Конструируем роботов на LEGO MINDSTORMS Education EV3. Тайный код Сэмюэла Морзе

В. В. Тарапата
КОНСТРУИРУЕМ
РОБОТОВ

на LEGO®
MINDSTORMS®
Education EV3

Лаборатория знаний
Москва
2017

MINDSTORMS
Education EV3

Тайный код
Сэмюэла Морзе

2-е издание
(электронное)

УДК 373.167
ББК 32.97
Т19

С е р и я о с н о в а н а в 2016 г.
Ведущие редакторы серии Т. Г. Хохлова, Ю. А. Серова
Тарапата В. В.
Т19
Конструируем
роботов
на
LEGO
R○
MINDSTORMS
R○
Education EV3. Тайный код Сэмюэла Морзе [Электронный ресурс] / В. В. Тарапата. — 2-е изд. (эл.). — Электрон.
текстовые дан. (1 файл pdf : 53 с.). — М. : Лаборатория
знаний,
2017. — (РОБОФИШКИ). — Систем.
требования:
Adobe Reader XI ; экран 10".
ISBN 978-5-00101-532-1
Стать гениальным изобретателем легко! Серия книг «РОБОФИШКИ» поможет вам создавать роботов, учиться и играть
вместе с ними.
Вы
познакомитесь
с
историей
величайшего
изобретения
человечества — телеграфом; узнаете о знаменитом способе кодирования информации, и сами освоите его. Всего за несколько часов
вы соберёте из деталей конструктора LEGO
R○ MINDSTORMS
R○
Education EV3 самый настоящий передатчик, с помощью которого
можно общаться с друзьями на тайном языке или посылать
телеграммы.
Для
технического
творчества
в
школе
и
дома,
а
также
на занятиях в робототехнических кружках.
УДК 373.167
ББК 32.97

Деривативное
электронное
издание
на
основе
печатного
аналога:
Конструируем
роботов
на
LEGO
R○
MINDSTORMS
R○
Education EV3. Тайный код Сэмюэла Морзе / В. В. Тарапата. —
М. : Лаборатория знаний, 2016. — 48 с. : ил. — (РОБОФИШКИ). —
ISBN 978-5-00101-021-0.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-532-1
c○ Лаборатория знаний, 2016

2

Издание, которое вы держите сейчас в руках, – это не просто  описание и практическое 
руководство по выполнению конкретного увлекательного проекта по робототехнике. 
И то, что вы самостоятельно сумеете собрать своими руками настоящее работающее 
устройство, – это, конечно, победа и успех!
Но главное – вы поймёте, что такие ценные качества характера, как терпение, аккуратность, настойчивость и творческая мысль, проявленные при работе над проектом, 
останутся с вами навсегда, помогут уверенно создавать своё будущее, стать реально 
успешным человеком, независимо от того, с какой профессией свяжете жизнь.
Создавать будущее – сложная и ответственная задача. Каждый день становится открытием, если он приносит новые знания, которые затем могут быть превращены в проекты. Особенно это важно для тех, кто выбрал дорогу инженера и технического специалиста. Знания – это база, которая становится основой для свершений. 
Однако технический прогресс зависит не только от знаний, но и от смелости создавать 
новое. Всё, что нас окружает сегодня, придумано инженерами. Их любознательность, 
желание узнавать неизведанное и конструировать то, чего никто до них не делал, и создаёт окружающий мир. Именно от таких людей зависит, каким будет наш завтрашний 
день. Только идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и постоянном 
стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться вперёд. 
И сегодня, выполнив этот проект и перейдя к следующим, вы сделаете очередной шаг 
по этой дороге.

Успехов вам!

Команда Программы «Робототехника:
инженерно-технические кадры инновационной России»
Фонда Олега Дерипаска «Вольное Дело»

Здравствуйте! 

Как видно, ты уже совсем не новичок 
в LEGO, раз добрался до набора LEGO® 

MINDSTORMS® Education EV3 и, конечно, быстро собрал всё, что там предлагалось!

Что же делать теперь? Набор дорогой, выбрасывать жалко, а у младшего 
брата (если он есть) пока другие игрушки. Не расстраивайся! Мы тебе поможем. 
Из этого набора можно собрать много 
интересных и полезных вещей, например 
кнопочный звуковой передатчик, с помощью которого ты сможешь общаться 
с другом на тайном языке или посылать 
телеграммы одноклассникам.

Задумайся над этим!
Фактически за какой-то час работы ты 
сумеешь пройти многовековой путь изобретателей прошлого! 

Почему в настоящее время такое стало 
возможно? Можно ли изобрести что-нибудь новое, не зная, какие машины и механизмы существовали в прошлом? Как 
интересней работать — одному или вместе с другом? 

Внимание!
Ты можешь собрать свои достижения в робототехнике в электронное портфолио! 
Фотографируй или фиксируй на видео результаты своей работы, чтобы потом представить их для участия в творческих конкурсах. Результаты конкурсов и олимпиад 
засчитываются при поступлении в профессиональные учебные заведения. 

Дорогой друг!

Ты, конечно, слышал, что XXI век, в котором мы живём, называется информационным. Это значит, что главным ресурсом в нём является информация. 

