單片機(jī)控制微型打印機(jī)

單片機(jī)控制微型打印機(jī)作者:jdzj868  來源:機(jī)電之家下載站  錄入:jdzj868  更新時間：2009-12-8 11:27:21  點(diǎn)擊數(shù)：0 【字體： 】1引言由于常用的微型針式打印機(jī)的速度慢，噪聲大，無法滿足某些場合的需要。微型熱敏打印機(jī)具有打印速度快、噪音低、可靠性高、字跡清晰、機(jī)頭小而輕等優(yōu)點(diǎn)，可滿足各種場合的打印要求，因此得到廣泛應(yīng)用。筆者在汽車行駛記錄儀的開發(fā)過程中，根據(jù)廠家要求，選用較為先進(jìn)的熱敏打印機(jī)作為打印設(shè)備。但微型熱敏打印頭對打印時序和溫度要求較高，一旦控制不當(dāng)極易造成打印頭燒毀。因此，在有合理的硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，軟件設(shè)計也十分重要。本文使用某些軟件設(shè)計替代了部分硬件電路，使打印機(jī)的控制電路得到了簡化。摘要：介紹了基于89S51單片機(jī)的微型熱敏打印機(jī)的組成，分析了打印原理，詳細(xì)給出了整體流程以及各個功能模塊的軟件設(shè)計。熱敏打印頭采用I/O口模擬串行數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加載。設(shè)計的微型熱敏打印機(jī)運(yùn)用于實(shí)際，取得了良好的效果。 關(guān)鍵詞：熱敏打印機(jī) 過熱保護(hù) 步進(jìn)電機(jī) 數(shù)據(jù)加載 2 打印原理選用的FTP-628作為熱敏打印頭。該熱敏打印頭點(diǎn)結(jié)構(gòu)384點(diǎn)/行，水平方向點(diǎn)密度：8點(diǎn)/mm，垂直方向行間距：8點(diǎn)/mm。有效打印寬度48mm。打印速度最大為60mm/秒1。要打印的數(shù)據(jù)在時鐘CLK的配合下，經(jīng)由數(shù)據(jù)輸入腳DI移到熱敏機(jī)芯內(nèi)部的移位寄存器中。經(jīng)384個時鐘周期，一行384位數(shù)據(jù)全部移到移位寄存器后，鎖存端的鎖存信號/LAT由CPU置低，移位寄存器的數(shù)據(jù)被鎖存到鎖存器。然后熱敏頭加熱控制信號STB產(chǎn)生高電平，此時根據(jù)384點(diǎn)輸入的DI數(shù)據(jù)是1或者是0決定發(fā)熱元件是否發(fā)熱，由此在熱敏紙上產(chǎn)生要打印的點(diǎn)行。3 系統(tǒng)整體框圖本文介紹的微型熱敏打印機(jī)由主控芯片、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、熱敏打印頭過熱保護(hù)模塊、熱敏打印頭缺紙檢測模塊、RS-232通信模塊、供電模塊等部分組成。其中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊負(fù)責(zé)控制打印紙走紙及走紙速度；熱敏打印頭過熱保護(hù)模塊防止熱敏打印頭溫度過高損壞；熱敏打印頭缺紙檢測電路完成熱敏打印頭是否有紙檢測；RS-232通信模塊實(shí)現(xiàn)打印機(jī)與上位機(jī)之間的通信；供電模塊給控制電路及熱敏打印頭供電。根據(jù)實(shí)際需要，考慮成本，選擇89S51單片機(jī)作為主控芯片2。如圖1，給出了主控芯片與各個模塊之間的接口功能設(shè)計。圖1 主控芯片與功能模塊的接口設(shè)計4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 整體流程如圖2，給出了整個系統(tǒng)工作的軟件流程圖。本熱敏打印機(jī)的軟件設(shè)計主要是通過RS-232通信模塊接收由主機(jī)傳來的數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時，首先要判斷是命令字還是字符 數(shù)據(jù)。如果是命令字，則打印機(jī)按照命令動作；如果判斷為字符數(shù)據(jù)，則從字庫中提取字符點(diǎn)陣，按行打印，走紙。