基于單片機的微型打印機設計論文

自從20世紀70年代問世以后，單片機作為微型計算機一個很重要的分支，應用廣泛，發(fā)展迅速，已對很多領域產生了重大影響。尤其是美國Intel公司生產的打印機具有多功能超小體積、可電池供電和便于隨身攜帶的特點。例如GP系列和μP系列打印機都是點陣式打印機，因為打印機內部有一個單片進行打印。微型打印機可廣泛使用在超市、便利店、餐飲服務、商場打印票據本設計可以實現打印預先設定的漢字和0～9十個數字，可以應用在食堂、超2設計要求(1)支持多種打印命令，命令代碼均為單字節(jié)，格式簡單。(2)可輸出標準的數字、在程序中所設定的漢字和英文字符。(3)要求簡單實用、有高可靠性、良好的性能價格比以及體積小，方便攜帶。本設計由微型打印機、單片機、鍵盤、液晶顯示器和電源模塊等五部分組成，器；鍵盤用來輸入要打印的信息；顯示器用來顯示所打印的內容；電源模塊則為整圖3-1系統(tǒng)框圖4硬件部分設計4.1打印機部分打印機是一種復雜而精密的機械電子裝置，無論哪種打印機，其結構基本上都字車機構、走紙機構、色帶傳動機構、墨水(墨粉)供給機構以及硒鼓傳動機構等等，它們都是打印機系統(tǒng)的執(zhí)行機構，由控制電路統(tǒng)一協調和控制；而打印機的控下面介紹打印機一般原理：打印機是小型機電一體化系統(tǒng)。機械部分為執(zhí)行機打印頭圖4-1打印機一般原理圖我們可將常用的打印機分為三種類型：針式打印機、噴墨打印機和激光打印機。下(1)針式打印機的工作原理(2)針式打印機的結構驅動線圈，定位器，激勵盤等。簡單的說，打印頭的從驅動電路獲得一個電流脈沖時，電磁鐵的帶動打印針擊打色帶，在打印紙上打出一個針式打印機的種類繁多，型式各異，一般分為打印機兩大部分。針式打印機在正常工作時有三種運動，即打縱向運動和打印針的擊針運動。這些運動都是由打印機械裝置主要包括字車與傳動機構、打紙機構和打印機狀態(tài)傳感器，這些機構都為精密機械①字車與傳動機構字車是打印頭的載體，打印頭通過字車傳動系統(tǒng)實現橫向左、右移動，再由打印針撞擊色帶而印字。字車的動力源動裝置將步進電動機的轉動變?yōu)樽周嚨臋M向移動。一般②打印針控制機構打印針是正確打印的關鍵。打印針控制機構實現打印針的出針③色帶驅動機構打印針撞擊色帶，色帶上的印油在打印紙上印出字符或圖形。在打印過程中，打印頭左、右移動時，色帶驅動機不斷改變色帶被打印針撞擊的部位，保證色帶均壽命，又保證了打印出的字符或圖形顏色均勻。色帶驅動機構一般利用字車電動機帶動同步齒形帶(如LQ-1600K)或鋼(尼龍)④走紙機構該機構實現打印紙的縱向移動。當打印完一行后，由它走紙換行。走紙方式一般有摩擦走紙、齒輪饋送和壓紙滾筒饋送等⑤打印機狀態(tài)傳感器對于不同的打印機來說，傳感器的設置情況不同。通常有原是否用完，用完則報警)、計時傳感器(檢測字車的(3)針式打印機的特點針式打印機由于采用的是機械擊打式的打印頭，因此復寫紙，具備拷貝功能，另外還能打印不限三種打印機中是最廉價的一種。其缺點就是體積、重量都低，速度慢，一般無打印彩色圖像功能。適合有專門要求的(1)噴墨打印機(2)激光打印機4.1.3微型打印機(1)微型打印機的分類89S52是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片",引腳排列請參見下圖4-2: p1.0pi.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.723456789圖4-289S52芯片引腳4.2.1信號引腳介紹(1)輸入/輸出口線Poo～Po?P?口8位雙向口線P?o～P?7P?口8位雙向口線(2)地址鎖存控制信號(ALE)在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P?口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現低位地址和數據的分時傳送。此外由于ALE是六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因為可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。