便携式报务技能训练系统的设计与应用

摘要：针对当前报务人员训练时缺少互联互通训练且没有便利器材等问题，本文将设计一种便携式报务技能训练系统。该系统支持多样的网络接入选择，支持联网条件下和单机条件下的发报、收报和通报训练，支持可连接标准电键与耳机，支持有线网络和无线网络，且设备体积小、便携性好。总之，该系统能够有效提高报务人员的训练效果，使他们能够熟练掌握报务技能，并在各种训练场景中灵活运用。

关键词：报务训练；莫尔斯电码；嵌入式系统

王实（1979.01-），男，汉族，江苏南京，本科，高工，研究方向：通信技术、自动控制。

一、引言

当前信息技术飞速发展，通信设备的传输速率不断提升。无线电报务通信中的报务技能训练，如手键拍发、抄收电报等，通常需要很长时间，并且内容相对枯燥。统一组织训练时，会耗费大量的力气并且组织者的工作强度也很大。此外，个人自主进行训练时，很难保证评估反馈的效果。

在信息技术特别是计算机和嵌入式技术的推动下，人们开发了多种多样的报务训练系统 [1-11]。其中，基于 MSP430单片机的莫尔斯报训练装置[7]支持发报和听报技能训练。在发报训练时，识别结果可由数码管实时显示，或发送至计算机端进行成绩评估。基于计算机的无线电报务训练装置[9]]可以直接将手键和耳机连接到计算机，具备发报和收报训练功能。莫尔斯码报务实训系统[10]以嵌入式Linux系统为基础，具备收发报训练等功能。但现有的系统主要关注报务技能中发报和收报两个基础科目的训练，没有考虑贴近报务通信人员实际需要的通报训练。

针对以往系统依赖计算机、便携性差且缺乏通报训练等问题，作者设计了一种便携式报务技能训练系统。该系统可连接标准电键与耳机，并使用充电锂电池供电，充电后可随时随地使用。此外，它具有灵活的组网性能，可满足发报、收报和通报训练的要求。

二、系统设计

便携式报务技能训练系统的总体设计框架如图1所示，可以概括为硬件体系和软件体系两部分。硬件体系以微处理器为核心，包括报务音频模块、电键处理模块、交互模块、通信模块和供电模块。软件体系由驱动层和应用层构成，其中驱动层主要包括电键驱动、报务音频驱动、触控驱动和通信驱动等；应用层主要包括发报训练、收报训练和通报训练等。

（一）硬件设计

硬件部分围绕微处理器，设计了实现莫尔斯报音频产生和处理的报务音频模块、实现电键输入信号处理的电键处理模块、支持液晶显示和触摸控制的交互模块、支持有线和无线的通信模块等外设部分，并配备了可充电电池为主的供电模块。

系统微处理器采用ARM处理器，具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特性，能够很好地保证系统外设接入和软件开发的需要。

1.报务音频模塊

报务音频模块实现单音的产生、按莫尔斯码规律输出音频、单音调和输出音量的调节、音频放大等，如图2所示为报务音频模块的音频产生与处理电路，图中555定时芯片主要产生单音，模拟开关芯片主要实现莫尔斯音频的输出。

555定时芯片的第4脚接微处理器输出的“555控制”信号，用于实现对555定时芯片是否工作的控制；555定时芯片工作时，根据其外围R1、R2、R3及C1的值输出一定频率的单音信号，该单音振荡频率为

f=1.44 / [R1+2（R2+R3）] C1

其中R3为电位器，其阻值可调，可实现输出单音频率的调整。该单音信号的占空比为

通常一般频率f为1000Hz，占空比尽量接近0.5，此时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，对应的f为1000.07Hz，占空比为0.517，同时R3为可调电阻，提供频率调整。

555定时芯片的第3脚的单音信号通过电位器R4分压输出，通过调节R4可进行输出音量的调节，然后由模拟开关芯片进行单音的处理，输出莫尔斯音频至耳机及喇叭。

模拟开关芯片可选用TS5A22364，其第5脚IN1端接微处理器输出的“报务音频控制”信号，根据系统工作需要控制单音按照莫尔斯音频的规律输出。以发报训练为例，当电键按下时，应有单音输出，此时对应“报务音频控制”应为高电平，单音自模拟开关芯片的第2脚NO1端；当电键抬起时，无单音输出，此时对应“报务音频控制”应为低电平。

模拟开关芯片的第7脚IN2接微处理器输出的“扬声器开关”信号，控制莫尔斯音频是否输出至喇叭。当设置输出至喇叭时，“扬声器开关”为低电平，模拟开关芯片的第8脚NC2有音频输出；当设置不输出至喇叭时，“扬声器开关”为高电平，模拟开关芯片的第8脚NC2无音频输出。

模拟开关芯片的第9脚COM2、第8脚NC2分别连接耳机、喇叭放大电路，耳机放大电路可选用TI公司的LM4880M芯片，喇叭放大电路可选用NXP公司的SA58672芯片能够驱动3 W、4 Ω的喇叭。