Информация всегда играла очень важную роль в жизни человека. Говорят, что 
тот, кто владеет информацией, тот владеет и миром. Иное сообщение стоит дороже жизни. По преданию, 13 сентября 
490 года до н. э. греческий воин-гонец, 
пробежавший из Марафона в Афины  более 42 километров не останавливаясь в 
пути, упал замертво, но донёс весть о победе над персами.
Видишь, как важно, чтобы информация была доставлена вовремя! В Древней 
Греции информацию доставляли или быстроногие гонцы, или всадники. Других 
способов  передать письмо не было. Но 
уже тогда существовал «телеграф» — передача сигналов на расстоянии с помощью условных знаков.
В Персии ещё в VI веке до н. э. сообщения от одного пункта к другому передавали звучными голосами рабы, а для усиления звука чуть позднее стали применять 
рупоры. Для передачи особо важных 
сообщений в Китае применялись гонги, 
в Африке и в других странах — барабаны, 
сигнальные костры и факелы, телескопы 
и подзорные трубы.  
Но всё это были просто условные сигналы, но не слова.

И вот, в конце XVIII века появился оптический семафорный телеграф  —  передающее устройство из подвижных реек, 
которое устанавливалось на верху башни. Линия телеграфа состояла из цепочки таких башен, расположенных на расстоянии прямой видимости друг от друга 
(рис. 1). Сигналы сообщения передавались последовательно от башни к башне 
и представляли собой слова, закодированные на языке семафора. Подобным 

Рис. 1. Семафорный телеграф и его азбука

История телеграфа

языком пользовались и на флоте, только 
там были сигнальные флажки (рис. 2).
В России линия оптического телеграфа между Петербургом и Варшавой 
(1839) была самой длинной в Европе: 
на расстоянии 1200 километров было 
установлено 149 башен, их обслуживали почти 2000 человек; сигнал доходил 
за 15 минут, а депеша, состоявшая из 100 
сигналов, за 35 минут. Оптический семафор в конце XIX века стали использовать 
и на железной дороге.
С развитием автомобильного движения появилась упрощённая разновидность оптического семафора — светофор. 
Но чем сложнее становился окружающий человека мир, тем острее ощущалась 
потребность в  быстром обмене информацией. Конечно, сейчас невозможно представить, что сообщение адресату может 
идти несколько недель или даже месяцев. 
Мы так привыкли к электронной почте 
и мобильной связи. Но тогда это было
реальностью. А в 1837 году широкой 
публике был показан первый электромагнитный телеграф, который изменил 
представление человека о возможности 
передачи информации на большие расстояния. Не каждый современник знает о принципе действия телеграфа, но 

 многие слышали словосочетание «азбука 
Морзе». Изобретателем азбуки и первого 
электромагнитного телеграфного аппарата стал Сэмюэл Морзе (1791—1872). 
Он был не знаменитым физиком или известным инженером, а просто — талантливым художником, человеком, который 
любил мечтать. Во время путешествия 
из Европы в Америку, Морзе рассказали 
о «чудесах» электромагнетизма. С этого момента им овладела мечта — создать 
машину для передачи информации с помощью электричества. После нескольких 
лет упорного труда, изучения неведомой 
науки — электротехники, окрылённый 
великой мечтой, Морзе знакомит мир со 
своими гениальнейшими изобретениями – телеграфным аппаратом и специальным кодом для передачи  сигналов.
В аппарате Морзе для передачи сообщения использовался ключ, при помощи 
которого в линию посылались короткие 
и длинные сигналы. Такой закодированный сигнал стал называться кодом или 
азбукой Морзе.
Кроме передачи сообщений делового характера аппарат Морзе в течение 
90 лет передавал сигнал SOS — радиосигнал о помощи терпящим бедствие на 
море. Этот сигнал состоит из сочетания 
трёх точек, трёх тире и ещё трёх точек азбуки Морзе.* 
Как единый сигнал бедствия SOS был 
принят морским сообществом 3 октября 
1906 года. Впервые он прозвучал в эфире 
в том же, 1906 году, с парохода «Ирбис».
В 1927 году была установлена единая 
международная частота для передачи 
сигналов бедствия на море — 500 кГц, 
и было строго запрещено использовать её 
для иных трансляций. С момента  ввода 

A
Рис. 2. Передача информации на флоте с помощью флажковых сигналов

*
Мнение, будто SOS — аббревиатура английского словосочетания «Save Our Souls» («Спасите наши
души») или «Save Our Ship» («Спасите наш корабль») — красивая легенда. На самом деле расшифровки 
нет, просто такое сочетание «точек» и «тире» — наиболее простая и отчётливая комбинация. 

в действие сигнала SOS в радиоэфире 
сорок восемь раз в сутки, то есть каждые полчаса, наступали три минуты молчания. В это время радисты всех стран 
вслушивались в эфир, не раздастся ли от 
кого-нибудь призыв о помощи. 
С 1 февраля 1999 года мир перешёл 
на новую сигнальную систему, позволяющую осуществлять связь в автоматическом режиме, с применением буквопечатающих устройств и факсимильных 
аппаратов.
История изобретения телеграфного 
аппарата и кода к нему — замечательный 
пример того, что мечта, если упорно трудиться, всегда может стать реальностью!
И ты можешь собрать настоящий 
звуковой передатчик, создать свой код, 
присвоив кодовым комбинациям другие 
значения, зашифровывать им свои сообщения и переписываться с другом. И никто, кроме вас двоих, не сможет прочитать такое письмо!

