便攜式報務技能訓練系統的設計與應用

摘要：針對當前報務人員訓練時缺少互聯互通訓練且沒有便利器材等問題，本文將設計一種便攜式報務技能訓練系統。該系統支持多樣的網絡接入選擇，支持聯網條件下和單機條件下的發報、收報和通報訓練，支持可連接標準電鍵與耳機，支持有線網絡和無線網絡，且設備體積小、便攜性好。總之，該系統能夠有效提高報務人員的訓練效果，使他們能夠熟練掌握報務技能，并在各種訓練場景中靈活運用。

關鍵詞：報務訓練；莫爾斯電碼；嵌入式系統

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

一、引言

當前信息技術飛速發展，通信設備的傳輸速率不斷提升。無線電報務通信中的報務技能訓練，如手鍵拍發、抄收電報等，通常需要很長時間，并且內容相對枯燥。統一組織訓練時，會耗費大量的力氣并且組織者的工作強度也很大。此外，個人自主進行訓練時，很難保證評估反饋的效果。

在信息技術特別是計算機和嵌入式技術的推動下，人們開發了多種多樣的報務訓練系統 [1-11]。其中，基于 MSP430單片機的莫爾斯報訓練裝置[7]支持發報和聽報技能訓練。在發報訓練時，識別結果可由數碼管實時顯示，或發送至計算機端進行成績評估?；谟嬎銠C的無線電報務訓練裝置[9]]可以直接將手鍵和耳機連接到計算機，具備發報和收報訓練功能。莫爾斯碼報務實訓系統[10]以嵌入式Linux系統為基礎，具備收發報訓練等功能。但現有的系統主要關注報務技能中發報和收報兩個基礎科目的訓練，沒有考慮貼近報務通信人員實際需要的通報訓練。

針對以往系統依賴計算機、便攜性差且缺乏通報訓練等問題，作者設計了一種便攜式報務技能訓練系統。該系統可連接標準電鍵與耳機，并使用充電鋰電池供電，充電后可隨時隨地使用。此外，它具有靈活的組網性能，可滿足發報、收報和通報訓練的要求。

二、系統設計

便攜式報務技能訓練系統的總體設計框架如圖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，包括報務音頻模塊、電鍵處理模塊、交互模塊、通信模塊和供電模塊。軟件體系由驅動層和應用層構成，其中驅動層主要包括電鍵驅動、報務音頻驅動、觸控驅動和通信驅動等；應用層主要包括發報訓練、收報訓練和通報訓練等。

（一）硬件設計

硬件部分圍繞微處理器，設計了實現莫爾斯報音頻產生和處理的報務音頻模塊、實現電鍵輸入信號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部分，并配備了可充電電池為主的供電模塊。

系統微處理器采用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外設接入和軟件開發的需要。

1.報務音頻模塊

報務音頻模塊實現單音的產生、按莫爾斯碼規律輸出音頻、單音調和輸出音量的調節、音頻放大等，如圖2所示為報務音頻模塊的音頻產生與處理電路，圖中555定時芯片主要產生單音，模擬開關芯片主要實現莫爾斯音頻的輸出。

555定時芯片的第4腳接微處理器輸出的“555控制”信號，用于實現對555定時芯片是否工作的控制；555定時芯片工作時，根據其外圍R1、R2、R3及C1的值輸出一定頻率的單音信號，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，可實現輸出單音頻率的調整。該單音信號的占空比為

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，對應的f為1000.07Hz，占空比為0.517，同時R3為可調電阻，提供頻率調整。

555定時芯片的第3腳的單音信號通過電位器R4分壓輸出，通過調節R4可進行輸出音量的調節，然后由模擬開關芯片進行單音的處理，輸出莫爾斯音頻至耳機及喇叭。

模擬開關芯片可選用TS5A22364，其第5腳IN1端接微處理器輸出的“報務音頻控制”信號，根據系統工作需要控制單音按照莫爾斯音頻的規律輸出。以發報訓練為例，當電鍵按下時，應有單音輸出，此時對應“報務音頻控制”應為高電平，單音自模擬開關芯片的第2腳NO1端；當電鍵抬起時，無單音輸出，此時對應“報務音頻控制”應為低電平。

模擬開關芯片的第7腳IN2接微處理器輸出的“揚聲器開關”信號，控制莫爾斯音頻是否輸出至喇叭。當設置輸出至喇叭時，“揚聲器開關”為低電平，模擬開關芯片的第8腳NC2有音頻輸出；當設置不輸出至喇叭時，“揚聲器開關”為高電平，模擬開關芯片的第8腳NC2無音頻輸出。

