复印机页数控制系统的设计

编号毕 业 设 计 (论 文 )复印机页数控制系统的设计Pages Control System Design of the Machine学 院 名 称专 业 名 称学 生 姓 名学 号指 导 教 师2015 年 6 月 22 日本科生毕业设计（论文）I摘 要目前我国的信息行业发展迅速，作为日常办公必不可少的工具，复印机已经成办公单位必不可少的用品。与此同时，复印机相关的操作系统也显得越来越重要，尤其是复印机页数控制系统。我国的复印机控制系统虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对以后自己的工作办公，还是对我国复印机技术的发展都有非常重要与积极的意义。本设计主要采用两块 STC89C52 芯片来实现对复印机页数的控制。复位时钟电路实现基本的单片机启振电路；采用 12864 液晶显示器实现基本的液晶显示，可以显示控制系统的状态信息及复印的页数；通过使用多功能按键电路实现复印机电源开机、关机、复位、存储、复印等按键操作功能；通过红外对管可以实现印出测速功能；使用 TF 卡电路可以实现文本信息的实时保存，方便以后使用；使用复印机扫描 SX-460P1D04 及进纸传感器 SX-403P02 可以实现复印文本信息的扫描及感应，通过单片机的串口接收到扫描的信息，然后操作设备储存这些扫描的信息；报警电路主要是在复印机在复印中出现卡纸状态时响铃报警，停止复印，起到保护作用。复印机扫描传感器及进纸传感器需要外接 USB 口，由于 STC89C52 只有一个串口，所以必须采用两块单片机实现所有的功能。根据本文所述的设计方法，设计一个快速复印，高效复印的页数控制系统。采用Protel99 软件对该控制主电路进行了绘制，并且生成了 PCB 版图，最后对系统进行了测试和展望。关键词：STC89C52 ；12864 液晶显示；扫描及进纸传感器本科生毕业设计（论文）IIAbstractChinas information industry has developed rapidly at present. As the necessary tools for daily office.It has become an essential supplies. At the same time, It also appears more and more important by the related operating system of the machine. Especially in copier pages control system. Although It has been developing rapidly in China and there is a certain gap between the worlds advanced level. So it has a very important and positive significance by this topic both for their future work office or copier technology development in China. This design mainly adopts two STC89C52 chips to implement the control of the copier pages. Reset the clock circuit to realize the basic single chip microcomputer and boost circuit; Basic were realized by using 12864 LCD liquid crystal display, It can display the status information of the control system and copy the number of pages,Through the use of multifunctional photocopiers power start-up, shutdown and reset button circuit implementation, such as storage, copy button operation function,It can be achieved through infrared print speed function; Using TF card circuit can realize real-time text information preservation, convenient later use; Duplicators scanning SX - 460 SX - 403 p02 p1d04 and feed sensor can realize scanning copy text information