Morsetrainer: Beschreibung und Bauanleitung DJ3YB 20.10.2015 V1.0 S. 1 Der Morsetrainer, ein einfaches und ntzliches Selbstbauprojekt Das hier vorgestellte Selbstbauprojekt „Morsetrainer“ ist anlsslich des UNESCU- Weltkulturerbes „Morsetelegrafie“ geeignet, die Begeisterung fr CW wieder zu beleben. Es ist zwar etwas aufwndiger als ein Morsesummer, doch dank des eingesetzten Controllers mit intelligenter Firmware ermglicht es nach erfolgreicher Bastelarbeit das Telegrafieren im Selbststudium ohne Lehrer zu erlernen oder die eigenen Fertigkeiten zu vervollkommnen. Der Selbstbau schafft darber hinaus einen greren Motivationsschub als dies mit PC-Lernprogrammen oder gekaufter Hardware mglich wre. Wird der Morsetrainer als Tutor nicht mehr gebraucht, kann er fr den „Second Use“ mit neuer Firmware ausgestattet, im CW-Betrieb mit der eigenen Station ntzlich eingesetzt werden. Was kann der Morsetrainer? Der Morsetrainer nutzt als Eingabegerte eine (gebrauchte PS/2) AT-Tastatur und eine Morsetaste. Neben der Tonfrequenz-Ausgabe ber Lausprecher sind ein Kopfhrer- und ein Sendertastausgang vorgesehen. Mit passendem Interface lassen sich auch Morseschreiber und Klopfer (Museum und Ausstellungen) anschlieen. Der im Morsetrainer enthaltene Kurs ist in 15 Lektionen nach Lernfortschritt (DL2QT) gegliedert. Lektion 1 beginnt mit den nur aus Punkten bestehenden Zeichen, whrend Lektion 2 die Strichzeichen enthlt … usw. Zum Erlernen des Gebens drckt der Schler die Taste des zu erlernenden Buchstabens und hrt das Zeichen in der zuvor gewhlten Geschwindigkeit (30 bis 120 BpM) mit dem exakten Timing. Im Anschluss versucht er, diesen Buchstaben nach dem Vorbild (Tutor) mit der Morsetaste zu geben. Zum Erlernen des Hrens schaltet der Schler die Hrkontrolle ein und whlt die gewnschte Lektion mit den Funktionstasten aus. Im Anschluss gibt der Morsetrainer aus dem Zeichenvorrat der Lektion ein Zufallszeichen aus, das der Schler dekodiert, aufschreibt und mit Hilfe der Tastatur eintippt. Sofern das Zeichen richtig war, folgt die Ausgabe des nchsten Zeichens - im Fehlerfall ertnt ein Brummton. Morsetrainer
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Morsetrainer: Beschreibung und Bauanleitung
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Der Morsetrainer, ein einfaches und n�tzliches Selbstbauprojekt
Das hier vorgestellte Selbstbauprojekt „Morsetrainer“ ist anl�sslich des UNESCU-Weltkulturerbes „Morsetelegrafie“ geeignet, die Begeisterung f�r CW wieder zu beleben.Es ist zwar etwas aufw�ndiger als ein Morsesummer, doch dank des eingesetzten Controllers mit intelligenter Firmware erm�glicht es nach erfolgreicher Bastelarbeit das Telegrafieren im Selbststudium ohne Lehrer zu erlernen oder die eigenen Fertigkeiten zu vervollkommnen. Der Selbstbau schafft dar�ber hinaus einen gr��eren Motivationsschub als dies mit PC-Lernprogrammen oder gekaufter Hardware m�glich w�re.Wird der Morsetrainer als Tutor nicht mehr gebraucht, kann er f�r den „Second Use“ mit neuer Firmware ausgestattet, im CW-Betrieb mit der eigenen Station n�tzlich eingesetzt werden.