圖2 系統(tǒng)工作流程圖4.2 數(shù)據(jù)加載與印字 將內(nèi)存緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)輸出到熱敏打印頭的移位寄存器中，可以通過硬件方式和軟件移位的方式實(shí)現(xiàn)3。本打印機(jī)實(shí)現(xiàn)方案采用的是后者。一般情況下，軟件移位是由I/O口模擬串行數(shù)據(jù)傳輸時序。圖3為I/O口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移位流程圖。P1.0口模擬時鐘CLOCK，P1.1口在CLOCK的配合下輸出數(shù)據(jù)DATA，輸出數(shù)據(jù)到熱敏打印頭內(nèi)部的移位寄存器中。P20:5分別與打印頭內(nèi)部的加熱選通信號STB0:5相連接。當(dāng)數(shù)據(jù)全部移入到移位寄存器后，對STB0:5操作，加熱印字。由于熱敏打印機(jī)是通過打印頭加熱后在熱敏打印紙上灼燒印字，所以，加熱時間的長短決定了印字的清晰與快慢。因此，根據(jù)實(shí)際情況，合理的設(shè)計加熱時間對于實(shí)現(xiàn)熱敏打印機(jī)的高質(zhì)量打印十分重要。圖3 I/O口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移位流程圖4.3 步進(jìn)電機(jī)走紙及驅(qū)動4 I/O口模擬輸出PWM的時序圖 設(shè)計的熱敏打印機(jī)內(nèi)部的二相四拍步進(jìn)電機(jī)控制打印頭的走紙及走紙速度。由2路I/O口模擬2路PWM輸出，再經(jīng)過兩個非門，將輸出的2路模擬PWM波形轉(zhuǎn)換為4路，輸入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)4。圖4為P1.2與P1.3口模擬輸出PWM的時序圖。在一個周期內(nèi)，P1.2較P1.3延時3/4個周期。4.4 保護(hù)與中斷熱敏打印頭加熱時間一般為1ms，連續(xù)加熱超過1s后，很容易燒毀、損壞熱敏頭，所以實(shí)際的熱敏打印機(jī)必須對熱敏打印頭添加過熱保護(hù)電路。當(dāng)熱敏打印頭溫度過高時，過熱保護(hù)模塊輸出一個低電平到/INT0腳，使打印機(jī)進(jìn)入中斷3。圖5為過熱保護(hù)中斷流程圖。進(jìn)入中斷后，主控芯片斷開熱敏打印頭加熱供電控制繼電器，停止熱敏打印頭的加熱供電，并暫停其他動作。當(dāng)熱敏打印頭溫度降低后，則過熱保護(hù)模塊輸出一個高電平到/INT0腳，此時，打印機(jī)延時一段時間后出中斷。熱敏打印頭內(nèi)部用光電繼電器作為傳感器，檢測打印頭是否有紙。當(dāng)熱敏打印頭無紙時，傳感器中的發(fā)光二極管發(fā)出的光束無法經(jīng)由打印紙反射到光敏三極管上，光敏三極管由此而無法導(dǎo)通，經(jīng)過外部電路后，/INT1為低電平，進(jìn)入中斷。反之，/INT1為高電平，工作正常。其中斷流程與過熱保護(hù)中斷類似。圖5 過熱保護(hù)中斷流程圖4.5 字符庫的構(gòu)造與提取由于本打印機(jī)是應(yīng)用于汽車行駛記錄儀的專用打印機(jī)，按照汽車行駛記錄儀的要求，約需使用100個左右的漢字以及26個大寫英文字母以及10個阿拉伯?dāng)?shù)字，為降低字庫對硬件存儲空間的要求，采用自定義的字符庫。另外，自定義的字符庫靈活性較強(qiáng)，在自定義字庫中，這樣既可以在同等打印寬度的情況下實(shí)現(xiàn)靈活打印，也可以使打印出來的字符效果美觀。提取字符點(diǎn)陣時，首先判斷字符類型，再尋得要打印字符的首地址，按照該字符的點(diǎn)陣規(guī)范，從字庫中取出打印點(diǎn)陣放入緩沖區(qū)，進(jìn)而加載，并打印。5 結(jié)束語本文使用軟件實(shí)現(xiàn)了熱敏打印機(jī)的運(yùn)行控制。實(shí)驗(yàn)證明，微型熱敏打印機(jī)在實(shí)時性要求不高的諸多場合能正常運(yùn)行，驗(yàn)證了設(shè)計方案的合理性。