and induction, by single-chip microcomputer serial port receives the scanning information, and then operating equipment store these scans of information. Alarm circuit are mainly used in the state of PPC copy paper ring alarm, stop copy protection. Copier paper scanning sensor and the sensor need external USB port, because the STC89C52 only has a serial port, so we must use two pieces of single chip computer to realize the all function.According to the design method in this article, designing a fast, efficient pages of copy control system. The Protel99 software control of the main circuit were used for drawing, and generate the PCB layout. Finally,the system was tested and its prospect.Key words: STC89C52； 12864 liquid crystal display；Scanning sensor and sensor input本科生毕业设计（论文）III目 录第 1 章 绪论 .11.1 课题研究的背景及意义 .11.2 国内外发展的现状 .11.3 本文的主要工作 .2第 2 章 整体方案设计 .32.1 系统设计内容和功能 .32.2 系统方案选择 .32.3 系统总体方案的设计 .3第 3 章 各单元硬件电路的设计 .53.1 单片机最小系统电路的设计 .53.2 电源电路设计 .63.3 有害气体传感器电路设计 .73.3.1 一氧化碳气体传感器 .73.3.2 甲醛气体传感器 .93.4 A/D 转换电路的设计 .103.5 按键电路的设计 .113.6 LCD1602 的设计 .113.7 GSM 通信电路的设计 .123.8 继电器电路的设计 .123.9 声光报警电路的设计 .13第 4 章 系统软件的设计 .144.1 比较判断子程序 .144.2 显示子程序 .144.3 声光报警子程序 .154.4 主程序流程图 .16第 5 章 系统的调试与仿真 .175.1 声光报警的调试 .175.2 有害气体浓度的调试 .185.3 性能分析 .18第 6 章 结论 .19参考文献 .20致 谢 .21附录 .22附录 .33附录 .34附录 .35本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着计算机技术的不断发展，人们对复印机控制系统的功能要求不断的提高，设计一个基于单片机控制的复印机页数控制系统，也变得越来越重要。基于单片机技术在人工智能方面的应用，本设计选用 STC89C52 单片机设计一个复印机页数控制系统，目前学校、工厂、科研机构对复印机的需求也很大，所以研究此课题非常有必要，具有很广阔的应用前景。1.2 国内外发展的现状从 1983 年 ， 国 内 开 始 引 进 复 印 机 生 产 技 术 至 今 ， 已 引 进 台 式 静 电 复 印 机 整 机 装配 线 8 条 ， 总 计 生 产 能 力 12 5 万 台 年 ； 引 进 感 光 鼓 生 产 线 4 条 ， 每 年 生 产 能 力 达 l4 4 万 只 年 ； 引 进 墨 粉 及 显 影 剂 生 产 线 6 条 ， 生 产 能 力 达 690 t 年 。 此 外 ， 还引 进 关 键 零 部 件 生 产 线 3 条 ， 基 础 工 艺 技 术 生 产 线 (包 括 金 属 切 削 、 油 漆 涂 装 、 冲 压 、塑 料 加 工 等 )4 条 ， 总 计 投 资 8000 多 万 美 元 。通 过 10 余 年 的 消 化 吸 收 与 国 产 化 工 作 ， 国 内 复 印 机 制 造 逐 渐 形 成 产 业 并 成 为 独立 的 行 业 部 门 。 至 今 已 有 专 业 生 产 厂 10 家 、 兼 业 生 产 厂 6 家 、 港 商 独 资 l 家 ， 全 行业 职 近 2 万 人 。 目 前 主 要 产 品 为 静 电 复 印 机 、 重 氮 复 印 机 、 电 传 复 印 机 、 办 公 与 教 学用 制 版 胶 印 机 、 光 电 誊 影 机 、 速 印 机 等 复 印 机 械 及 配 套 复 印 器 材 两 大 类 20 多 种 。 