Morse1

Übertragen von Geheimcode I

Hallo, ich bin Robi-x01 und ich möchte mich mit meiner Freundin unterhalten können, ohne dass dies jemand anderer versteht. Dazu verwenden wir eine Geheimsprache namens Morsecode. Diese Sprache hat genauso 2 Zeichen, einen Punkt und einen Strich.

• Wie soll das klappen?

• Wir werden den Micro:bit hier verwenden, um Informationen zu übertragen.

• Der Morsecode hatte früher eine große Bedeutung in der Nachrichtenübertragung. Lies dazu und zur Entstehung in Wikipedia **Morsecode** nach.

• Eine erste Begrüßung an dich, verstehst du das?

Wenn man Geheimsprache vereinbart, dann muss der Sender und der Empfänger genau dieselbe Verschlüsselung und Entschlüsselung verwenden. Dazu gibt es Tabellen, die diese Schlüssel verraten. Unterhalb siehst eine solche Tabelle, die Morse-Tabelle. Diese Schlüsseltabelle dürfen bei Geheimprojekten natürlich nur der Sender und der Empfänger haben.

Aufgabenstellung

Mit dem BBC micro:bit wirst du Morsezeichen anzeigen und auch übertragen. Entwickle ein Programm mit dem man eine Morsekombination für einen Buchstaben oder ein Wort anzeigen und versenden kann.

Folgende Aufgaben sollte dieses Programm ausführen können:

• Das Drücken der Taste A sollte einen Morsepunkt aussenden (.)
• Die Taste B sollte einen Morsestrich aussenden (-)
• Beim Empfänger sollten diese Symbole angezeigt werden
• Mehrere Morsesymbole (Punkte und Striche) ergeben einen Buchstaben - nun muss man noch mitteilen, wann ein Buchstabe abgeschlossen ist und der nächste beginnt, - das passiert über eine Pause von etwa 1 Sekunde
• Damit haben wir einen einfachen Morseapparat
• Hier abgebildet ein echtes Morsegerät, wie es Jahre verwendet wurde:

• Durch schnelles Öffnen und Schließen des Stromkreises wurden elektrische Signale übersendet: Ein kurzes Signal entspricht dem Punkt, langes entspricht dem Strich.

• Die Regelmäßigkeit des Drückens der Tasten hat hier große Bedeutung für das Erkennen von Morsezeichen.
• Man muss extrem konzentriert arbeiten, damit man dem Gegenüber keine unlesbare Fehlernachricht übermittelt.

Materialien

• Zwei BBC Micro:bit (Version V2 oder V1 mit Lautsprecher oder Kopfhörer)
• Papier und Stift
• Das gedruckte Morsealphabet (ausdruckbar mit der rechten Maustaste und "Grafik kopieren" und drucken)

Zeitaufwand

• 2 Unterrichtseinheit

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Du solltest bereits

• Daten mit dem Micro:bit anzeigen können
• Tastenfunktionen (A und B) verwenden können

Beim Programmieren lernst bzw. übst du

• Variablen zu verwenden
• Operatoren zu verwenden
• Bedingungen zu verwenden
• Funkverbindungen aufzunehmen
• Funksignale zu empfangen

Bei dieser Aufgabe lernst du auch

• ein System für eine exakte Kommunikation zu entwerfen
• ein neues Programm zu erstellen
• ein fremdes Programm zu lesen und zu ändern

Unterrichtsfächer

• Werken
• Informatik
• Deutsch
• Physik

Tipps und Hilfestellungen

Welcher Buchstabe wird hier im Bild angezeigt?

Erforderliche Programmierblöcke

Ziel

• Nach Programmstart sollte ein Symbol zeigen, dass der Micro:bit bereit ist
• Taste A soll einen Punkt, Taste B einen Strich auf das Display schicken
• Per Funk sollte das Zeichen versendet werden
• Beim Empfänger soll das Zeichen angezeigt werden
• Erweiterung: Es sollte ein ganzes Wort versendet werden

Blöcke

• Ein Morsezeichen (. oder -) sollte per Tastendruck angezeigt werden <spoiler text="Block">

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    basic.showLeds(`
        . . . . .
        . . . . .
        . . # . .
        . . . . .
        . . . . .
        `)
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    basic.showLeds(`
        . . . . .
        . . . . .
        . # # # .
        . . . . .
        . . . . .
        `)
})

</spoiler>

• Zwei Micro:bit sollen mit Funk verbunden werden <spoiler text="Block">

basic.showLeds(`
    . . # . .
    # # # # #
    . . # . .
    . # . # .
    # . . . #
    `)
radio.setGroup(25)

</spoiler>

• • Der Funkkanal muss für beide gleich lauten
  • Kein anderes Kommunikations-Paar in der Klasse darf diesen Kanal benutzen (Kanal 1 bis 255 ist möglich)
• Daten müssen an den zweiten Micro.bit gesendet werden
• Gesendet können nur Buchstaben, Texte oder Ziffern sein - aber keine Bilder
• Blöcke zum Senden von Daten <spoiler text="Block">

