Tuteur de code morse

Cet article décris un tuteur de code morse, c'est à dire un petit circuit qui aide à l'apprentissage du code morse.

code morse

Le code morse est un code à rythme, c'est à dire que l'information est encodée dans la durée relatives des éléments, aussi bien la durée des sons que le silence entre ceux-ci porte une signification. Ainsi un son court appelé DIT est l'unité de base du tempo, tous les temps sont relatif à la durée du DIT.

Il y a deux durées sonores et 3 durées de silence.

• DIT est un son court.
• DAH est un son long dont la durée est 3 fois celle du DIT.
• A l'intérieur d'un caractère le silence entre les sons dure 1 DIT.
• Entre les caractères d'un mot le silence dure 3 DIT.
• Entre chaque mot le silence dure 5 (Amérique) ou 7 (Europe) DIT.

Le nombre de symboles varie d'un caractère à l'autre. Les caractères les plus utilisés sont plus courts et les moins utilisés plus long.

En Amérique du nord l'apprentissage du MORSE n'est plus requis pour obtenir une licence radio-amateur. Mais lorsque c'était requis un appliquant devait-être en mesure de lire et de produire un message en morse à la vitesse de 5 mots par minute pour obtenir la licence de base. Ce tuteur émet et lit à la vitesse correspondant à 5 mots par minute. C'est la constante DIT définie au début du fichier source qui détermine le tempo, en diminuant sa valeur on accélère le tempo.

Le circuit

Le circuit est réalisé avec un PIC10F322. Il utilise une LED bicolore rouge/verte pour signaler différents états et un petit haut-parleur pour émettre les codes. La clé morse est branchée sur l'entrée RA3. Il s'agit d'une clé simple (straight key).

Le fonctionnement est le suivant, le tuteur émet un caractère et l'élève doit reproduire celui-ci. Si l'élève échoue parce qu'il n'a pas le bon rythme la LED clignote 3 fois en rouge avant de réémettre le même caractère. Si le rythme est bon mais que la séquence n'est pas bonne la LED clignote 4 fois en rouge. Si l'élève réussi à reproduire correctement le code morse la LED allume brièvement en vert avant que le tuteur n'émette le caractère suivant. Pendant l'émission du caractère la LED allume orange et l'élève doit attendre que la LED éteigne avant de commencer à reproduire le code.

Il y a 4 groupes de caractères et le tuteur passe de l'un à l'autre lorsqu'un groupe est complété.

1. lettres 'A' - 'Z'
2. chiffres '0' - '9'
3. ponctuations '!' - '/'
4. ponctuations ':' - '@'

A l'intérieur de chaque groupe l'ordre est celui de la table ASCII. Si l'élève n'arrive pas à reproduire un caractère il peut sauter au suivant en tenant la clé enfoncée jusqu'à ce que la LED allume rouge. À ce moment l'élève doit relâcher la clé, à la suite de quoi le caractère suivant est émis.