Was kann der Morsetrainer? Der Morsetrainer nutzt als Eingabeger�te eine (gebrauchte PS/2) AT-Tastatur und eine Morsetaste. Neben der Tonfrequenz-Ausgabe �ber Lausprecher sind ein Kopfh�rer- und ein Sendertastausgang vorgesehen. Mit passendem Interface lassen sich auch Morseschreiber und Klopfer (Museum und Ausstellungen) anschlie�en.Der im Morsetrainer enthaltene Kurs ist in 15 Lektionen nach Lernfortschritt (DL2QT) gegliedert. Lektion 1 beginnt mit den nur aus Punkten bestehenden Zeichen, w�hrendLektion 2 die Strichzeichen enth�lt … usw.Zum Erlernen des Gebens dr�ckt der Sch�ler die Taste des zu erlernenden Buchstabens und h�rt das Zeichen in der zuvor gew�hlten Geschwindigkeit (30 bis 120 BpM) mit dem exakten Timing. Im Anschluss versucht er, diesen Buchstaben nach dem Vorbild (Tutor) mit der Morsetaste zu geben.Zum Erlernen des H�rens schaltet der Sch�ler die H�rkontrolle ein und w�hlt die gew�nschte Lektion mit den Funktionstasten aus. Im Anschluss gibt der Morsetrainer aus dem Zeichenvorrat der Lektion ein Zufallszeichen aus, das der Sch�ler dekodiert, aufschreibtund mit Hilfe der Tastatur eintippt. Sofern das Zeichen richtig war, folgt die Ausgabe des n�chsten Zeichens - im Fehlerfall ert�nt ein Brummton.
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F�r die flie�ende Ausgabe der Zeichen l�sst sich die H�rkontrolle ausschalten. Dann erfolgt die Ausgabe des Zufallstextes der jeweiligen Lektion in 5’er-Gruppen und mit dem Wortabstand von 7 Punkten. In dieser Betriebsart kann der Zeichenabstand in vier Stufen erh�ht werden, um dem Sch�ler beim Dekodieren mehr Zeit zum Nachdenken zu geben. F�r weitere �bungen mit der flie�enden Ausgabe sind ein langer Klartext und der komplette Zeichensatz vorgesehen. Dar�ber hinaus besteht die M�glichkeit, einen eigenen Text von maximal gut 500 Zeichen mit der AT-Tastatur zu editieren, nichtfl�chtig zu speichern und in CW wieder auszugeben.Ferner kann die Tonfrequenz f�r ein individuell angenehmes H�ren unter Ausnutzung der Geh�use-Resonanz �ber die AT-Tastatur ver�ndert werden.Zur Anzeige des jeweiligen Betriebszustandes sind 3 verschiedenfarbige LEDs vorgesehen, die zur Erh�hung der Kombinationsm�glichkeiten auch blinken k�nnen.
SchaltungDamit der Morsetrainer sowohl mit einer Batterie als auch mit einem +12V-Steckernetzteil betrieben werden kann, sind die Trenndioden D1 und D2 vorgesehen.Neben dem +5 V-Spannungsregler IC2 besteht die Schaltung haupts�chlich aus dem Controller AtMega8 IC1, der f�r das exakte Timing mit dem 4 MHz-Quarz Q1 extern getaktet wird. Daher m�ssen auch die Fuse-Bits des Controllers programmiert werden. Diese und der Flashspeicher werden �ber den 6-poligen ISP-Stecker K2 mit einem g�ngigen AVR-Programmer in der Schaltung programmiert (siehe unten). Alternativ kann man auch einenprogrammierten Chip in den 28-poligen DIP-Sockel stecken.Die CW-Tonerzeugung erfolgt mit dem Timer 1, dessen Portausgang OCR1 �ber denEmitterfolger T1 via Lautst�rkeregler P1 und Kopfh�rerumschaltbuchse K1 mit dem Lautsprecher LS1 verbunden ist. R3 wirkt dabei als Strombegrenzung. C11 entsch�rft die steile Pulsflanke des Rechtecksignals um eine zu hohe R�ckschlagspannung durch die Induktivit�t des Lautsprechers zu vermeiden. Das Tonsignal enth�lt eine mittlere DC-Komponente von maximal +2 V (0/+4,3V, Rechtecksignal 1:1). Wenn das st�rt, kann ein Trennelko eingef�gt werden, der auf dem Lochraster best�ckt wird. Der Sendertastausgang K4/Mantel ist in „Open-Kollektor“-Schaltung mit T2 ausgef�hrt und wird vom Port D4 des Controllers gesteuert. Bei induktiven Lasten (Relais) muss eine passende Diode nachger�stet (Anode auf GND) werden.Die Morsetaste wird an der Spitze der Stereo-Klinkenbuchse K4 angeschlossen und steuert den Interrupt 1 (Pullup-Widerstand im Chip) des Controllers �ber den Schutzwiderstand R7.Elektronische Tasten sind an deren Tx-Tastausgang anzuschlie�en. Die PS/2-Tastatur wird �ber die MINI-DIN-Buchse K5 mit +5V versorgt und ist �ber eine spezielle serielle Schnittstelle mit den Signalen „Clock“ und „Data“ mit den Ports D2 und D5 verbunden. Je nach Zeichen werden ein oder mehrere Bytes �bertragen.Damit die Stromaufnahme nicht unn�tig hoch wird, sind f�r die 3 eingef�rbten LEDs solche mit hohem Wirkungsgrad (18 bis 20 mcd) vorgesehen.
