“激光来造物，开源乐分享”
激光切割造物项目作品创作方案模板
项目作品案例名称：简易莫尔斯电报机
作品案例类别：智能装置类
作者：方威强
单位：魅客科创中心
涉及学科或专业领域：Arduino图形化编程、Fusion360建模、激光切割
一、项目作品概述
本人设计了一款简易的莫尔斯电报机，这款作品包含两个部分，一部分负责发送莫尔斯密码，另一部分负责接收并解析莫尔斯密码，并通过液晶显示屏显示出信息。
莫尔斯电报机实物图1
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图1 莫尔斯电报机实物图（1）
发送端实物图
接收端实物图
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg 图2 莫尔斯电报机实物图（2） 图3 莫尔斯电报机实物图（3）
二、项目作品创作过程
（一）创意来源
在互联网之前，电报首次将整个世界紧密连接了起来。电报迅速向远距离传播海量信息的功能引发了一场深刻的全球革命。回溯历史，电报系统就是维多利亚时代的互联网。
你知道吗？在维多利亚的互联网时代就已经出现了“网恋”这一现象。1848年出版的《电报逸闻》中记载了一件连最具远见的电报倡导者也意想不到的奇事：一位身在波士顿的姑娘和一位身在纽约的男士，通过刚刚向公众开放仅仅几个月的电力电报系统走进了婚姻的殿堂。书中作者称“不列颠电报见证过的所有丰功伟绩，与这个故事相比，都显得相形见绌了”。
当办公室的小强老师向我讲述这个故事时，我的思绪就回到了那个遥远的充满浪漫与变革的维多利亚时代，耳边仿佛响起了“滴滴滴…哒哒…”的电报声。
如今，第5代移动通信技术正在高速发展，即时通信类软件琳琅满目，电报机早已退出了历史的舞台，小朋友也只能在影视作品或博物馆中见到他们的身影。为了弥补这个遗憾，我产生了使用开源电子硬件结合激光切割工艺制作一款简易的“莫尔斯电报机”的想法。
（二）问题分析/可行性分析
1835年美国画家莫尔斯经过3年的钻研之后，成功地用电流的“通断”和“长短”来代替了人类的文字进行传送，这就是鼎鼎大名的莫尔斯电码。
莫尔斯电码
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图4 莫尔斯电码英文对照表
除了莫尔斯电码外，莫尔斯还将当时零散的发明组合起来，制作了世界上第一台电报机。
早期电报机1
早期电报机2
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图5 早期电报机 图6 早期电报机
莫尔斯电码是一种早期的数字化通信形式，不同于现代化的数字通讯，莫尔斯电码是一种只使用“0”和“1”两种状态的二进制通信码。既然是一种二进制通信码，我们就可以判断按键按下的时长，发送相应字符。
经过观察我发现莫尔斯电码中每个英文单词对应的通信码位数不同，如“A”对应了两位“.-” ，“B”对应了四位“-…”，而D对应了三位“-..”；为了实现判断就需要对莫尔斯电码进行简单编码，本项目中规定每个英文字符都由4位编码构成，“.”对应字符“1”，“-”对应字符“2”，末位空字符对应“0”。
英文字母编码
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图7 英文字母编码
（三）创作实现过程
1.作品设计图
本人使用Fusion360进行了结构设计，并在Fusion360中生成木板实物进行搭建，以检验设计的正确性。
然后将设计图保存为DXF格式，使用LaserMark打开，添加了描线部分的设计。
接收端设计图
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图8 接收端平面设计图
发送端设计图
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图9 发送端平面设计图
莫尔斯电报机渲染图1
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图10 莫尔斯电报机渲染图-1
莫尔斯电报机渲染图2
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图11 莫尔斯电报机渲染图-2
激光切割图纸
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图12 激光切割设计图
发送端连接示意图
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图13 发送端硬件连接示意图
接收端连接示意图
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图14 接收端硬件连接示意图
4.制作材料清单
5.软硬件工具清单
6.制作过程
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材料准备
图15 电子材料准备
接收端材料准备
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图16 接收端材料
图17
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图17 利用热熔胶枪将上图零件组装
图18
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图18
图19
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图19 利用螺丝、螺母将液晶显示屏安装固定
图20
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图20 液晶屏固定后如图所示
图21
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图21 将电子器件与Arduino正确连接
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图22 将电子器件放入接收端内，并用热熔胶枪固定
图22
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图23 接收端组装完成
图24
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图24 发送端材料准备
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图25
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图26
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图27
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图28 将杜邦线按照设计孔位穿出
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图29
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图30
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图31
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图32 将电子器件与Arduino正确连接
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图33 发送端安装完成
三、作品的展示与评价
这款简易的莫尔斯电报机结构设计精美，搭建简单，程序逻辑难度适中，可以在教学中使用。测试结果显示通信距离、通信效果都很不错，也很好的模拟了发送电报时的场景，深受孩子们的喜爱。
该作品利用4位编码数据实现了26个英文字母的判断，目前还不能实现数字、标点符号、非英语字符和特殊标点符号的判断。实现思路也比较清晰，只需要将编码位数从4位增加至7位，就能覆盖莫尔斯电码基本码表中的字符，然后在程序中增加判断条件即可。此外，HC-12还可以设置多达100个通信通道，本次项目使用的默认通道001。
本人能力有限，文中若有错误，还请指正，谢谢！
发表于 2020-8-30 18:55:11
