字符并显示到终端。该译译码算法步骤包括定义译码窗口与字符析出、编制Morse码字符表。软件编制分为高低电平时长的计算程序和字符析出程序两个主要部分。0引言Morse码人工译成报文最突出的是速度。鉴于其频率具有稳定性，故提出基于锁相环电路和单片机的自动译码方法，即通过锁定Morse码频率，再依点码与划码组合识别出Morse报文中的字符。1Morse码译码系统组成Morse码译码系统硬件包括：Morse码信号预处

2、理及锁频与整形、电码捕捉与译码处理器、主控制器与显示终端。系统框图如图1。图1系统框图1.1Morse码信号预处理电路无线信号接收机收到Morse码电报以模拟信号输出，由于Morse码在调制解调过程及传输中存在干扰，导致接收机输出的模拟信号中混有很多噪声信号，需对输出的模拟信号进行放大、滤波等预处理，硬件电路如图2。信号限幅电路的作用是为下面的锁频电路提供幅度稳定的输入信号。图2Morse码信号预处理1.2Morse码锁频与整形电路系统采用锁相环电路来锁定Morse码信号频率，达到跟踪Morse码信号的目的，输入锁相环电路的Morse码时域波形及锁相环电路对应的输出波形如图3。当模拟Morse

3、码信号序列输入锁相环电路时，其输出端则出现交替的高低电平信号，即，点码与划码出现时为高电平，否则为低电平。图3Morse码时域波形及锁相环电路对应的输出波形首先精确测出Morse码的频率，将其作为锁相环VCO的中心频率来设置外围电路参数。当预处理过的Morse码信号输入到锁相环电路时，其输出端将在点码与划码出现的时间保持高电平，其他时间为低电平。当按正常规则输入Morse码信号时，锁相环电路的输出端将出现高低电平交替信号，高电平保持时间依点码与划码的时值不同而不同。输入的Morse码信号可能出现抖动，或锁相环出现短暂的失锁现象，故增加整形电路，以消除高低交替电平信号中可能出现的毛刺。1.3Mo

4、rse码信号捕捉与译码处理器系统采用带有捕捉单元的STC系列单片机作为译码处理器。当高低交替的电平信号输入译码处理器的捕捉通道时，处理器将在高低电平的上升沿与下降沿产生中断，通过中断控制定时器来计算高低电平的时长，然后根据译码算法译出字符。1.4主控制器与显示终端系统主控制器：（1）将译码处理器译出的报文通过串口发送PC作进一步处理；（2）控制LCD显示器显示译出的报文。一般采用单片机，与译码处理器间以并行通信方式传输数据。2译码算法及软件流程2.1译码算法Morse码报文使用点与划的组合来表征字符，每个英文字母、数字或标点符号由不同点与划的唯一组合来描述。因此，可利用点与划组合的唯一性来确定

5、字符。如上描述，当点码或划码出现时会有高电平输出，从高电平的时长可区分出点码与划码，从低电平的时长可区分出码间隔与字符间隔。每当字符间隔出现时，记录前面若干点码与划码的组合，再对照Morse码字符表析出字符。（1） 译码窗口与字符析出译码窗口通过对实际码形中点码与划码的采样及相关算法获得。由于译码处理器依高低电平的时长识别点码、划码、码间隔、字符间隔，故需预设译码窗口来叠加到一连串的输入码形上，通过比较高低电平时值与译码窗口值，实现码或字符的析出。设点码、划码、码间隔、字符间隔等窗口分别为、，则窗口间的时间关系如图4.图4输入码形与译码窗口之间的时间关系当译码窗口叠加到输入码形时，可识别出T1

6、、T3、T7、T9为点码，即“嘀”；T5为划码，即“嗒”；T2、T4、T6为码间隔；T8为字符间隔。当析出T8时，一个字符已出现，即T1、T3、T5、T7的组合为一个字符，即“嘀嘀嗒嘀”。由于实际Morse码报文的发报速度可能变化，当发报速度快时，其点码与划码的时值较之发报速度慢时要短，因此译码窗口值不能固定不变。在发报速度不陡变时，依指数式加权平均法动态选取译码窗口值，每析出一个字符后刷新一次译码窗口值，算法如下：。式中：为当前码点窗口值；为上次是用的点码窗值；为最新采样的点码值；为小于1的正数，取值根据试验获得。该算法可跟踪Morse码速度，不断刷新译码窗口值，实现码速变化时的自动译码。其

7、他译码窗口值刷新算法相同。（2） 编制Morse码字符表Morse码电报的每个字符由点与划的有序组合描述，其组合具有唯一性，下以编制Morse码字符表过程中使用的地址偏移法为例加以描述。首先确定基地址变量Addr，赋基准值为00011100B（0x1c），再将字符的0与1的有序组合以一定的顺序存入基地址变量Addr，以得到相对于基地址偏移一定长度的新地址，最后按新地址查表得到相应字符。如图4中的T1、T3、T5、T7的有序组合，描述为0与1的组合后为“0010”，从左至右，将组合的每一位存入Addr的最低位，在没存入一位0或1前将Addr左移一位，则“0010”存入Addr的低4位，基地址Ad

8、dr则由00011100B变成11100010B，按新地址查表可找到字符“F”。2.2软件流程软件包括：（1）高低电平时长的计算程序，通过捕捉端口，使用计时器初始化与相应中断来计算出点码、划码、码间隔及字符间隔的时间值；（2）字符析出程序，将实时捕捉的高低电平时间值送入译码窗口析出字符。（1） 高低电平值计算流程通过捕捉端口计算高低电平值的程序流程如图5。其中：H_Data为存放高电平时间值的缓冲区，来存放点码值或划码值；L_Data为存放低电平时间值的缓冲区，用来存放码间隔或字符间隔。程序的关键是对译码处理器捕捉端口的初始化配置。图5高低电平值计算流程（2）字符析出流程该流程将预设的译码窗口

9、值叠加到实时捕获的高低电平值上，当字符间隔出现时，则按前面若干点码与划码的组合查表获得字符。其程序将缓冲H_Data和L_Data中的值与相应的译码窗口值按一定规则比较，当L_Data中顺序存放的数据中出现字符间隔时，则H_Data存放的是处在2字符间隔间的若干数据为一个字符的组合，如图6。图6字符析出程序流程图中K值是经验值，需多次试验统计确定。当译码窗口析出码间隔时，需将相应的点码值或划码值以0或1的形式存放在基地址变量Addr中，当析出字符间隔时，基地址变量对应相应字符在Morse码表中的地址，即操作后的变量Addr表示一个字符码的组合。、等译码窗口的初始值，可通过对码形的实际采样确定，

10、再依上述的指数式加权平均法对其进行不断刷新。3误码纠正方案误码出现具有不确定性，如图4中输入码形中出现的小尖峰（毛刺），当译码处理器对其进行高低电平的捕捉并计算时值时，会出现不需要的码值，通过译码窗口时则导致译出字符的错误。硬件电路中，设计预处理电路对模拟Morse点码信号进行滤波、放大、限幅以提高输入信号的信噪比，可减少噪声干扰引起误码概率；设计整形电路对输入码形进行积分、电压比较处理，可消除因失锁可能出现的毛刺。软件设计中，根据动态译码窗口添加软件滤波门，对点码值与划码值进行操作。当译码窗口叠加到码形上析出点码与划码时，按一定算法，将明显区别于点码窗口或划码窗口的码值剔除，可消除因输入译码处理器码形毛刺所导致的误码4结语试验表明