台式 静 电 复 印 机 为 主 导 产 品 ， 已 具 有 5 万 台 年 的 生 产 能 力 。 国 产 复 印 机 均 系 引 进 日 本佳 能 、 理 光 、 东 芝 、 小 西 六 公 司 与 关 国 施 乐 公 司 的 产 品 、 技 术 及 装 备 ， 从 散 件 组 装 、技 术 引 进 、 消 化 吸 收 至 逐 步 国 产 化 并 形 成 批 量 生 产 能 力 产 品 技 术 水 平 均 相 当 于 国 外80 年 代 初 期 水 平 。 技 术 引 进 到 处 开 花 致 使 产 品 繁 杂 ， 世 界 上 几 家 著 名 复 印 机 公 司 的 产品 、 技 术 及 装 备 都 先 后 被 国 内 各 厂 家 引 进 ， 而 产 品 均 属 中 低 档 标 准 机 型 ， 技 术 性 能 相近 ， 不 成 系 列 ， 品 种 类 型 单 一 ， 可 供 选 择 范 围 小 ， 不 少 产 品 已 渐 落 后 。国 内 权 威 部 门 将 国 内 较 好 的 台 式 静 电 复 印 机 与 国 外 80 年 代 初 产 品 进 行 全 面 对 比后 发 现 。 国 产 机 的 配 套 件 质 量 差 、 合 格 率 低 、 可 靠 性 达 不 到 要 求 ； 整 机 质 量 不 稳 定 ，有 些 技 术 参 数 与 平 均 无 故 障 印 量 等 指 数 都 不 及 国 外 ； 制 造 工 艺 技 术 不 精 细 。 开 箱 合 格率 低 。 此 外 ， 整 机 产 品 类 型 及 品 种 少 ， 整 机 及 零 部 件 系 列 化 、 标 准 化 、 通 用 化 程 度 远低 于 国 外 水 平 。国 产 静 电 复 印 机 主 要 是 标 准 型 台 式 复 印 机 和 大 型 工 程 图 纸 复 印 机 两 类 ， 其 他 类 型 ，如 手 持 式 、 个 人 用 的 、 普 及 型 、 申 级 型 、 高 级 型 、 高 速 型 、 全 彩 色 型 、 数 字 型 等 至 今都 不 能 生 产 。 至 今 尚 未 开 发 出 适 合 国 情 、 受 用 户 欢 迎 、 独 具 中 国 特 色 的 新 品 漫 长 的 国产 化 进 程 使 引 进 生 产 线 多 数 未 达 到 设 计 能 力 ， 也 没 有 脱 离 仿 制 引 进 产 品 的 基 型 。 同 时 ，本科生毕业设计（论文）2由 于 制 造 工 艺 的 基 础 技 术 底 子 薄 ， 一 些 关 键 零 部 件 制 造 技 术 至 今 还 没 过 关 。1.3 本文的主要工作通过联系一些实际例子和对一些现有产品设计方案的学习，我对实际生产实践中STC89C52 单片机的应用有了进一步的理解。也查阅了大量实际产品的设计方案，并进行了明细对比，同时结合本题目的具体要求，在生产需要、具体功能和市场价格中作了取舍，完成了设计论证和主要器件的选择工作。其次，根据系统的功能，我将硬件系统划分成八大部分：单片机控制电路、进纸传感及扫描传感器电路、报警电路、功能按键电路、液晶显示电路、红外对管测速电路以及 SD 卡存储电路。结合以前课外自学的知识和专业课所学到的知识完成了 12864 液晶显示电路、蜂鸣器报警电路、STC89C52 单片机最小系统电路、按键输入电路、功能按键电路的设计，并结合各方面知识对设计进行了论证，论证可行以后还利用电路设计软件（Protel99）绘制完成了系统各部分电路原理图。在绘制电路图的同时完成各部分参数的计算与测试，并完成了装置的印制板图 PCB 的设计工作。最后，针对系统的单片机软件设计完成了软件流程的设计工作。本科生毕业设计（论文）3第 2 章 整体方案设计2.1 系统设计内容和功能复印机页数控制系统：它以单片机系统为核心，结合传感器技术、液晶显示技术、SD 卡保存技术、结合多种按键操作技术，设计相应的硬件电路及系统软件。该系统能够实现液晶屏显示按键进行更改的项目和设置；显示能够扫描保存需复印文件的页数；出现卡纸等紧急情况自动报警停止；液晶屏显示复印的总页数；具有复印测速功能；液晶屏显示扫描存储复印页数、并可根据其印出递减。复印机页数控制系统的可靠性在恶劣工作环境中非常重要，对复印机的功能要求也需更加完善。基于设计内容的要求，本系统考虑多方面的设计功能。同时对用户界面进行可靠的功能设计，从而更加方便的为用户所使用。工作时，需复印的文件经扫描传感器及进纸传感器传至单片机控制系统，控制系统再根据其传至液晶显示屏，显示扫描的页数，并同时保存到 SD 卡中。每印出一张都经过红外对管测速电路，不仅能够测出在规定时间复印出多少文件，还可以实现印出页数递减功能，使页数显示在12864 液晶显示屏中。同时具备复位按键，开始复印扫描按键，停止复印扫描按键，来控制该系统的开始，中停以及复位清零。该系统还具备报警停止功能，若复印中出现卡纸缺纸等情况，复印机自动停止工作并报警。2.2 系统方案选择单片机的选型是一件重要而费心的事情,如果单片机型号选择得合适,单片机应用系统就会工作可靠;如果选择得不合适,就会造成经济浪费,影响单片机应用系统的正常运行,甚至根本就达不到预先设计的功能。