摩斯电码（Morse Code）是少数几种人类可以只用手电筒或手指就能发送、靠耳朵就能解码的编码系统之一。它诞生于 1830 年代，至今仍在无线电爱好者圈子里活跃使用。这篇文章讲清楚摩斯电码的工作原理、完整字母表、双向翻译逻辑，以及如何用代码实现。

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摩斯电码简史

Samuel Morse 和 Alfred Vail 在 1830 年代研发出摩斯电码，配套电报机使用。系统用电流长短——点（短）和划（长）——来表示字母和数字。

1844 年 5 月 24 日，第一条长途电报从华盛顿特区发往巴尔的摩：“上帝赐予了什么（What hath God wrought）。“从此，信息传递速度第一次达到了电的速度，而不是马的速度。

摩斯电码主导远程通信超过一个世纪。国际海事通信正式停用摩斯电码是在 1999 年。

摩斯电码的基本原理

摩斯电码将每个字母和数字映射为一串点（·）和划（—）的组合：

  • 点（·）：短信号，持续时间 = 1 单位
  • 划（—）：长信号，持续时间 = 3 单位
  • 同一字母内符号间隔：1 单位
  • 字母间隔：3 单位
  • 单词间隔：7 单位

时间比例关系是核心：划是点的 3 倍长，单词间隔是点的 7 倍长。这个固定比例让熟练操作员的发送速度可以超过每分钟 25 个单词。

摩斯电码字母表

字母

字母编码字母编码字母编码
A·—J·———S···
B—···K—·—T—
C—·—·L·—··U··—
D—··M——V···—
E·N—·W·——
F··—·O———X—··—
G——·P·——·Y—·——
H····Q——·—Z——··
I··R·—·

数字

数字编码数字编码
0—————5·····
1·————6—····
2··———7——···
3···——8———··
4····—9————·

常用标点

符号编码
. （句号）·—·—·—
, （逗号）——··——
? （问号）··——··
/ （斜杠）—··—·

程序缩语（Prosign）

程序缩语是两个字母的组合，但发送时没有字母间隔——作为单一单元使用，具有特殊含义。在历史电报记录和业余无线电通联中常见：

缩语含义
AR消息结束
AS等待
CQ呼叫任意电台
DE”来自”（标识发送方）
K请对方发送（Over）
SK通联结束
SOS遇险信号（···———···）

SOS 是最著名的：三点三划三点。之所以选这个组合，是因为它完全对称，从任何方向读都一样，在紧急情况下最容易识别。

双向翻译原理

文字 → 摩斯码：查表，把每个字符替换为对应的点划序列。单词之间用 / 分隔。这个方向没有歧义——每个字符只有一个摩斯表示。

摩斯码 → 文字：按空格分割每个字母的编码，按 / 分割单词，反向查表还原字符。格式正确的摩斯码有唯一解码结果。

JavaScript 实现

const MORSE_MAP = {
  'A': '.-',   'B': '-...', 'C': '-.-.',
  'D': '-..',  'E': '.',    'F': '..-.',
  'G': '--.',  'H': '....', 'I': '..',
  'J': '.---', 'K': '-.-',  'L': '.-..',
  'M': '--',   'N': '-.',   'O': '---',
  'P': '.--.',  'Q': '--.-', 'R': '.-.',
  'S': '...',  'T': '-',    'U': '..-',
  'V': '...-', 'W': '.--',  'X': '-..-',
  'Y': '-.--', 'Z': '--..',
  '0': '-----', '1': '.----', '2': '..---',
  '3': '...--', '4': '....-', '5': '.....',
  '6': '-....', '7': '--...', '8': '---..',
  '9': '----.'
};

const REVERSE_MAP = Object.fromEntries(
  Object.entries(MORSE_MAP).map(([k, v]) => [v, k])
);

// 文字转摩斯码
function textToMorse(text) {
  return text.toUpperCase().split('').map(char => {
    if (char === ' ') return '/';
    return MORSE_MAP[char] ?? '?';
  }).join(' ');
}

// 摩斯码转文字
function morseToText(morse) {
  return morse.split(' / ').map(word =>
    word.split(' ').map(code => REVERSE_MAP[code] ?? '?').join('')
  ).join(' ');
}

console.log(textToMorse('SOS'));         // ... --- ...
console.log(morseToText('... --- ...')); // SOS

Python 实现

MORSE_MAP = {
    'A': '.-',   'B': '-...', 'C': '-.-.',
    'D': '-..',  'E': '.',    'F': '..-.',
    'G': '--.',  'H': '....', 'I': '..',
    'J': '.---', 'K': '-.-',  'L': '.-..',
    'M': '--',   'N': '-.',   'O': '---',
    'P': '.--.',  'Q': '--.-', 'R': '.-.',
    'S': '...',  'T': '-',    'U': '..-',
    'V': '...-', 'W': '.--',  'X': '-..-',
    'Y': '-.--', 'Z': '--..',
    '0': '-----', '1': '.----', '2': '..---',
    '3': '...--', '4': '....-', '5': '.....',
    '6': '-....', '7': '--...', '8': '---..',
    '9': '----.',
}
REVERSE_MAP = {v: k for k, v in MORSE_MAP.items()}

def text_to_morse(text: str) -> str:
    return ' '.join(
        '/' if c == ' ' else MORSE_MAP.get(c.upper(), '?')
        for c in text
    )

def morse_to_text(morse: str) -> str:
    return ' '.join(
        ''.join(REVERSE_MAP.get(code, '?') for code in word.split())
        for word in morse.strip().split(' / ')
    )

print(text_to_morse('HELLO'))         # .... . .-.. .-.. ---
print(morse_to_text('.... . .-.. .-.. ---'))  # HELLO

在树莓派上用 LED 发送摩斯码

import RPi.GPIO as GPIO
import time

LED_PIN = 18
DOT = 0.1      # 1 单位 = 0.1 秒
DASH = DOT * 3
SYMBOL_GAP = DOT
LETTER_GAP = DOT * 3
WORD_GAP = DOT * 7

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

def blink(duration):
    GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)
    time.sleep(duration)
    GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW)
    time.sleep(SYMBOL_GAP)

def send_morse(morse_str):
    for token in morse_str.split():
        if token == '/':
            time.sleep(WORD_GAP)
        else:
            for symbol in token:
                blink(DOT if symbol == '.' else DASH)
            time.sleep(LETTER_GAP)

send_morse(text_to_morse('SOS'))
GPIO.cleanup()

这是嵌入式开发的经典入门项目——硬件版”Hello World”。

实际应用场景

业余无线电（HAM）：摩斯电码（CW 模式）在持证业余无线电操作员中至今活跃使用。CW 占用带宽极窄，抗干扰能力强，在嘈杂信道下比语音通信更可靠。

无障碍输入：iOS 和 Android 均支持摩斯码作为替代输入法，让无法正常使用触屏的用户可以通过单开关输入任意字符。

CTF 竞赛：摩斯电码隐写是 Capture The Flag 比赛的常见题型——音频波形或图片元数据中藏摩斯码。

嵌入式学习：用 LED 或蜂鸣器输出摩斯码，是树莓派/Arduino 入门的经典项目。

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