(3)外部程序存儲器讀選通信號(/PSEN)在讀外部ROM時/PSEN有效(低電平),以實現外部ROM單元的讀操作。(4)訪問程序存儲器控制信號(/EA)高電平時，則對ROM的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。 當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復位操作。(6)外接晶體引線端(XTAL和XTAL?)以上就是89S52單片機芯片40條引腳的定義及簡單功能說明4.2.2信號引腳的第二功能機芯片引腳的數目是40條，但單片機為實現其功能所需要的解決這一問題唯一可行的辦法是“復用”,即給一些信號引腳賦予雙重功能。如果我們把前述的信號定義為引腳第一功能的話(1)EPROM存儲器程序固化所需要的信號表4-1P?口線的第二功能線第二功能信號名稱0串行數據接收串行數據發(fā)送2外部中斷0申請3外部中斷1申請4定時器/計數器0計數輸入D5定時器/計數器1計數輸入6外部RAM寫選通7外部RAM讀選通編程脈沖：30腳(ALE//PROG)(2)備用電源引入4.3單片機與微型打印機的接口③可產生全部標準的ASCII代碼字符，以及128個非標準字符和圖符。有16個代碼字符(6×7點陣)可由用戶通過程序自行定義。并可通過命(2)接口信號圖4-3所示)。打印機有一個20線扁平表4-2打印機信號引腳排列D2插頭圖4-3扁平電纜和插件接口①DBO～DB7:數據線，單向傳輸，由單片機輸入給打印機。②/STB(STROBE):數據選通信號。在該信號的上升沿時，數據線上的8位并行數據被打印機讀入機內鎖存。③BUSY:打印機“忙”狀態(tài)信號。當該信號有效(高電平)時，表示打印機忙于處理數據。此時，單片機不得使STB信號有效，向打印機送入新的數據。④/ACK:打印機的應答信號。低電平有效，表明打印機已取走數據線上的數據。⑤/ERR:“出錯”信號。送入打印機的命令格式出錯時，打印機立即打印一行出錯信息提示出錯。在打印出錯信息之前該信號線出現一個負脈沖，脈沖寬度為30μs。(3)接口信號時序4/ACK時間不定(不同命令、數據而異)圖4-4接口信號時序圖(1)字符代碼①打印“$2356.73”輸送代碼串為：24,32,33,35,36,2E,37,33,0D。輸送代碼為：32,33,2E,37,63,6D,9D,OD。輸送代碼串為：54H,68H,69H,73H,20H,69H,73H,20H,4DH,69H,63H,72H,6FH,2DH,70H,72H,69H,6EH,74H,65H,7(2)打印命令打印字符、圖等，增寬(×1、×2、×3、×4)打印字符、圖等，增高(×1、×2、×3、×4)打印字符、圖等，寬和高同時增加(×1、×2、×3、×4)水平(制表)跳區(qū)一個空格后回車換行回車換行/命令結束(3)命令非法時的出錯顯示當主機向TPμP-40A輸入非法命令時，打印機即打印出錯代碼。其意義為：ERROR0:放大系數出界，即放大倍數是1,2,3和4以外的數字。此錯誤出現ERROR2:非法換碼命令。換碼命令只能用10H～1FH去代換駐留字符代碼，否則為非法。4.3.3TPμP-40A與MCS-51單片機接口設計TPμP-40A是智能打印機，其控制電路由單片機構成，在輸入電路中有鎖存器，在輸出電路中有三態(tài)門控制。因此可以不通過I/O口直接與單片應用系統(tǒng)的總線連接，即打印機的數據線可以以外部I/O口的形式與MCS-51系列單片機的PO口相連。如圖4-5所示：TPμP-40A沒有讀、寫信號線，只有一對握手線/STB、BUSY,因此，用一根地址線(使用P2.7)來控制讀寫信號選通/STB和讀取打印機的BUSY狀態(tài)7。97532圖4-5單片機和微型打印機的接口4.4單片機與液晶顯示器的接口4.4.1液晶顯示控制驅動器HD61202的特點(1)內藏64×64=4096位顯示RAM,RAM每位數據對應LCD屏上一個點的亮暗狀(2)HD61202是列驅動器，具有64路列驅動輸出；(3)HD61202讀、寫操作時序與68系列微處理器相符，因此它可直接與68系列微表4-4與微處理器的接口信號引腳功能引腳符號引腳名稱功能芯片片選端CS1和CS2低電平選通，CS3高電平選E讀寫使能信號在E下降沿，數據被鎖存(寫)入HD61202;在E高電平期間，數據被讀出讀寫選擇信號數據、指令選擇信號數據總線復位信號復位信號有效時，關閉液晶顯示，使顯示起始(4)HD61202的占空比為1/32--1/64。