信息的編碼：電報(bào)

鄭成文++吳俊杰

之前我們已經(jīng)意識到，使用四位的二進(jìn)制組合構(gòu)成的15個(gè)有效狀態(tài)，可以很好地表示0～9這10個(gè)數(shù)字，類似的方法早在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前就已經(jīng)應(yīng)用在通訊當(dāng)中了，這就是電報(bào)。我們在一些早期的影像中經(jīng)常會聽到“嘟，嘟-嘟，嘟”這種忽長忽短的電波聲。短時(shí)間按下端口A的按鍵時(shí)，對應(yīng)短聲，長時(shí)間按下端口A的按鍵，對應(yīng)長聲。

使用圖1所示的程序模擬電報(bào)能夠聽到短的鐘聲和長的鐘聲，而這種一長一短的聲音，則是用聲音的長短表示二進(jìn)制的1和0兩種狀態(tài)。一般用“-”表示長的聲音，相當(dāng)于1，“.”表示短的聲音，相當(dāng)于0，那么之前的二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換表可以表示為右表。

而短按和長按的區(qū)別在于按下的時(shí)間不同，因此需要使用圖2所示的程序，確定短按和長按之間的一個(gè)判定標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)間閾值需要實(shí)驗(yàn)測定，按下A端口的瞬間記錄通訊之前的時(shí)刻，手松開時(shí)用當(dāng)前的計(jì)時(shí)器與通訊之前的時(shí)間求差，便求出了接通的時(shí)間，如圖2所示。

經(jīng)過10組短按和長按的測定，我們發(fā)現(xiàn)短按的最大值和長按的最小值的平均值是0.5秒。這個(gè)過程可以通過Excel函數(shù)解決，也可以編程序解決，每個(gè)人頭腦中對短按和長按的閾值會有區(qū)別，因此有必要分別測量。圖3為長按和短按的閾值測定圖。

之后，我們可以通過圖4所示的程序判斷短按還是長按，繼而用一個(gè)變量“四位”表示一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)，用按鍵A輸入一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)，并且存儲在鏈表“四位編碼之中”。

不使用簡單的“如果，否則”結(jié)構(gòu)的原因是為了區(qū)別正常操作和虛連、短路等電路故障。至此，我們就制作了一個(gè)簡易的發(fā)報(bào)機(jī)，但從通訊的角度來看，編碼只是通訊的開始，接下來是傳輸和解碼。解碼的過程則比較簡單，使用“十進(jìn)制數(shù)=A×8+B×4+C×2+D×1”換算公式即可，如圖5所示。

至此，我們將由短按和長按構(gòu)成的電報(bào)編碼轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，完成了一個(gè)從編碼到解碼的過程，但是這始終是在一臺計(jì)算機(jī)中的內(nèi)部轉(zhuǎn)化，要完成一個(gè)完整的通訊過程，信息應(yīng)該從一臺計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_計(jì)算機(jī)，因此有必要接下來研究兩臺計(jì)算機(jī)之間的信息的通訊，這個(gè)問題將會在后面討論。此外，二進(jìn)制到十進(jìn)制數(shù)之間的計(jì)算公式實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)密碼換算規(guī)則，這種規(guī)則過于簡單，從通訊的角度，容易破解，也不夠安全，這就有必要在后面的研究中研究出更為安全的密碼換算機(jī)制。最后，如何提高傳輸信息的效率也是需要進(jìn)一步研究的問題。通訊是信息技術(shù)的一個(gè)核心過程，以往的信息技術(shù)教學(xué)并不能細(xì)致地讓學(xué)生了解通訊的過程和原理，期望信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴脤?shí)驗(yàn)的方法，解決這個(gè)問題。endprint