对于一个已经设计好的单片机应用系统来说,它的技术要求和系统功能都应当十分明确。如果选择功能过于少的单片机,这个单片机应用系统就无法完成控制任务。但是如果选择的单片机功能过于强大,这不但没有必要,还会造成资源浪费,降低性能价格比。只要掌握和运用单片机正确选型的原则,就可以选择出最能适用于应用系统的单片机,保证单片机应用系统有最高的可靠性,最优的性能价格比,最长的使用寿命和最好的升级换代可能。单片机芯片选型时,总的原则是:1.芯片含有(功能或数量)略大于设计需求,设计需求尽可能用芯片完成。2.选大(大厂)不选小,选多(供应量多)不选少,选名(名牌)不选渺(飘渺,不知详情的厂子),选廉(谦价)但要好(质量保证)。对单片机选型,主要应用从单片机应用系统的技术性,实用性和开发性三方面来考虑。(1)技术性:要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择,以保证单片机应用系统在一定的技术指标下可靠运行;本科生毕业设计（论文）4(2)实用性:要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期可靠运行；(3)可开发性：选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开发工具、仿真调试手段等。综上所述，我们选择单片机的型号为 AT89C52。为了使复印机页数控制系统具有较好的可操作性，实用性；并且具有较高的性价比，对该系统的硬件电路作了精心设计。方案一：采用嵌入式技术，通过 STC89C52 单片机作为主控器，使用 12864 液晶作为显示电路，采用外部晶振作为时钟脉冲，按键电路可以方便调节预设参数，这样利用了单片机多个 I/O 端口，及其控制的灵活性，实现复印机纸张的扫描、复印设置的调节以及显示功能。方案二：采用 EDA 技术，根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为分频模块，控制模块 计量模块、译码和动态扫描显示模块。 通过各个方案的比较，本设计采用方案一，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且控制简单，成本低廉，设计电路简单。2.3 系统总体方案的设计本设计复印机页数控制系统的精度、稳定性都高于普通控制系统。它的总体思路如下：主控机采用 STC89C52 单片机，需要复印的文件通过复印机扫描传感器 SX-460P1D04 以及进纸传感器 SX-403P02 感应电平传到单片机。主控制芯片再根据电平变化准确地显示在液晶显示屏上。若复印过程中出现卡纸或缺纸等情况，报警电路自动报警，停止复印。本设计还外接了红外对管，可以实现对复印速度的测量，保证了复印的高效性。本设计分为八大部分：复位时钟电路部分、单片机控制电路部分、进纸传感及扫描传感器部分、报警部分、功能按键部分、液晶显示部分、红外对管测速部分以及 SD卡存储部分。复位时钟电路：应用电容、电阻、以及晶振为单片机 STC89C51 设计晶振电路、复位电路，方便用户精确时钟定时。液晶显示电路：采用 12864 液晶显示屏，显示复印机页面控制系统状态信息，实时显示复印机的操作信息。多种功能按键：应用电容、电阻、以及晶振为单片机 STC89C51 设计晶振电路、复位电路，方便用户精确时钟定时。本科生毕业设计（论文）5复印机扫描传感器：采用 SX-460P1D04 复印机扫描传感器，可以方便扫描复印机纸张信息，是复印机必不可少的硬件电路。复印机进纸传感器：采用 SX-403P02 复印机进纸传感器，当有纸张进入扫描后，传感器把信息传人控制中心，从而显示页数。复印机 SD 卡存储功能：通过把扫描的复印信息量存储在存储器中，液晶屏显示存储的纸张数，以便用户方便管理扫描的信息量。红外对管测速电路：实验采用红外对管的打印页面测速方法，实现复印机测速，更加方便简单；如果复印纸张，只要纸张通过，红外对管就有有电平变化，单片机采集到电平后计数打印纸张，从而实现测速功能。复印机故障报警电路：若复印机出现卡纸缺纸等非正常工作状态，复印机自动停止复印，并响铃报警，以提示用户。如下图 2.1 所示，为复印机页数控制系统总体框图。图 2.1 复印机页数控制系统总体框图复位时钟按键12864液晶显示屏多种功能按键SX-460P1D04复印机扫描传感器SD 卡存储功能SX-403P02复印机进纸传感器DC 5V蜂鸣器报警电路单片机控制模块STC89C51 最小系统红外对管测速电路本科生毕业设计（论文）6第 3 章 各单元硬件电路的设计3.1 单片机最小系统电路的设计STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产物指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在线系统可编程 Flash，使患上 STC89C5