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

2.電鍵處理模塊

電鍵處理模塊實現電鍵接口到微處理器輸入信號的轉換，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常會存在的毛刺，用與非門對電鍵輸入信號進行處理，以實現去抖。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的兩個輸入端和與非門3的一個輸入端，經與非門運算處理后，自與非門2的輸出端和微處理器的“電鍵輸入信號”相連接。當電鍵按下時，與非門1的輸入端接地，經處理后與非門2的輸出端為低電平；電鍵松開時，與非門1的輸入端為高電平，經處理后與非門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，實現系統使用的顯示輸出和觸控屏輸入，為系統的人機界面。

4.通信模塊

通信模塊主要實現系統接入有線或無線網絡，以及系統互聯等功能，采用有線局域網、Wifi無線網和藍牙互聯功能。

有線局域網選用以太網收發芯片，通過專用接口連接微處理器；Wifi無線網和藍牙選用通用的模塊，通過專用接口連接微處理器。

5.供電模塊

供電模塊主要實現系統的電源管理，根據系統便攜性要求，應采用可充電的方案，并應具有充電過程顯示、電量情況顯示等必要功能。為保證設備便攜性，設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鋰電池串聯方式，選用專用電池管理和保護芯片實現需要的功能。

（二）系統軟件設計

系統軟件依據系統硬件和應用需要完成系統硬件的驅動和系統功能的實現。系統軟件驅動層根據系統硬件的報務音頻模塊、電鍵處理模塊、交互模塊和通信模塊分別開發相應的驅動程序，實現對應用程序的支持。同時，系統應用根據需要設置有發報訓練、收報訓練和通報訓練三個子系統。

1.發報訓練

如圖4所示，發報子系統主要掃描電鍵輸入，根據電鍵輸入發出單音并記錄分析電鍵輸入的情況，提供發報技能訓練、評估等功能。

2.收報訓練

如圖5所示，收報子系統主要通過觸控屏提供報文選擇、參數設置等，根據使用者操作播放報文對應的音頻，并提供報文校對以及播放、暫定、調速等操作。

莫爾斯報文音頻播放的方式由定時器完成，將莫爾斯報文解析為點、劃以及不同長度的間隔等一個個時隙，通過定時器來準確控制報文對應的每一個時隙內是否播放單音，對應點、劃的時隙有單音，各種間隔內無單音。

莫爾斯報文由電碼符號組成，電碼符號由點、劃組成，點、劃的時隙長度比為1：3，點與點、點與劃、劃與劃之間有點時隙長度的間隔，若干個碼構成一組電碼，每個碼之間取3倍點時隙長度的間隔，組與組之間取5倍點時隙長度的間隔，按此規律可以將一份報文轉變為表格該報文各時隙長度的數組，從而實現莫爾斯音頻播放的控制。

3.通報訓練

如圖6所示，通報子系統主要通過有線網絡、無線網絡或設備互聯實現多用戶間的互聯互通，每個用戶的電鍵操作通過網絡傳輸至另一方或多方產生莫爾斯音頻，以模擬真實的無線電通信聯絡，可以基于模擬一對一通信或1對多通信。

三、系統應用

系統主要用于進行報務技能訓練，支持聯網訓練和單機訓練。

（一）聯網訓練應用

在聯網的情況下，系統可用于開展形式多樣的發報訓練、收報訓練和通報訓練。

1.發報訓練

聯網情況下，各設備聯網后，由其中一臺設備作為訓練組織者，可設置進行跟著系統發報、按報文同步發報等不同方式，并存儲記錄每個人員的發報情況，能夠自動分析評判并提供建議，還可提供不同發報人員之間進行競賽等形式。

2.收報訓練

聯網情況下，各設備聯網后，由其中一臺設備作為訓練組織者，可設置進行集中收報，能夠拍攝存儲記錄每個人員的發報情況，并能夠自動分析評判。

3.通報訓練

聯網情況下，各設備聯網后，由其中一臺設備作為訓練組織者，可設置各設備的互聯互通關系，實現設備間1對1、1對多等不同形式下的通報訓練，能夠存儲記錄每個人員的發報情況，并能夠自動分析評判并提供建議。

（二）單機訓練應用

在不聯網的情況下，系統可單機進行發報訓練、收報訓練。

1.發報訓練

不聯網情況下，設備可設置進行跟著系統發報、按報文同步發報等不同方式，并本機存儲記錄發報情況，能夠自動分析評判并提供建議。

2.收報訓練

不聯網情況下，設備可設置集中收報，能夠拍攝存儲記錄收報情況，并自動分析和評判。

四、結束語

本文以嵌入式微處理器為核心，研究并設計實現了一種便攜式的報務技能訓練系統。該系統從報務技能訓練需求出發，按照發報訓練、收報訓練和通報訓練要求，設計實現了接入網絡和不接入網絡兩種應用方式，并提供了訓練數據的存儲記錄和智能分析，能夠有效支撐報務技能訓練，提升訓練效果。

作者單位：王實 中郵建技術有限公司

參? 考? 文? 獻

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