le code source

; NOM: MorseTutor ; DESCRIPTION: aide à l'apprentissage du code MORSE ; AUTEUR: Jacques Deschênes ; COPYRIGHT 2015 ; LICENCE: GPLV3 ; ;************************************************************************** ; This program is free software: you can redistribute it and/or modify ; it under the terms of the GNU General Public License as published by ; the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or ; (at your option) any later version. ; ; This program is distributed in the hope that it will be useful, ; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of ; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the ; GNU General Public License for more details. ; ; You should have received a copy of the GNU General Public License ; along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. ;************************************************************************** ; ;Utilisation des périphériques: ; RA0 sortie son ; RA1 anode LED rouge ; RA2 anode LED verte ; RA3 entrée clé morse ; T0 ticks 1 msec. ; ; alimentation 3 volts, 2 piles AA ou AAA ; ; REF: ; http://fr.wikipedia.org/wiki/Morse_%28alphabet%29 ; http://en.wikipedia.org/wiki/Morse_code ; http://fr.wikipedia.org/wiki/Code_Q ; http://www.qsl.net/w5www/qcode.html radix dec include p10f322.inc __config _FOSC_INTOSC & _WDTE_OFF & _MCLRE_OFF & _LVP_OFF SPKR EQU RA2 RED EQU RA1 GREEN EQU RA0 KEY EQU RA3 ; code symbole SYMB_SPC EQU 0 SYMB_DAH EQU 1 SYMB_DIT EQU 2 ; codes d'erreurs ERR_BAD_LEN EQU 3 ; durée symbole invalide ERR_NOT_CHAR EQU 4 ; caractère non reconnu ; vitesse d'entrainement débutant 5 mot par minutes. ; duré d'un dit 240 msec. wpm=1200/T=1200/120 = 5 wpm (word per minutes) DIT EQU 240 ; durée d'un ti en millisecondes (diminuez cette valeur pour vitesse plus rapide) DAH EQU 3*DIT ; durée d'un taah en millisecondes SYMSPC EQU DIT ; durée silence entre symbole d'un même caractère CHRSPC EQU 3*DIT ; durée silence entre 2 caractères d'un mot WORDSPC EQU 7*DIT ; durée silence entre mots en millisecondes ; constante quie détermine la fréquence de la tonalité INCR_L EQU 0x96 ; incrément pour NCO1 octet faible INCR_H EQU 0x00 ; incrément pour NCO1 octet fort ; indicateurs booléens F_CNTDN EQU 0 ; compte les millisecondes à rebours F_KEYDN EQU 1 ; key status flag, if set the key is down F_TICK EQU 2 ; mis à 1 par interruption TMR0 en mode décodeur F_CODE EQU 3 ; réception code en cours FOSC EQU 4000000 ; fréquence oscillateur interne 4 Mhz TMR0_VAL EQU 5 ; valeur de TMR0 pour Fosc/4=1Mhz et un prescale=4 ; ca donne un intervalle de 1msec. QUEUE_SIZE EQU 16 ; capacité de la file des états de la clé. ;*********** ; macros ;*********** ;active tonalité tone_on macro bsf NCO1CON, N1OE endm ;désactive tonalité tone_off macro bcf NCO1CON, N1OE endm ; attend que la clé morse ; soit relâchée wait_release macro btfss PORTA, KEY goto $-1 endm ; active l'interruption sur ; changement d'état E/S binaire ioc_int_enable macro bsf INTCON, IOCIE bsf IOCAN, IOCAN3 bsf IOCAP, IOCAP3 endm ;désactive l'interruption sur ;changemetn d'état E/S binaire ioc_int_disable macro bcf IOCAN, IOCAN3 bcf IOCAP, IOCAP3 bcf INTCON, IOCIE endm ;démarre le chronomètre start_chrono macro msec movlw msec & 255 movwf msec_count movlw msec>>8 movwf msec_count+1 bsf flags, F_CNTDN endm ;attend la fin du compte à rebours pause macro btfsc flags, F_CNTDN goto $-1 endm udata flags res 1 ; indicateurs booléens msec_count res 2 ; compteur millisecondes W_save res 1 ; sauvegarde de W par l'interruption status_save res 1 ; sauvegarde de STATUS par l'interruption FSR_save res 1 ; sauvegarde FSR par l'interruption W16L res 1 ; registre de travail 16 bits octet faible W16H res 1 ; registre de travail 16 bits octet fort B16L res 1 ; registre de travail 16 bits octet faible B16H res 1 ; registre de travail 16 bits octet fort char res 1 ; caractère morse à transmettre bound res 1 ; dernier caractère de la série à l'étude class res 1 ; groupe à l'étude 0=lettre,1=chiffre,2-3=ponctuations symb_morse res 1 ; symbole morse symb_count