而對于實(shí)時性要求高、成本并不敏感的打印環(huán)境，則應(yīng)該引入實(shí)時操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對打印機(jī)的實(shí)時操作。本文創(chuàng)新點(diǎn)：為簡化硬件電路，采用軟件移位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加載，通過軟件產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)所需的 PWM驅(qū)動信號；為減小打印機(jī)對存儲空間的需求，針對汽車行駛記錄儀使用字符少的特點(diǎn)，設(shè)計了自定義的字符庫。下面還介紹一個摘要：在分析M-164微型打印機(jī)控打原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了以89C52為核心的漢字微型打印機(jī)，介紹了主要的硬件構(gòu)成及主要的控打軟件。這種微型打印機(jī)是儀器儀表的重要輸出設(shè)備。 <!-摘要CH(結(jié)束)-><!-關(guān)鍵CH(開始)->關(guān)鍵詞：單片機(jī)；打印控制；并行接口；存貯器 <!-關(guān)鍵CH(結(jié)束)-><!-作者EN(開始)->1引言由于單片機(jī)具有簡單實(shí)用、高可靠性、良好的性能價格比以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在各個技術(shù)領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展。本文著重介紹89C52對并行接口的微型打印機(jī)的控制，以便更好地了解和掌握單片機(jī)對外部接口的一般和一些特殊功能的應(yīng)用。2控制打印原理89C52單片機(jī)執(zhí)行程序存貯器中的程序，控制電機(jī)帶動滑槽輪及蝸桿轉(zhuǎn)動1，使打印機(jī)的機(jī)頭滑架左右移動，從而不斷改變同一點(diǎn)行上的打點(diǎn)位置。蝸桿的轉(zhuǎn)動一方面通過凸輪帶動走紙機(jī)構(gòu)實(shí)行走紙，另一方面驅(qū)動色帶移動。電機(jī)轉(zhuǎn)動時感應(yīng)線圈有一個3 V的正弦信號，經(jīng)過整形電路后成為方波，此方波輸入到89C52，經(jīng)過89C52相應(yīng)的指令檢測此方波的變化時刻（從上升沿變到下降沿或者從下降沿變到上升沿時刻），在方波變化時刻使打印機(jī)的相應(yīng)打針進(jìn)行沖打，完成打印任務(wù)，同時由這個方波的變化確保各打印點(diǎn)之間的距離相等。當(dāng)機(jī)頭滑架到達(dá)最左邊時，磁鐵使干簧管閉合，這時單片機(jī)送出一負(fù)脈沖作為行同步信號，使每行打印時在最左端對齊。3硬件組成31驅(qū)動電路用89C52的P1口的P10P14分別控制打印機(jī)的電機(jī)及打印針頭，P33控制干簧繼電開關(guān)，當(dāng)滑架到達(dá)最左端時，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，干簧繼電開關(guān)閉合一次，P33就接地一次發(fā)出一負(fù)脈沖作為同步信號，以保證打印時每行在最左端對齊。在以前眾多微型打印機(jī)中，由于應(yīng)用三極管的拉電流，當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位時P1口的初始狀態(tài)為輸入方式，所以P10P17均為高電平，如果沒有一個非門2，則單片機(jī)上電復(fù)位時就會使組成功率放大器（由2個NPN管構(gòu)成）的三極管導(dǎo)通，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)動和4個打針同時通電，這是不允許的。在這里使用灌電流足以驅(qū)動電機(jī)和打針，故不需非門，如圖1所示。