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[作品案例] 莫尔斯电报机

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发表于 2020-8-30 18:55:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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

莫尔斯电报机实物图1
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png
1 莫尔斯电报机实物图(1

发送端实物图

发送端实物图
            

接收端实物图

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

莫尔斯电码
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg
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1
      

早期电报机2

早期电报机2
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg         file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg
5 早期电报机                                        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

英文字母编码
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.jpg
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

接收端设计图
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.jpg
8 接收端平面设计图

发送端设计图

发送端设计图
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.jpg
9 发送端平面设计图

莫尔斯电报机渲染图1

莫尔斯电报机渲染图1
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.png
10 莫尔斯电报机渲染图-1

莫尔斯电报机渲染图2

莫尔斯电报机渲染图2
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image022.png
11 莫尔斯电报机渲染图-2

激光切割图纸

激光切割图纸
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image024.png
12 激光切割设计图

发送端连接示意图

发送端连接示意图

file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image026.png
图13 发送端硬件连接示意图

接收端连接示意图

接收端连接示意图
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image028.png
14 接收端硬件连接示意图
4.制作材料清单
  
材料
  
规格
数量
Arduino UNO

2块
无线电收发一体机
HC-12
2块
液晶显示器
LCD1602
1块
按键

3个
蜂鸣器

1个
杜邦线

若干
螺丝
M3*10
4颗
螺母
M3
4颗
奥松木板
60*80*2.5mm
1张
竹签
Φ4*100mm
1根
5.软硬件工具清单
  
工具名称
  
用途
Fusion360
草图设计、实物渲染
LaserMaker V1.5.79
激光切割图纸编辑
Mixly 1.0
Arduino图形化编程
雷宇激光切割机 NOVA35
激光切割加工
6.制作过程
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image030.jpg

材料准备

材料准备
15 电子材料准备

接收端材料准备

接收端材料准备
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image032.png
16 接收端材料

图17

图17
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image034.jpg
17 利用热熔胶枪将上图零件组装

图18

图18
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image036.jpg
18

图19

图19
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image038.jpg
19 利用螺丝、螺母将液晶显示屏安装固定

图20

图20
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image040.jpg
20 液晶屏固定后如图所示

图21

图21
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image042.jpg
21 将电子器件与Arduino正确连接
IMG_20200828_162550.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image044.jpg
22 将电子器件放入接收端内,并用热熔胶枪固定

图22

图22
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image046.jpg
23 接收端组装完成

图24

图24
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image048.jpg
24 发送端材料准备
IMG_20200828_164206.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image050.jpg
25
IMG_20200828_164830.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image052.jpg
26
IMG_20200828_165110.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image054.jpg
27
IMG_20200828_165521.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image056.jpg
28 将杜邦线按照设计孔位穿出
IMG_20200828_165702.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image058.jpg
29
IMG_20200828_170000.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image060.jpg
30
IMG_20200828_170301.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image062.jpg
31
IMG_20200828_170727.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image064.jpg
32 将电子器件与Arduino正确连接
IMG_20200828_171044.jpg
file:///C:/Users/FangWeiQiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.jpg
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!

四、演示视频

五、欢迎论坛小伙伴联系本人,相互交流与学习!
个人微信二维码.jpg

激光切割文件.rar

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无线电通信方式.rar

12.33 KB, 下载次数: 4

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    发表于 2020-8-30 22:00:32 | 显示全部楼层
    不错不错,点赞点赞,其实就按键那根杆的造型、力学结构也同样是知识点
    回复 支持 反对

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