res 1 ; nombre de symbole pour le caractère à transmettre len_code res 1 ; code de longueur utilisé par decode_morse head res 1 ; tête de la file tail res 1 ; fin de la file evtcount res 1 ; nombre d'événements table_idx res 1 ; index utilisé par find_char .queue udata 0x60 lapse res 2*QUEUE_SIZE ; tableau des durées d'états de la clé morse code 0 ;*************** ; vecteur reset ;*************** movlw 5<<IRCF0 ; Fosc=4Mhz, Tcy=4/Fosc=1µsec movwf OSCCON clrf CLKRCON goto init ;***************** ; routine ISR ;***************** ;sauvegarde des registres movwf W_save swapf STATUS,W movwf status_save movfw FSR movwf FSR_save ; source d'interruption? btfss INTCON, TMR0IF goto ioc3_int ;********************** ;interruption sur TMR0 btfsc flags, F_CNTDN goto countdown ; incrémente le compteur de millisecondes movlw 1 addwf msec_count,F skpnc incf msec_count+1,F goto tmr0_isr_exit ; décrémente le compteur millisecondes countdown: movfw msec_count iorwf msec_count+1,W skpz goto $+3 bcf flags, F_CNTDN goto tmr0_isr_exit movlw 1 subwf msec_count,F skpc decf msec_count+1,F tmr0_isr_exit: bcf INTCON, TMR0IF movlw TMR0_VAL addwf TMR0,F btfss INTCON, IOCIF goto isr_exit btfsc flags, F_CNTDN goto isr_exit ;***************************************** ; interuptiion sur changement d'état de RA3 ; le bit le plus significatif de msec_count+1 ; indique l'état de la clé, 1==contact fermé. ioc3_int: btfss IOCAF, IOCAF3 goto ioc3_isr_exit btfsc flags, F_CODE goto ioc3_event bsf IOCAP, IOCAP3 bsf flags, F_CODE clrf evtcount clrf msec_count movlw 128 movwf msec_count+1 tone_on bsf flags, F_KEYDN goto ioc3_isr_exit ioc3_event: btfsc PORTA, KEY goto key_opened key_closed: tone_on bsf flags, F_KEYDN goto ioc3_store_evt key_opened: tone_off bcf flags, F_KEYDN ioc3_store_evt: movfw tail movwf FSR movfw msec_count movwf INDF incf FSR,F movfw msec_count+1 movwf INDF incf FSR,F btfss FSR, 7 goto $+3 movlw lapse movwf FSR movfw FSR movwf tail clrf msec_count clrf msec_count+1 incf evtcount,F btfsc flags, F_KEYDN bsf msec_count+1,7 ioc3_isr_exit: bcf IOCAF, IOCAF3 bcf INTCON, IOCIF ; restauration des registres isr_exit: movfw FSR_save movwf FSR swapf status_save,W movwf STATUS swapf W_save,F swapf W_save,W retfie ;*************** ; négation de W16 ;**************** negw16 comf W16L,F comf W16H,F movlw 1 addwf W16L,F skpnc incf W16H,F return ;*************** ;soustraction 16 bits ; W16=W16-B16 ; les STATUS bits C et Z ; sont représentatif du résultat ;*************** sub16wb movfw B16L subwf W16L,F movfw B16H skpc incfsz B16H,W subwf W16H,F movfw W16H iorwf W16L,W return ;**************** ; tonalité courte ;**************** sound_dih tone_on start_chrono DIT pause tone_off return ;**************** ; tonalité longue ;**************** sound_dah tone_on start_chrono DAH pause tone_off return ;******************************* ; génère code morse du caractère ; input: 'char' contient caractère ; à transmettre ;******************************* send_char: ; vérifie la valildité du caractère movlw '!' ; premier caractère de la table subwf char, W btfss STATUS, C return ; caractère non valide < "!" movlw 0x5B ; caractère ASCII "[" subwf char, W btfsc STATUS, C return ; caractère non valide > "Z" movlw high morse_codes movwf PCLATH movlw 0x21 ; caractère ASCII "!" subwf char, W call morse_codes ; va chercher la transcription morse du charactère ; décodage de la transcription morse ; les 3 bits les plus significatifs contiennent le nombres de symboles ; les 5 autres bits la liste des symboles à transmettre. movwf W16L andlw B'11100000' movwf symb_count swapf symb_count, F clrc rrf symb_count, F movlw 6 subwf symb_count, W btfss STATUS, C ; il y a 6 symboles goto ppq6 ; moins que 6 symboles movlw 6 andwf symb_count, F ; 6 symboles ppq6: ; moins de 6 symboles movf symb_count, F btfsc STATUS, Z return ;zero symboles, caractère non valide movf W16L, W movwf symb_morse movfw symb_count movlw 8 movwf W16L movfw symb_count subwf W16L, F clrc rlf symb_morse, F decfsz W16L, F goto $-3 ; a ce point le nombre de symbole