電機(jī)轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)線圈輸出幅值為3 V的正弦波，經(jīng)10，11兩端子送出到晶體管整形為方波后送入P34，P34檢測此方波作為打印同步信號，以確保打印點(diǎn)之間距離相等。4只打針循環(huán)同步情況如圖2所示。由圖2可知：A，C打針是在方波下降到來時刻沖打，B，D打針在方波上升到來時沖打。4只打針A，B，C，D在滑架上從左到右水平安裝，間隔24個點(diǎn)位。在打印每行96個點(diǎn)時，他們同時移動。次序依次通電激勵，每打1點(diǎn)，滑架右移14點(diǎn)位，4只打針打完正好移動1個點(diǎn)位。沖打1點(diǎn)行，滑架連續(xù)移動24點(diǎn)位。沖打順序如圖3所示。 打印機(jī)工作時的程序如下：32基本系統(tǒng)由于微型打印機(jī)的打印緩沖區(qū)一次可快速裝入240個代碼，如全部為漢字，則要占用RAM為240×327 650個字節(jié)，顯然89C52內(nèi)的256 B3RAM明顯不夠，所以要外掛1片數(shù)據(jù)存貯器（這里用的是6116）才能滿足要求。基于這些，他的基本系統(tǒng)由89C52芯片，27C040（27C040并不是作為程序存貯器使用，而是用來存放字庫、字符），數(shù)據(jù)存貯器（6116）構(gòu)成，如圖4所示。由于27C040只有1片，所以其片選線與地址鎖存器（74LS373）的片選線均直接接地。同時外接的27C040的地址線A0A7由P0口通過地址鎖存器提供，A8A15由P2口提供，A16A18由P15P17提供。而數(shù)據(jù)存貯器（6116）片選端CE是由89C52的P27控制的，當(dāng)P270時則選中6116，此時89C52的P20P22輸出6116所需的高位地址，P0口輸出6116的低8位地址鎖存在鎖存器74LS373中。若是讀6116，則P0口變?yōu)檩斎敕绞?，在RD為低電平時，選通6116，此時6116中相應(yīng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在P0口，再由CPU讀入累加器A中。若是寫，則P0口為輸出，當(dāng)為低電平時，將累加器A中出現(xiàn)在P0口上的數(shù)據(jù)寫入6116。3389C52對打印機(jī)聯(lián)絡(luò)信號的控制331打印機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號打印機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號有，BUSY。：數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，輸入。此信號上升沿時數(shù)據(jù)線上8位數(shù)據(jù)被打印機(jī)讀入機(jī)內(nèi)鎖存。：回答脈沖，輸出。當(dāng)其為“低”電平時表示數(shù)據(jù)已被接收而且打印機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個數(shù)據(jù)。BUSY：“忙”信號，為狀態(tài)輸出線，當(dāng)打印機(jī)在打印字符、執(zhí)行命令期間BUSY1，表示打印機(jī)處于“忙”狀態(tài)，這時打印機(jī)通知主機(jī)，他處于“忙”之中而不能接收數(shù)據(jù)，此時主機(jī)不能使用信號向打印機(jī)送入新的數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)打印機(jī)打完一個字符后，BUSY0，同時他產(chǎn)生信號通知主機(jī)，準(zhǔn)備接收下一個數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)接收到BUSY0時，主機(jī)向打印接口輸出1 B到D0D7，并發(fā)出低電平信號，當(dāng)打印機(jī)收到STB低電平信號后，單片機(jī)在其上升沿時讀入數(shù)據(jù)。