Оборудование:
• Базовый набор LEGO® MINDSTORMS®

Edu cation EV3.
• Компьютер (минимальные системные
требования):
Windows XP,  Vista, Windows 7, Windows 8
(за исключением METRO), Windows 10
(32/64 бит), оперативная память не менее 1 Гб, процессор – 1,6 ГГц (или быстрее), разрешение экрана – 1024 600,
свободное место на диске – 5 Гб.
• Программное 
обеспечение 
LEGO®

MINDSTORMS® Education EV3 (LMEEV3).

Обозначения:
В тексте тебе встретятся обозначения, которые мы сейчас поясним на примерах.
1. Балка № 7 – это балка с семью отверстиями.
2. 3-модульный штифт – штифт, длина которого равна длине балки № 3.
3. Ось № 5 – ось, длина которой равна длине балки № 5.

Прежде чем ты соберёшь кнопочный звуковой передатчик, тебе необходимо овладеть 
телеграфной азбукой — способом кодирования текстовой информации при помощи 
длинных («тире») и коротких («точка») звуковых сигналов. Это очень простой принцип 
передачи сообщения. Посмотри в таблицу. Видишь, каждой букве, цифре или символу 
соответствует определённая последовательность «точек» и «тире». Эту последовательность и принято называть азбукой Морзе. Надо заметить, что современная телеграфная азбука отличается от той, которую предложил Сэмюэл Морзе в 1837 году. Сейчас 
международный телеграфный код включает 26 букв латинского алфавита, 10 цифр, несколько знаков препинания и служебные символы. Для передачи кириллических букв 
используются коды сходных латинских букв, а для – «Ч», «Ш», «Э», «Ю», «Я» — придуманы свои.  
При передаче сигналов с помощью азбуки Морзе необходимо соблюдать несколько 
правил:
1.
За единицу времени принимается длительность одной точки.
2.
Длительность тире равна трём точкам.
3.
Пауза между элементами одного знака — одна точка.
4.
Пауза между знаками в слове — три точки.
5.
Пауза между словами — семь точек.
Телеграфист при помощи телеграфного ключа передаёт принимающей стороне закодированное сообщение. Существует несколько разновидностей телеграфных ключей: 
механический (традиционный), полуавтоматический и автоматический.  Традиционный телеграфный ключ (ключ Морзе) представляет собой подпружиненное коромысло, 
качающееся в вертикальной плоскости, установленное на достаточно устойчивом основании. Нажимая на конец этого коромысла, оператор замыкает единственный электрический контакт,  при этом точка — это короткое нажатие, тире — длинное.* Телеграфист, 
принявший телеграмму, расшифровывает её и передаёт адресату.
Чтобы научиться передавать закодированные сигналы, тебе потребуется некоторое 
время. Но ты уже знаешь — чтобы приобрести полезный навык, необходимо упорно тренироваться. Попробуй написать слово «ПРИВЕТ» с помощью азбуки Морзе на листке 
бумаги. А теперь представь, что ты отбиваешь это слово ключом. Получилось? Если нет, 
то попробуй снова.

*
Информация взята с сайта https://ru.wikipedia.org

Этап 1 
Изучаем способ кодирования, 
предложенный Морзе

БУКВЫ
Код Морзе
Рус.
Лат.
А
А
Б
B
В
W
Г
G
Д
D
Е
E
 
Ж
V
З
Z
И
I
Й
J
K
K
Л
L
 
М
М
Н
N
О
О
П
P
Р
R
С
S
T
T
У
U
Ф
F
Х
H
Ц
C
Ч
 
Ш
 
Щ
Q
Ы
Y
Ь
X
Э
 
Ю
 
Я
 

Азбука Морзе с добавлением букв кириллического алфавита выглядит так:

Азбука Морзе, таблица кодов Морзе (Морзянка)

ЦИФРЫ
Код Морзе
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

ЗНАКИ ПУНКТУАЦИИ 
И СЛУЖЕБНЫЕ СИМВОЛЫ

ЗНАК, 
 СИМВОЛ
Код Морзе

.
,
:
;
!
?
=
«»
‘
( )
/, №
–
—
@
 

Посмотри на модель кнопочного звукового передатчика, который тебе предстоит собрать. С правой стороны от программируемого модуля EV3 (рис. 3) расположена кнопка, она будет служить тебе ключом для передачи звукового сигнала.
При нажатии кнопки (ключа) будет издаваться звуковой сигнал, названный морзянкой. Принимающая сигнал сторона слушает его и записывает закодированное сообщение в виде «точек» и «тире».  Далее сигнал необходимо расшифровать. 
Попробуй собрать настоящий передатчик и отправь другу секретное послание!

Рис. 3. Модель звукового передатчика