est dans symb_count ; le codage est dans symb_morse avec le premier symbole ; dans le bit le plus significatif. symbole_suivant: rlf symb_morse, F btfsc STATUS, C goto _dah ; carry = 1 -> dah ; carry = 0 -> dit call sound_dih goto pause_1dih _dah: call sound_dah pause_1dih: start_chrono SYMSPC pause decfsz symb_count goto symbole_suivant start_chrono 2*SYMSPC ; silence supplémentaire entre charactère pause return ;******************* ; vérifie si le code morse ; qui est dans 'symb_morse' ; correspond au caractère dans ; 'char' ; sortie: STATUS Z=1 succès ; STATUS Z=0 échec compare_code: movlw HIGH morse_codes movwf PCLATH movlw '!' subwf char,W call morse_codes xorwf symb_morse,W return ;******************** ; signale erreur ; clignote code erreur ; entrée W==code ;********************* code_error: movwf W16L tone_off code_error_b01: bsf PORTA, RED start_chrono 200 pause bcf PORTA, RED start_chrono 200 pause decfsz W16L goto code_error_b01 return ;***************** ; contrôle la longueur du ; symbole. ; entrée: FSR pointe sur la durée ; sortie: W, 2=DIT, 1=DAH, 3=error ;***************** symb_len ; compare longueur avec DIT movfw INDF movwf B16L incf FSR movlw 127 andwf INDF,W movwf B16H movlw DIT&255 movwf W16L movlw DIT>>8 movwf W16H call sub16wb ; W16=DIT-durée ; évaluation de l'écart avec durée DIT skpc call negw16 ; complément de 2 ; accepte écart < DIT/4 25% d'erreur movlw (DIT>>1)&255 movwf B16L movlw (DIT>>9) movwf B16H call sub16wb ; W16=ecart-DIT/4 skpc goto symb_len_dit ; accepte durée == DIT ; ce n'est pas un DIT ;comparaison avec durée DAH decf FSR movfw INDF movwf B16L incf FSR movlw 127 andwf INDF,W movwf B16H movlw DAH&255 movwf W16L movlw DAH>>8 movwf W16H call sub16wb ; W16=DAH-durée skpc call negw16 ; accepte écart < DAH/4 movlw (DAH>>1)&255 movwf B16L movlw (DAH>>9) movwf B16H call sub16wb ; W16=ecart-DAH/4 skpc goto symb_len_dah ; durée reconnue comme DAH movlw ERR_BAD_LEN ; durée non valide return symb_len_dah: ; dureé == DAH movlw SYMB_DAH return symb_len_dit: ; durée == DIT movlw SYMB_DIT return ;************* ; décode la séquence MORSE ; à partir des durées accumulées dans la file ; sortie: symbole morse dans symb_morse ; STATUS bit Z à 1 si succès ;************* decode_morse: clrf symb_count clrf symb_morse movfw head addlw 255 movwf FSR decode_next_symb: incf FSR,F call symb_len movwf len_code xorlw ERR_BAD_LEN skpz goto $+3 movlw ERR_BAD_LEN goto morse_error btfsc INDF, 7 goto decode_store_symb ; si phase==0 symb_len doit-être==DIT ;***debug*** ; bsf STATUS, Z ; return ;***end debug**** movlw SYMB_DIT xorwf len_code,W skpnz goto $+3 movlw ERR_BAD_LEN goto morse_error decfsz evtcount,F goto decode_next_symb goto decode_check_char decode_store_symb: rrf len_code,F rlf symb_morse,F incf symb_count,F decfsz evtcount,F goto decode_next_symb ;tous les événements ont été traités ;ajout de symb_count dans symb_morse decode_check_char: movlw 6 subwf symb_count,W skpc goto decode_f06 movlw (3<<6) iorwf symb_morse,F goto decode_f07 decode_f06: swapf symb_count,F clrc rlf symb_count,W iorwf symb_morse,F decode_f07: call compare_code skpnz return ; succès movlw ERR_NOT_CHAR morse_error: call code_error bcf STATUS, Z ; échec return ;************** ; recherche d'un code dans la table ; existe dans la table morse_codes ; entrée: caractère dans la variable symb_morse ; sortie: bit Z de STATUS à 1 indique succes ;************** ;find_morse: ; movlw HIGH morse_codes ; movwf PCLATH ; clrf table_idx ;find_morse_b01: ; movfw table_idx ; call morse_codes ; xorwf symb_morse, W ; skpnz ; goto find_morse_f01 ; incf table_idx, F ; movlw table_end-morse_codes ; xorwf table_idx, W ; skpz ; goto find_morse_b01 ; bcf STATUS, Z ; échec ; return ; non trouvé ;find_morse_f01: ; trouvé ; movlw '!' ; addwf table_idx,W ; xorwf char,W ; return ;******************* ; initialisation MCU ;******************* init: ; btfss OSCCON, HFIOFS ; goto $-1 movlw 1 movwf OPTION_REG clrf ANSELA clrf WPUA bsf WPUA, KEY movlw ~((1<<SPKR)|(1<<RED)|(1<<GREEN)) movwf TRISA clrf TRISA clrf LATA ;configuration du NCO pour générer la tonalité 523 hertz clrf NCO1CLK bsf NCO1CLK, 1 clrf NCO1CON movlw 68 movwf NCO1INCL clrf NCO1INCH bsf NCO1CON, 7 ; activation du périphérique ; activation des interruptions sur T0 movlw (1<<TMR0IE|1<<GIE) movwf INTCON ; groupes de caractères étudiés ; on commence par le groupe de lettres group0: ; 'A'-'Z' clrf class movlw 'A' movwf char movlw 'Z'+1 movwf bound goto main group1: ; '0'-'9' movlw '0' movwf char movlw '9'+1 movwf bound goto main group2: ; '!'