This is an old revision of the document!
Signal Corps — Old School Morse Code Trainer
Introducere
Signal Corps Trainer este un dispozitiv embedded pentru antrenament și decodare a codului Morse, construit în jurul microcontrolerului ATmega328P-XMINI și al unei chei telegrafice vintage sovietice.
Ce face:
- Permite utilizatorului să trimită cod Morse fizic, prin apăsarea cheii telegrafice, decodând automat caracterele în timp real
- Oferă un mod Trainer în care sistemul generează litere aleatorii și verifică dacă utilizatorul le transmite corect
- Oferă un mod Decoder în care orice semnal de intrare este interpretat și afișat pe ecranul LCD
- Vizualizează forma de undă a semnalului Morse pe ecranul OLED grafic
- Oferă feedback audio prin buzzer piezo și feedback vizual prin LED-uri colorate
Scopul proiectului: Proiectul urmărește să transforme un obiect vintage — cheia telegrafică sovietică — într-un instrument educațional funcțional. Codul Morse nu este doar istorie: este folosit activ în radioamatorism, aviație civilă și comunicații de urgență.
Ideea de pornire: Fascinația pentru tehnologia analogică și dorința de a înțelege cum comunicau operatorii radio înainte de era digitală. O cheie telegrafică dintr-un sertar uitat a devenit punctul de plecare al unui sistem complet de învățare.
De ce este util: Spre deosebire de aplicațiile software de învățare Morse, acest dispozitiv oferă senzația mecanică autentică a unei chei telegrafice reale și sunetul caracteristic pe care îl auzeau operatorii acum 70 de ani. Feedback-ul fizic și audio simultan accelerează procesul de memorare a codului.
Descriere Generală
Sistemul este organizat în patru blocuri funcționale care interacționează în timp real prin pinii microcontrolerului:
Schemă bloc:
┌────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Signal Corps Trainer │ │ │ │ ┌──────────────┐ I2C (SDA/SCL) ┌─────────────────────┐ │ │ │ LCD 1602 │◄───────────────────►│ │ │ │ │ (0x27) │ │ ATmega328P-XMINI │ │ │ └──────────────┘ │ │ │ │ │ MCU + mEDBG │ │ │ ┌──────────────┐ I2C (SDA/SCL) │ │ │ │ │ OLED 0.96" │◄───────────────────►│ PC4=SDA PC5=SCL │ │ │ │ SSD1306 │ │ PC0=A0 D2=INT0 │ │ │ │ (0x3C) │ │ D6 D7 D8 │ │ │ └──────────────┘ │ D9(PWM) │ │ │ └─────────┬───────────┘ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ KY-037 │──── AO ──────────────── PC0 │ │ │ │ Senzor sunet│ │ │ │ └──────────────┘ │ │ │ │ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ Cheie Morse │──── D2 (INT0) ────────────────┤ │ │ │ Vintage URSS│ │ │ │ └──────────────┘ │ │ │ │ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ BTN Mod │──── D6 ───────────────────────┤ │ │ │ Trainer/Dec.│ │ │ │ └──────────────┘ │ │ │ │ │ │ ┌──────────────────────────┘ │ │ │ │ │ D7 ─────►──── R1(220Ω) ──── LED Verde │ │ D8 ─────►──── R2(220Ω) ──── LED Roșu │ │ D9 ─────►──── Buzzer Piezo Pasiv │ │ │ └────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Descrierea modulelor:
- ATmega328P-XMINI — Unitatea centrală de procesare. Rulează logica de decodare Morse, măsoară durata impulsurilor (dot/dash), gestionează afișajele I2C și controlează toate elementele de feedback. Debuggerul on-board mEDBG permite programarea directă prin USB fără programator extern.
- LCD 1602 (I2C, 0x27) — Afișează textul decodat caracter cu caracter și mesajele de stare ale sistemului (modul activ, scor în Trainer, erori).
- OLED 0.96” SSD1306 (I2C, 0x3C) — Vizualizează forma de undă a semnalului Morse în timp real (scroll orizontal) și afișează animații de feedback la răspunsuri corecte/greșite.
- Senzor sunet KY-037 — Monitorizează nivelul de zgomot ambiental prin ieșirea analogică (AO → A0). Dacă pragul este depășit, LED-ul roșu se aprinde ca avertizare.
- Cheie telegrafică vintage — Interfața principală de intrare. Conectată la D2 (INT0) pentru detecție prin întrerupere hardware. Generează impulsuri de durată variabilă (dot < 150 ms, dash > 150 ms).
- Buton selector mod (SW2) — Conectat la D6, comută între modul Trainer și modul Decoder la fiecare apăsare.
- Buzzer piezo pasiv — Generează un ton de 700 Hz pe D9 (PWM, funcția ``tone()``) sincronizat cu semnalul cheii.
- LED Verde / LED Roșu — Feedback vizual instant: verde = răspuns corect în modul Trainer, roșu = eroare sau zgomot ambiental detectat.