HD61202的與各種器件信號的引腳功能如表4-4,表4-5,表4-6所示：表4-5與HD61203接口信號引腳功能M交流驅動波形信號幀同步信號鎖存行顯示數據的同步信號該信號上升沿時鎖存數據，同時改變顯示輸出地址內部操作時鐘信號表4-6與LCD接口信號引腳功能液晶顯示驅動端內部邏輯電源液晶顯示驅動電路的電源常令VEE1=VEE2液晶顯示驅動電壓其電壓值均在VCC和VEE之間，常令VIL=V1R,V2L=V2R,V3L=V3R,V4決定Y1-Y64與液晶屏的連接順序該引腳直接接VCC或GND即可4.4.3液晶顯示控制驅動器HD61202的指令系統(tǒng)001l111(2)顯示起始行(ROW)設置指令11顯示起始行(0-63)該指令設置了對應液晶屏最上一行的顯示RAM的行號，有規(guī)律的改變顯示起表4-9頁設置指令10111頁號(0-7)表4-10地址設置指令0001顯示列地址(0-63)設置了頁地址和列地址，就唯一確定了顯示RAM中的一個單元，這樣MCU(5)讀狀態(tài)指令表4-11讀狀態(tài)指令00000-正常狀態(tài)在BUSY和REST狀態(tài)時，除讀狀態(tài)指令外，其它指令不對用。在對HD61202操作之前要查詢BUSY狀態(tài)，以確定是否可以對HD61202進行(6)寫數據指令表4-12寫數據指令0寫數據(7)數據指令表4-13數據指令各種同步信號，比較簡單。下面主要介紹以下HY12864這個模塊的邏輯電路圖。HY-12864共有兩片HD61202和一片HD61203,如下圖4-6所示：振振蕩電路64列64列64列控制同步脈沖圖4-6邏輯電路圖13E12864接口電位器不2圖4-7接口電路原理圖的讀寫使能端，高電平時數據被讀出，下降沿時數據被鎖存即寫入列驅動器；P2.34.5鍵盤部分圖4-8鍵盤接口電路圖d排除多鍵、串鍵(復按)及去抖動。b使用通用接口芯片(例如8255、8155等)/專用接口芯片8279(1)鍵盤接口處理內容被按下(閉合鍵)以及被按鍵的位置，可使用兩種方法：6口輸入圖4-9鍵掃描法示意圖在鍵盤矩陣中有鍵按下時，被按鍵處的行線和列線被接通，使穿過閉合鍵的那條行先使輸出口輸出OEH,然后輸入行線狀態(tài)，測試行線狀態(tài)中是否有低電平(圖4-9(a))。如果沒有低電平，再使輸出口輸出ODH,再測試行線狀態(tài)(圖4-9(b))。到輸出口輸出0BH時，行線中有狀態(tài)為低電平者，則閉合鍵找到(圖4-9(c)),通過此次掃描的行線值和列線值就可以知道閉合鍵的位置。至此行掃描似乎可以結束，但②去抖動在觸點閉合或斷開的瞬間會出現電壓抖動，如圖4-10所示。抖動時間長短與鍵的機前沿抖動后沿抖動圖4-10鍵閉合和斷開時的電壓抖動③鍵碼計算被按鍵確定下來之后，接下來的工作是計算閉合鍵的鍵碼，因為有了鍵碼，才能通過散轉指令把程序執(zhí)行轉到閉合鍵所對應的中斷服務程序上去。也可以直接使用該閉合鍵的行列值組合產生鍵碼，但這樣做會使各子程序的入口地址比較散亂，這樣安排，使鍵碼既可以根據行號列號以查表求得，也可以通過計算得到。按圖4-11所示的鍵碼編排規(guī)律，各行的首號依次是00H,04H,08H,OCH,如列號按0~3順序，則鍵碼的計算公式為：鍵碼=行首號+列號(2)鍵盤接口的控制方式(3)鍵處理子程序4.6電源模塊設計m圖4-12電源電路圖4.6.2直流穩(wěn)壓電源的檢測意義。為了提高穩(wěn)定性，單片機的允許電壓變化范圍很寬。通常單片機使用5V電能力強，以滿足主控系統(tǒng)和微型打印機的要求。數字萬用表對穩(wěn)壓電源的測試結果，如表4-14所示：表4-14電壓測試輸入級(原)MC7812輸出輸出級220V交流電壓5軟件部分根據程序設計步驟流程圖(圖5-1),準備本次設計所需要的整體流程圖和部分流程圖。NYNYNYYNY圖5-1程序設計步驟流程圖5.1程序設計整體流程圖通過對本設計的了解，可以知道軟件的主要作用是通過單片機來控制打印機、鍵盤、液晶顯示器三個外接設備。當數據選通信號STB為上升沿時，單片機上的8位并行數據寫入到打印機內鎖存；忙判斷信號BUSY為高電平時，此時，單片機不能向打印機發(fā)送數據。當打印機忙時，調用顯示，使液晶顯示屏