PlatineDie einseitig kaschierte Platine enth�lt alle Bauteile einschlie�lich des aufgeklebten Lautsprechers. Die rechteckige Platinenaussparung ist f�r die Halterung der 9 V-Batterie vorgesehen. Zus�tzlich zu den Bauteilen sind 2 Drahtbr�cken und die freiverdrahteten Leitungen zum Lautsprecher sowie zum Batterieclip zu best�cken.Das Lochraster ist zur Aufnahme von Bauteilen vorgesehen, welche nur f�r ein anwendungs-spezifisches Interface erforderlich sind.Die LEDs werden mit dem kurzen Anschlussdraht nach Masse - bei einem Platinenabstand von 23 mm bis zur LED-Oberkante - best�ckt.
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AufbauDer Einbau der Platine erfolgt in das aus 2 Halbschalen bestehendes Kunststoffgeh�use „Strapubox 2515„ mit Schnappverschluss, welches sich leicht mit Heimwerkzeugen bearbeiten l�sst und in verschieden Farben – auch transparent – lieferbar ist.Vor dem Einbau der Platine m�ssen die beiden Halbschalen wie folgt bearbeitet werden –siehe Zeichnungen:
Der Frontplattenausschnitt der Unter- und Oberschale mit der Laubs�ge (Rundblatt, mit Feile nachbearbeiten);die Halbkreisausschnitte f�r den H�reranschluss an den gegen�berliegenden Stirnseitender Halbschalen mit der Rundfeile (spiegelbildlich!);Bohren der L�cher f�r die Lautsprecher-Schall�ffnungen und den Lautst�rkeregler;Abschneiden der Platinen-Befestigungsnippel auf beiden Halbschalen unter und �ber der Batterie (spiegelbildlich!) mit dem Seitenschneider.Aufkleben der Schaumstoffdichtungen f�r den Lautsprecher in die obere Halbschale.
Die Platine selbst wird mit 3 Zylinderschrauben M2,5x5 auf der unteren Halbschale befestigt.
InbetriebnahmeVor dem Einsetzen des Controllers sollte die Funktion des 5 V-Spannungsreglers �berpr�ft werden. Im Anschluss erfolgt die Kontrolle der Stromaufnahme mit dem Chip, die vor der Programmierung noch etwas geringer ist angegeben..
Programmieren der FirmwareDer Quellkode wurde mit BASCOM unter Verwendung von Programmierhilfen 1) erstellt. Das Intel Hex-File steht auf der Webseite 2) zum Download bereit.Mit einem geeigneten AVR-Programmer werden zun�chst die Fuse-Bits und dann der Flashspeicher des Controllers mit dem Intel-Hex-File �ber die genormte 6-polige ISP-Schnittstelle in der Schaltung programmiert: Anschlie�end leuchtet bei richtiger Funktion die gr�ne LED und der Morsetrainer ist betriebsbereit.Fuse-Bits programmieren: KLA987 auf 111110: "Ext. Crystal/Resonator High Frequency"Bei einer Fehlfunktion sollten die Taktfrequenz 4 MHz und die Stromaufnahme �berpr�ft werden. Bei einem Takt von 1 MHz (und damit zu tiefem CW-Ton) arbeitet der Controller mit der internen RC-Clock; daher wurden die Fuse-Bits nicht erfolgreich programmiert.