Hardware Design
Listă de Piese
| Referință | Componentă | Rol | Cant. |
|---|---|---|---|
| U1 | ATmega328P-XMINI | Microcontroler principal | x1 |
| U2 | LCD 1602 cu interfață I2C | Afișaj text 16×2 | x1 |
| U3 | OLED 0.96” SSD1306 | Afișaj grafic 128×64 | x1 |
| SEN1 | Senzor sunet KY-037 | Intrare acustică analogică | x1 |
| SW1 | Cheie telegrafică vintage | Intrare haptică Morse | x1 |
| SW2 | Push-button | Selector mod Trainer/Decoder | x1 |
| BZ1 | Buzzer Piezo Pasiv | Ieșire audio ton Morse | x1 |
| LED1 | LED Verde 5mm | Indicator răspuns corect | x1 |
| LED2 | LED Roșu 5mm | Indicator eroare / zgomot | x1 |
| R1, R2 | Rezistor 220Ω | Limitare curent LED-uri | x2 |
| R3 | Rezistor 10kΩ | Pull-up extern (opțional) | x1 |
| C1 | Condensator 100nF | Decuplare alimentare | x1 |
| — | Breadboard + fire jumper | Conectică prototip | — |
Conexiuni Electrice — Pinout
Toți pinii de mai jos se referă la placa ATmega328P-XMINI. Alimentarea întregului sistem provine de la cei 5V furnizați prin USB de pe placă — nu este necesar un alimentator extern.
| Pin MCU | Tip | Conectat la |
|---|---|---|
| PC4 (A4) | SDA | LCD 1602 + OLED SSD1306 (magistrală I2C partajată) |
| PC5 (A5) | SCL | LCD 1602 + OLED SSD1306 (magistrală I2C partajată) |
| PC0 (A0) | Analog | KY-037 ieșire analogică (AO) |
| D2 | INT0 | Cheie telegrafică (întrerupere hardware) |
| D6 | Digital | Buton selector mod |
| D7 | Digital | LED Verde prin R1 (220Ω) |
| D8 | Digital | LED Roșu prin R2 (220Ω) |
| D9 | PWM | Buzzer Piezo Pasiv — funcția tone() |
| 5V | Power | Alimentare toate componentele |
| GND | Power | Masă comună |
Note Tehnice
Magistrala I2C este partajată între LCD și OLED. Cele două dispozitive coexistă pe același bus SDA/SCL datorită adreselor diferite: LCD = 0x27, OLED = 0x3C.
- Pull-up: SW1 și SW2 folosesc rezistențele pull-up interne ale MCU (
INPUT_PULLUP). Rezistența de 10kΩ externă este opțională. - Decuplare: Condensatorul C1 (100nF) trebuie plasat cât mai aproape de pinii VCC/GND ai MCU-ului pentru filtrarea eficientă a zgomotului de alimentare.
- Alimentare: Întregul sistem este alimentat la 5V prin USB de la placa X-MINI.
Schemă Electrică
Circuitul a fost asamblat pe breadboard cu fire jumper Tată-Tată și Tată-Mamă. Schema detaliată include:
- Magistrala I2C cu ambele afișaje conectate în paralel
- Rezistențele de protecție R1 și R2 în serie cu LED-urile
- Condensatorul de decuplare C1 între VCC și GND
- Cheia telegrafică conectată direct între D2 și GND (pull-up intern activ)
Software Design
TODO — va fi completat într-o actualizare viitoare.
Rezultate Obținute
- Cheia telegrafică sovietică funcționează corect ca întrerupător simplu — detectată prin
INPUT_PULLUPpe D2 - Buzzerul piezo generează un ton de 700 Hz sincronizat cu apăsarea cheii, fără latență perceptibilă
- Ecranul OLED afișează starea curentă și forma de undă a semnalului în timp real
- Magistrala I2C partajată între LCD și OLED funcționează stabil cu adresele 0x27 și 0x3C
- Sistemul de feedback LED verde/roșu răspunde corect la comenzile de pe pinii D7/D8
Concluzii
Proiectul demonstrează că tehnologia vintage poate fi reinterpretată într-un context educațional modern. Cheia telegrafică sovietică, departe de a fi un simplu obiect de colecție, devine o interfață tactilă autentică și o punte între comunicația analogică a secolului XX și microelectronica contemporană.
Valoarea principală a acestui proiect constă în experiența de învățare: utilizatorul nu învață Morse dintr-o aplicație abstractă, ci printr-un obiect fizic cu istorie, cu senzație mecanică distinctă și cu sunetul caracteristic pe care îl auzeau operatorii radio acum 70 de ani.
Dificultăți întâmpinate:
- Configurarea corectă a board-ului ATmega328P-XMINI în Arduino IDE (driver mEDBG)
- Partajarea magistralei I2C fără conflicte de adrese
- Calibrarea pragurilor de timing pentru dot/dash în funcție de viteza utilizatorului
Download
Arhiva proiectului conține:
- Codul sursă complet (
.ino) - Schema electrică (PDF)
- Fișier
README.mdcu instrucțiuni de instalare și utilizare ChangeLogcu istoricul versiunilor
Fișierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea Add Images or other files.
Jurnal
TODO — va fi completat pe măsură ce proiectul avansează.
Bibliografie / Resurse
Resurse Hardware
Resurse Software