-'/' movlw '!' movwf char movlw '9' movwf bound goto main group3: ; ':'-'@' movlw ':' movwf char movlw 'A' movwf bound ;*************************** ; boucle programme principal ; l'élève doit répété le ; caractère entendu ; Si l'élève répète le caractère ; correctement la lumière verte ; s'allume un bref instant sinon ; c'est la lumière rouge qui ; clignote un code d'erreur. ; En cas d'échec ; le même caractère est répété. ; Au succès le programme passe ; au caractère suivant. ; Les lettres A-Z ; ensuite 0-9 ; et finalement les ponctuations ;*************************** main: ioc_int_disable ; émission du caractère ; lumière orange allumée. movlw (1<<GREEN)|(1<<RED) iorwf LATA, F call send_char movlw ~((1<<GREEN)|(1<<RED)) andwf LATA, F ; écoute ; initialisation des variables du décodeur morse main_b01: wait_release clrf flags clrf msec_count clrf msec_count+1 clrf evtcount movlw lapse movwf head movwf tail movwf FSR bsf IOCAN, IOCAN3 bcf INTCON, IOCIF bsf INTCON, IOCIE main_b02: movfw msec_count movwf B16L movlw 127 andwf msec_count+1,W movwf B16H movlw (5*DIT)&255 movwf W16L movlw (5*DIT)>>8 movwf W16H call sub16wb skpnc goto main_b02 ioc_int_disable btfss flags, F_KEYDN goto analyse tone_off bsf LATA,RED wait_release bcf LATA, RED goto next_char analyse: ; fin de caractère, analyse des données movf evtcount,F skpnz goto main_b01 call decode_morse skpz goto main ; succès bsf LATA, GREEN start_chrono 200 pause bcf LATA, GREEN next_char: incf char, F movfw bound xorwf char, W skpz goto main incf class,F movfw class xorlw 1 skpnz goto group1 xorlw 1 xorlw 2 skpnz goto group2 xorlw 2 xorlw 3 skpnz goto group3 goto group0 goto $ ;msg_table: ;qrv: ; addwf PCL,F ; dt "QRV",0 ; je suis prêt ;************************************************************* ; table des codes morse ; les bit 5-7 détermine la longueur du code ; 1-5 les bits 0-4 détermine le code ; 6,7 le code a un longueur de 6 et les bit 0-5 sont utilisés ; 0 = ti (dit), 1= taah (dah) ;************************************************************* morse_codes: addwf PCL, F dt B'11101011' ; ! -.-.-- dt B'11010010' ; " .-..-. dt B'00000000' ; # pas défini dt B'00000000' ; $ ...-..- trop long dt B'00000000' ; % pas défini dt B'10101000' ; & .-... dt B'11011110' ; ' .----. dt B'10110110' ; ( -.--. dt B'11101101' ; ) -.--.- dt B'00000000' ; * pas défini dt B'10101010' ; + .-.-. dt B'11110011' ; , --..-- dt B'11100001' ; - -....- dt B'11010101' ; . .-.-.- dt B'10110010' ; / -..-. dt B'10111111' ; 0 ----- dt B'10101111' ; 1 .---- dt B'10100111' ; 2 ..--- dt B'10100011' ; 3 ...-- dt B'10100001' ; 4 ....- dt B'10100000' ; 5 ..... dt B'10110000' ; 6 -.... dt B'10111000' ; 7 --... dt B'10111100' ; 8 ---.. dt B'10111110' ; 9 ----. dt B'11111000' ; : ---... dt B'11101010' ; ; -.-.-. dt B'00000000' ; < pas défini dt B'10110001' ; = -...- dt B'00000000' ; > pas dinini dt B'11001100' ; ? ..--.. dt B'11011010' ; @ .--.-. dt B'01000001' ; A .- dt B'10001000' ; B -... dt B'10001010' ; C -.-. dt B'01100100' ; D -.. dt B'00100000' ; E . dt B'10000010' ; F ..-. dt B'01100110' ; G --. dt B'10000000' ; H .... dt B'01000000' ; I .. dt B'10000111' ; J .--- dt B'01100101' ; K -.- dt B'10000100' ; L .-.. dt B'01000011' ; M -- dt B'01000010' ; N -. dt B'01100111' ; O --- dt B'10000110' ; P .--. dt B'10001101' ; Q --.- dt B'01100010' ; R .-. dt B'01100000' ; S ... dt B'00100001' ; T - dt B'01100001' ; U ..- dt B'10000001' ; V ...- dt B'01100011' ; W .-- dt B'10001001' ; X -..- dt B'10001011' ; Y -.-- dt B'10001100' ; Z --.. table_end: end