2.电键处理模块

电键处理模块实现电键接口到微处理器输入信号的转换，其电路如图3所示，为了消除电键按下和抬起过程高低电平切换时常会存在的毛刺，用与非门对电键输入信号进行处理，以实现去抖。电键接口用于连接电键，一端接地，另一端用上拉电阻拉高并连接与非门1的两个输入端和与非门3的一个输入端，经与非门运算处理后，自与非门2的输出端和微处理器的“电键输入信号”相连接。当电键按下时，与非门1的输入端接地，经处理后与非门2的输出端为低电平；电键松开时，与非门1的输入端为高电平，经处理后与非门2的输出端为高电平。

3.交互模块

交互模块主要采用一块高清触控液晶屏，通过专用接口连接微处理器，实现系统使用的显示输出和触控屏输入，为系统的人机界面。

4.通信模块

通信模块主要实现系统接入有线或无线网络，以及系统互联等功能，采用有线局域网、Wifi无线网和蓝牙互联功能。

有线局域网选用以太网收发芯片，通过专用接口连接微处理器；Wifi无线网和蓝牙选用通用的模块，通过专用接口连接微处理器。

5.供电模块

供电模块主要实现系统的电源管理，根据系统便携性要求，应采用可充电的方案，并应具有充电过程显示、电量情况显示等必要功能。为保证设备便携性，设备电源采用充电锂电池供电方案，供电电源采用12V，电池采用18650锂电池串联方式，选用专用电池管理和保护芯片实现需要的功能。

（二）系统软件设计

系统软件依据系统硬件和应用需要完成系统硬件的驱动和系统功能的实现。系统软件驱动层根据系统硬件的报务音频模块、电键处理模块、交互模块和通信模块分别开发相应的驱动程序，实现对应用程序的支持。同时，系统应用根据需要设置有发报训练、收报训练和通报训练三个子系统。

1.发报训练

如图4所示，发报子系统主要扫描电键输入，根据电键输入发出单音并记录分析电键输入的情况，提供发报技能训练、评估等功能。

2.收报训练

如图5所示，收报子系统主要通过触控屏提供报文选择、参数设置等，根据使用者操作播放报文对应的音频，并提供报文校对以及播放、暂定、调速等操作。

莫尔斯报文音频播放的方式由定时器完成，将莫尔斯报文解析为点、划以及不同长度的间隔等一个个时隙，通过定时器来准确控制报文对应的每一个时隙内是否播放单音，对应点、划的时隙有单音，各种间隔内无单音。

莫尔斯报文由电码符号组成，电码符号由点、划组成，点、划的时隙长度比为1：3，点与点、点与划、划与划之间有点时隙长度的间隔，若干个码构成一组电码，每个码之间取3倍点时隙长度的间隔，组与组之间取5倍点时隙长度的间隔，按此规律可以将一份报文转变为表格该报文各时隙长度的数组，从而实现莫尔斯音频播放的控制。

3.通报训练

如图6所示，通报子系统主要通过有线网络、无线网络或设备互联实现多用户间的互联互通，每个用户的电键操作通过网络传输至另一方或多方产生莫尔斯音频，以模拟真实的无线电通信联络，可以基于模拟一对一通信或1对多通信。

三、系统应用

系统主要用于进行报务技能训练，支持联网训练和单机训练。

（一）联网训练应用

在联网的情况下，系统可用于开展形式多样的发报训练、收报训练和通报训练。

1.发报训练

联网情况下，各设备联网后，由其中一台设备作为训练组织者，可设置进行跟着系统发报、按报文同步发报等不同方式，并存储记录每个人员的发报情况，能够自动分析评判并提供建议，还可提供不同发报人员之间进行竞赛等形式。

2.收报训练

联网情况下，各设备联网后，由其中一台设备作为训练组织者，可设置进行集中收报，能够拍摄存储记录每个人员的发报情况，并能够自动分析评判。

3.通报训练

联网情况下，各设备联网后，由其中一台设备作为训练组织者，可设置各设备的互联互通关系，实现设备间1对1、1对多等不同形式下的通报训练，能够存储记录每个人员的发报情况，并能够自动分析评判并提供建议。

（二）单机训练应用

在不联网的情况下，系统可单机进行发报训练、收报训练。

1.发报训练

不联网情况下，设备可设置进行跟着系统发报、按报文同步发报等不同方式，并本机存储记录发报情况，能够自动分析评判并提供建议。

2.收报训练

不联网情况下，设备可设置集中收报，能够拍摄存储记录收报情况，并自动分析和评判。

四、结束语

本文以嵌入式微处理器为核心，研究并设计实现了一种便携式的报务技能训练系统。该系统从报务技能训练需求出发，按照发报训练、收报训练和通报训练要求，设计实现了接入网络和不接入网络两种应用方式，并提供了训练数据的存储记录和智能分析，能够有效支撑报务技能训练，提升训练效果。

作者单位：王实 中邮建技术有限公司

参  考  文  献

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