Das exakte Timing der Morsezeichen kann mit der Freeware-Software „Audacity“ �berpr�ft werden: Beispiel 5’er-Gruppe mit Zufallstext mit 60 BpM – normaler Zeichenabstand(Aufnahme �ber Mikrofon, Equalyzer: „Bandpass 300 Hz-1,5 kHz)
700 ms
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Vergleich Tutor- und Sch�ler-Tastung mit 60 Buchstaben pro Minute (BpM):
„V“ mit Tempo 30 – 45 – 60 – 80 – 100 – 120 BpM
1) BASOM-CompilerAT-Tastatur und Verw�rfelung nach dem Buch von Klaus K�hnel"Programmieren der AVR RISC Mikrocontroller mit BASCOM-AVR",Scan-Code aus Helpfile (PC AT-KEYBOARD Sample)
Anschluss der externen Ger�te:AT-Tastatur mit PS/2-Stecker (MINI-DIN 6)
Morsetaste: Massekontakt (Pullup-Widerstand im Morsetrainer gegen +5 V), 3,5 mm Stereo-Klinkenstecker von der MorsetasteSenderanschluss: zum Tx, „open Collektor“
Stromaufnahme mit AtMega8a-16:Betrieb mit internen 9 V-Block oder 12 V-Netzteil (Niedervolt-Steckverbinder 2,1 mm-Stift)Stromaufnahme des Morsetrainers ca. 14 mA + Cw-Lautst�rke + LEDs + PC-TastaturStromaufnahme der Siemal Quick PC-Tastatur von 2008, Conrad 956720 0,6 mA, PS/2-SteckerStromaufnahme der flexiblen AT-Tastatur mit USB-Konverter ca. 4,5 mA
Programmierung des AtMega8In der Schaltung �ber den 6-poligen ISP-Steckverbinder
Vor der Flash-Programmierung des Controllers:Fuse-Bits programmieren: KLA987 auf 111110: "Ext. Crystal/Resonator High Frequency"
Tutor SchÄler
Punkt-Pulsbreite 100 ms
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Bedienungsanleitung:Abweichende Tastenbelegung, ohne Shift zu bet�tigen (Tasten mit Aufkleber versehen):
Betriebszeichen: |^| KA |TAB| VE |Caps| EB |Ctrl| AR |Alt| SKSonderzeichen: |Space| = (Trennung)
bei Aufzeichnung Wortabstand und Trennung= mit | | im Ziffernblock oben | �| / | , | Trennung Zahl/Bruch |�| ( ) | +| : |ENTER| ?
Kontrolltasten im Zahlenblock (rechts):
Tabelle 1) Cw-Tempo: Tabelle 2) Zeichenabstand und H�rkontrolle:
Eingabe BpM T-Punkt ms
Eingabe Zeichenabstand* T-Punkt
Zeichenabstand
|0| 30 200 |6| 3 Normal
|1| 45 133 |7| 8 verl�ngert
|2| 60 100 |8| 14 Verl�ngert+
|3| 80 75 |9| 26 Verl�ngert++
|4| 100 60 | - | H�rkontrolle/Toneinstellung- AUS / f-
|5| 120 50 | + | H�rkontrolle/Toneinstellung+ EIN / f+
Wortabstand: 7 x Punkt-ImpulsbreiteH�rkontrolle im Zahlenblock mit |+| ein- und |-| ausschalten
Funktionstasten:
Belegung der Funktionstasten: |F1|...|F12| und |Shift| mit |F1|...|F3| Lektionen,|sF4| Zeichensatz ausgeben, |sF6| langer Klartext (Cw_text1)|sF8| Aufzeichnung editieren, |sF12| Aufzeichnung abh�renSiehe Tabelle 3)
Aufruf der Lektionen:|F1|...|F12| und |sF1|...|sF3| mit Lernfortschritt aufsteigend – siehe Tabelle 3.Verw�rfelung der in den Tabellen angegebenen Zeichen mit Timer 0
| - | Ohne H�rkontrolle:flie�ende Ausgabe in F�nfer-Gruppen, mit Tastendruck beendenZeichenabstand abh�ngig von der Einstellung (|6| im Ziffernblock=Normal).
| + | Mit H�rkontrolle:Lektion ausw�hlen (gelbe LED blinkt), anschlie�end wird ein Morsezeichenausgegeben (gelbe LED blinkt im CW-Takt) und der Morsetrainer wartet auf die Eingabe des Zeichensdurch den Sch�ler:
die rote LED leuchtet, die gr�ne und die gelbe LED sind ausBeenden mit |F1| Zur Auswahl der n�chsten Lektion, die H�rkontrolle bleibt eingeschaltet
oder Druck auf die Morsetaste| - | Die H�rkontrolle wird abgeschaltet
Editor f�r die Aufzeichnungmit |sF8| einschalten, Korrektur mit |Backspace|,mit |F1| oder Druck auf die Morsetaste beenden.