其時序圖4如圖5所示。33289C52對聯(lián)絡(luò)信號實(shí)施控制的電路電路圖如圖6所示。上電復(fù)位時D觸發(fā)器（U1）的Q輸出端為1，無論P(yáng)30為何值，經(jīng)過“或”門（6）后，BUSY1，不接收數(shù)據(jù)。當(dāng)89C52的P270時，即有6116（數(shù)據(jù)存貯器）的CE為低電平，表示選中了6116，由圖3可知當(dāng)P270時，經(jīng)過反相器（3）再經(jīng)過“或”門（8），此時無論P(yáng)3.7為何值74ALS374的片選端CE總為高電平，即沒有選中，這樣就保證了外部的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)存貯器的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行傳輸與接收而不至發(fā)生混亂。從上面的分析，當(dāng)P270時，表示選中了6116，而沒有選中74ALS374，此時主機(jī)不應(yīng)有數(shù)據(jù)送入打印機(jī)，即有BUSY=，=1，下面來看是否滿足這點(diǎn)：當(dāng)P270時，經(jīng)過反相器（3）一路經(jīng)D觸發(fā)器（U2）的Q輸出為1即=1，另一路經(jīng)過“或”門（8），這時無論P(yáng)37為何值，輸出總為1，再經(jīng)D觸發(fā)器（U1）的Q輸出也為1，經(jīng)“或”門（6）后，BUSY1，顯然滿足要求。 當(dāng)P271時，通過“非”門（3）后變?yōu)?，若此時單片機(jī)準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)（即P370），他們經(jīng)過“或”門（8）后，一路到74ALS374的片選端（CE），一路到D觸發(fā)器（U1）的清除端，使D觸發(fā)器的Q輸出端為0，即有74ALS374（CLK）為0，表示74ALS374的D0-D7端已有數(shù)據(jù)（同時，即P3.5=1，這樣通過檢測單片機(jī)的P35就可知道是否有數(shù)據(jù)輸入），此時若89C52的P300，經(jīng)過“或”門（6）后輸出為0，即BUSY0，又由于P27經(jīng)過“非”門（3）后為0，他輸出到D觸發(fā)器（U2）的D端，當(dāng)P3.6（）從低電平變?yōu)楦唠娖綍r使D觸發(fā)器（U2）的Q輸出端為0即0，這時當(dāng)主機(jī)發(fā)出脈沖時，在脈沖上升沿到來時打印機(jī)開始從74ALS374中讀入數(shù)據(jù)。4軟件設(shè)計系統(tǒng)控制軟件主要包括：主程序、打印機(jī)是否在線的子程序、判斷是何種機(jī)型的子程序、判斷滑架到達(dá)最左端的子程序、讀取數(shù)據(jù)的子程序和走紙與打印的子程序等，其主程序流程框圖如圖7所示，其他子程序由于篇幅所限，在此不再詳細(xì)介紹 各類pos打印機(jī)介紹 上海pos機(jī)辦理咨詢· 信息ID: 12767030 · 公司: 上海POS機(jī)服務(wù)中心 · 主營: 上海哪里辦POS機(jī)？上海POS機(jī)辦理電話，上海POS機(jī)代辦，POS機(jī)服務(wù) · 價格: 面議 · 發(fā)布人: 趙小姐 · 時間: 2011-6-30 · 電話: 13916504061 · 手機(jī): 13916504061 · 來源: 上海百業(yè)網(wǎng)         因?yàn)樘胤N打印機(jī)使用范圍比較狹窄，所以選購并不困難，所以以下介紹各種不同的通用微型打印機(jī)的特點(diǎn)，作為您選購的參考。    一、針式微型打印機(jī)：針式微型打印機(jī)式比較常見的微型打印機(jī)，國內(nèi)很早就有用 Epson 打印頭（打印機(jī)芯）生產(chǎn)的產(chǎn)品。針打有個好處就是打印的單據(jù)可以長時間保存，當(dāng)然，你選購的色帶上的油墨必須質(zhì)量好，所以很多便利店中所用的微打都是針打，并且因?yàn)獒樖酱蛴☆^控制簡單，可以采用比較便宜的控制板方案來生產(chǎn)，所以比較便宜。