Une clé fait maison

Après avoir fait des recherches dans l'internet et constater qu'une clé morse même la plus simple de type Straight key coûte plus de 50US$ j'ai décidé d'en fabriquer une avec les matériaux que j'avais sous la main.

Fabrication:

• base: chêne 60mm x 120mm x 20mm
• levier: chêne, longueur 90mm, épaisseur 5mm, hauteur 10mm.
• Un bouton collé avec de la colle chaude à l'extrémité du levier.
• Appui du levier: petit bloc de chêne, hauteur 22mm, largeur 18mm, profondeur 15mm. Découpé en U.
• contacts: 2 boulons chromés. Celui vissé dans la base a la tête limée pour formé une surface plate. Les fils son bobiné 3 tours sur ces boulons et soudés.
• Le ressort de rappel proviens d'un stylo à bille à pointe rétractable. Un trou est percé dans la base pour le maintenir et un petit boulon passe à travers le levier et glisse à l'intérieur du ressort.
• Un autre boulon à l'autre extrémité du levier passant à travers celui-ci permet d'ajuster la distance entre les contacts. Son extrémité est appuyé sur un autre petit bloc de chêne collé à la base.
• 2 petites équerres disponibles dans n'importe quelle quincaillerie servent de support aux prises jack 4mm.
• On ne peut le voir sur la photo mais les points de pivot du levier sont constitués de 2 têtes de vis que j'ai d'abord limé et ensuite rendu concave en utilisant un foret. l'extrémité des vis qui passent à travers le bloc supportant le levier appuient dans la cavité des têtes de vis pour former un pivot stable.

séance d'apprentissage

On ne voit pas correctement les différentes couleurs de la LED indiquant l'état, mais on peut voir que la LED clignote lorsque j'échoue à répéter correctement le code entendu. Au départ j'avais mis une tolérance de 25% sur les durées mais je l'ai augmenter à 50% car c'était trop difficile à 25%. C'est la fonction symb_len qui contrôle la valeur des durées.

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références

1. code morse
2. alphabet morse
3. codes Q