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LED-Anzeigen:
Gr�ne LED leuchtet alleine:Start ohne H�rkontrolle, Kontrolle des Gebens durch H�rvergleich:(Zeichen �ber Tastatur eingeben, anschlie�end mit Morsetaste telegrafieren)
Gr�ne LED blinkt:DauertonDie Tonfrequenz wird mit | + | und | - | eingestellt
Gelbe LED:Blinkt im CW-Takt (vom Controller oder von der Morsetaste)
Gelbe LED blinkt, rote LED leuchtet (= H�rkontrolle ein), gr�ne LED leuchtet:Aufforderung zur Eingabe der Lektion mit einer Funktionstaste Fx
Rote LED leuchtet alleine:Aufforderung zur Eingabe des geh�rten Morsezeichens �ber die TastaturNach richtiger Eingabe des Zeichens wird das n�chste Zeichen in Telegrafieausgegeben;Ist das Zeichen falsch wird ein Fehlerton ausgegeben.H�rkontrolle mit |-| beenden, neue Lektion mit |F1|
Rote LED blinkt alleine:Editorbetrieb zur Eingabe der Aufzeichnung,
Aufzeichnung mit |F1| beenden
Tonfrequenz einstellen oder Strichpause bei Direkteingabe ein/ausschalten
| + | H�rkontrolle EIN einschalten: gelbe LED blinkt, rote LED leuchtet|Fx| beliebige Lektion w�hlen: nur die rote LED leuchtet|F2| Tongenerator-Einstellmode: gr�ne LED blinkt, rote LED leuchtet
|+| oder |-| Dauerton auf die gew�nschte Frequenz nach Geh�r einstellenBeenden der Tonfrequenzeinstellung:|F1| Quit (mit speichern und Exit) und zur�ck im Mode H�rkontrolle|F2| Exit und alte Frequenz wiederherstellen und zur�ck im Mode H�rkontrolle
oder Druck auf die Morsetaste|F3| Werkseinstellung ohne Exit: 870 Hz|F4| „Knallfunkensender“ 35 Hz
Stopp und Reset – eine flie�ende CW-Ausgabe beenden
Morsetaste oder Taster am Morsetrainer:Ein Druck auf die Morsetaste beendet die laufende Cw-Ausgabe (Stopp/Reset)
(die H�rkontrolleinstellung bleibt dabei erhalten)oder den Editor w�hrend der Aufzeichnung.Der Morsetrainer sendet die Telegrafie-T�ne entsprechend der Tastung (Cw-Tastbetrieb):
H�rvergleich der eigenen Tastung mit der des MorsetrainersDie gelbe LED blinkt im Takt der Morsezeichen.
Senderanschluss:Der Morsetrainer kann als Ersatz der Morsetaste am Sender angeschlossen werden:„Open Collektor“
Weitere Infos: Tagungsheft der Amateurfunktagung in M�nchen 2008http://www.darc.de/distrikte/c/selbstbauprojekte/„L�ten und Programmieren“, „CW-Trainer von DJ1MHR und DJ3YB“ (umfangreicher - mit LCD-Display)
Die Betriebszeichen KA, VE, EB, AR und SK befinden sich auf der linken Seite der Tastatur. Die Space-Taste gibt das Trennungszeichen aus (Ausnahme bei der Aufzeichnung). Verschiedene Satzzeichen, die mit Shift genutzt werden m�ssten, wurden umbelegt: /?:,()= Trennung ganze Zahl/Bruch – siehe oben!Alle umbelegten Tasten sind mit Aufklebern zu versehen.
Lektionen (5’er-Gruppen, Ausgabe verw�rfelt) – nach DL2QT
6 7 8 9 j x c y z p q g wl f r k a u v n d b e i sh
sF2 Ka Ve Eb Ar SksF3 Ka Ve Eb Ar Sk / ? . = , ; : 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 j x c yz p q g w l f r k a u v nd b e i s h
Zus�tzliche Funktionen:
sF4 Gesamten CW-Zeichensatz ausgegeben.sF6 Einen langen Klartext ausgegeben.sF8 Die �ber die AT-Tastatur eingegebenen Zeichen werden aufgezeichnet und im EEPROM
resident gespeichert.sF12 Der selbsteingegebene Text (sF8) wird in CW ausgegeben.