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    radio.sendString(".")
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    radio.sendString("---")
})

</spoiler>

• Empfangen und Anzeigen von Daten <spoiler text="Block">

radio.onReceivedString(function(receivedString: string) {
    basic.showString(receivedString)  
})

</spoiler>

• Ausgeben von kurzem Sound <spoiler text="Block">

radio.onReceivedString(function(receivedString: string) {
    music.ringTone(Note.C)
    basic.pause(200)
})

</spoiler>

• Ausgeben von langem Sound <spoiler text="Block">

radio.onReceivedString(function(receivedString: string) {
    music.ringTone(Note.C)
    basic.pause(600)
})

</spoiler>

Eckpfeiler zur Umsetzung

• Versuche diese drei Zeichen (Strich, Punkt, Punkt) mit dem Micro:bit-Programm darzustellen auf dem Display darzustellen <spoiler text="Block">

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    basic.showLeds(`
        . . . . .
        . . . . .
        . . # . .
        . . . . .
        . . . . .
        `)
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    basic.showLeds(`
        . . . . .
        . . . . .
        . # # # .
        . . . . .
        . . . . .
        `)
})

</spoiler>

• Wenn gleiche Zeichen mehrmals hintereinander gesendet werden, kann man nicht erkennen, dass es mehrfach gesendet wurde (es wurde nur länger dargestellt): Sieh dir das Morsealphabet an, es bestehen manche Buchstaben beispielsweise aus 3 Punkten hintereinander, "...."
  • Überlegt eine Lösung zur besseren Lesbarkeit
  • Das Problem ist beim Anzeigen von "-.." bereits erkennbar.
  • Untersuche dieses <spoiler text="Bild 1"> </spoiler>

und dieses Bild 2 (ohne Zwischenphasen) <spoiler text="Bild2"> </spoiler>

• • Du brauchst ein Lösung zur besseren Lesbarkeit <spoiler text="Tipp">

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    basic.showLeds(`
        . . . . .
        . . . . .
        . . . . .
        . . . . .
        . . . . .
        `)
})

</spoiler>

Schritt für Schritt zur Lösung

Hinweise zur Lösungsfindung und auch eine mögliche, komplette Lösung findest du auf der Lösungsseite zu diesem Beispiel

Präsentation und Reflexion

Allgemein

• Stelle dein Ergebnis vor! Was kann dein Produkt?
• Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
• Welche Schwierigkeiten hattest? Wie konntest du diese lösen?
• Erläutere, wie du dein Produkt programmiert hast!
• Was war bei dieser Aufgabe interessant für dich?

Projektspezifisch

• Welche Darstellungssymbole (-.) wurde für die beiden Morsezeichen auf dem Micro:bit gewählt, welche Darstellung könnte man noch verwenden?
• Wie habt ihr während der Übungen festgelegt, wer senden und wer empfangen darf?
• Wie funktionierte das Senden eines ganzen Wortes - habt ihr das versucht?
• Habt ihr das Senden und Empfangen auch in verschiedenen Räumen mit der Trennung von Sender und Empfänger probiert. Wenn ja, wie weit reicht das Signal des Micro:bit?
• Überlege, warum die Morsespezialistinnen diese rechts dargestellte Tabelle zum Nachschlagen der Morsezeichen lieber verwenden als die obere Liste? Suche beispielsweise das Zeichen .--- : es ist ein J
• Welches wichtige Morsewort wird heute noch immer verwendet? Ein wichtiges Notsignal: ... --- ...
• Wie könnte man die Morsesignal ohne Computer, mit sehr einfachen Mitteln produzieren?
• Wie könnte man ein Morsegerät mit dem Micro:bit programmieren, das nur Lichtsignal aussendet?
• Wie könnte ein von dir erstes Gehäuse für den Micro:bit aussehen, damit dieser "besser in der Hand liegt" beim schnellen Morsen.

Weiterentwicklung

• Überlegt wie man eine Bestätigung vom Empfänger programmieren könnte, damit der Sender immer weiß, dass das Zeichen richtig vom Empfänger gelesen werden konnte oder ob es wiederholt werden sollte und auch, ob das nächste gesendet werden kann.
• Wie könnte man gleich einen ganzen Buchstaben durch einen Tastendruck senden? Dh. man sendet gleich ein A oder B mit Morsecode aus.
• Wie könnte man auf dem Sender-Micro:bit einen Buchstaben auswählen und er wird dann als Morsecode versendet, anstatt als Programmiererin das Programm jedes Mal zu ändern
• Überlege andere Symbole für eine Geheimsprache zu Übertragung
• Probiert diese auch auf dem Micro:bit aus.

Erweiterungsaufgabe

Analyse eines fremden Programmcodes:

• Ein Ausblick: Was stellt dieser komplizierte Programmcode dar? Arrays, die Supervariablen
• Es gibt Erweiterungsbeispiele mit dem Namen Morse 2, dort werden Anwendungen des hier gezeigten Beispiels dargestellt sein und bereits viele weitere neue Schritte des Programmierens zeigen.
• Erweiterungsbeispiele: Morse2