但是針打也有很多缺點(diǎn)：噪音大，打印速度慢、打印頭損耗快，需要經(jīng)常更換色帶，因?yàn)槠湓淼年P(guān)系，這些是不可克服的。    二、熱敏微型打印機(jī)：針式微型打印機(jī)式也式比較常見的微型打印機(jī)，但比針式微型打印機(jī)出來得要晚。熱敏打印機(jī)打印速度快，噪音小，打印頭很少出現(xiàn)機(jī)械損耗，并且不需要色帶，免去了更換色帶的麻煩。但它也有缺點(diǎn)，因?yàn)槠涫褂玫氖菬崦艏垼圆荒軣o限期保存，在避光的條件下可以保存一年到五年，也有長效熱敏紙可以保存十年。    三、無線微型打印機(jī)：無線微型打印機(jī)現(xiàn)在大部分采用的都是 IrDA 技術(shù)，但是由于 IrDA 協(xié)議很復(fù)雜，所以一般都沒有在打印機(jī)中集成 IrDA 協(xié)議，只是可以用紅外口在物理層來模擬串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但這也給其他的帶紅外的設(shè)備提供了方便，因?yàn)楹芏鄮Ъt外的設(shè)備同樣沒有集成 IrDA 的協(xié)議，所以這些設(shè)備可以通過紅外口來與紅外微型打印機(jī)進(jìn)行通訊。無線微型打印機(jī)的最大好處就是可以實(shí)現(xiàn)無線打印，方便，特別是如果你需要在戶外實(shí)現(xiàn)打印功能的時候，其方便性就更加突出了，但紅外打印也有其缺點(diǎn)，就是其數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，因?yàn)闆]有集成 IrDA 協(xié)議，所以如果紅外接口的抗干擾能力差的話，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性就不能得到保證。而現(xiàn)在國內(nèi)的某些公司比如緯業(yè)科技已經(jīng)攻破了 IrDA 的難關(guān)，其生產(chǎn)的微型打印機(jī)采用了 IrCOMM(IrCOMM 是 IrDA 協(xié)議中在應(yīng)用軟件層虛擬串行口的一個協(xié)議 ) 而 IrCOMM 是很多便攜式紅外設(shè)備（比如 POCKET PC ）都支持的協(xié)議，有了 IrCOMM ，用戶就不用擔(dān)心數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性等等問題了。    四、有線微型打印機(jī)：與無線微型打印機(jī)比較，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸咝?，但如果用在移動打印中，會變得很不方便?#160;   信息條形碼:4691023892764987     上海pos機(jī)服務(wù)中心專業(yè)從事pos機(jī)辦理，代辦，在上海享有良好的信譽(yù)！ 如果您選擇辦理刷卡機(jī)，我們將為您提供以下服務(wù)： 免費(fèi)安裝、免費(fèi)維護(hù)、上門維修更換、耗材配送、軟件升級等服務(wù) 免費(fèi)上門為商戶做POS機(jī)使用 我們?nèi)虆f(xié)助你辦理手續(xù) 您需要提供以下證明文件： 營業(yè)執(zhí)照復(fù)印件 稅務(wù)登記證復(fù)印件 租賃合同復(fù)印件 法人身份證復(fù)印件(正反) 銀行卡復(fù)印件(正反) 我們的優(yōu)勢 服務(wù)范圍 全國辦理，無區(qū)域限制，彰顯企業(yè)實(shí)力、突出企業(yè)形象。服務(wù)對象 專業(yè)為各類企業(yè)、個體戶、批發(fā)市場等提供服務(wù)。服務(wù)提供 封頂pos機(jī)等各種辦理業(yè)務(wù)，品牌服務(wù) 信譽(yù)保證，解除您后顧之憂。服務(wù)效率 服務(wù)完善，手續(xù)簡單，辦理速度快，費(fèi)用低廉。確保您能有效運(yùn)作。服務(wù)承諾 用戶至上，持續(xù)合作。