基于单片机的微型打印机设计论文

自从20世纪70年代问世以后，单片机作为微型计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，已对很多领域产生了重大影响。尤其是美国Intel公司生产的打印机具有多功能超小体积、可电池供电和便于随身携带的特点。例如GP系列和μP系列打印机都是点阵式打印机，因为打印机内部有一个单片进行打印。微型打印机可广泛使用在超市、便利店、餐饮服务、商场打印票据本设计可以实现打印预先设定的汉字和0～9十个数字，可以应用在食堂、超2设计要求(1)支持多种打印命令，命令代码均为单字节，格式简单。(2)可输出标准的数字、在程序中所设定的汉字和英文字符。(3)要求简单实用、有高可靠性、良好的性能价格比以及体积小，方便携带。本设计由微型打印机、单片机、键盘、液晶显示器和电源模块等五部分组成，器；键盘用来输入要打印的信息；显示器用来显示所打印的内容；电源模块则为整图3-1系统框图4硬件部分设计4.1打印机部分打印机是一种复杂而精密的机械电子装置，无论哪种打印机，其结构基本上都字车机构、走纸机构、色带传动机构、墨水(墨粉)供给机构以及硒鼓传动机构等等，它们都是打印机系统的执行机构，由控制电路统一协调和控制；而打印机的控下面介绍打印机一般原理：打印机是小型机电一体化系统。机械部分为执行机打印头图4-1打印机一般原理图我们可将常用的打印机分为三种类型：针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。下(1)针式打印机的工作原理(2)针式打印机的结构驱动线圈，定位器，激励盘等。简单的说，打印头的从驱动电路获得一个电流脉冲时，电磁铁的带动打印针击打色带，在打印纸上打出一个针式打印机的种类繁多，型式各异，一般分为打印机两大部分。针式打印机在正常工作时有三种运动，即打纵向运动和打印针的击针运动。这些运动都是由打印机械装置主要包括字车与传动机构、打纸机构和打印机状态传感器，这些机构都为精密机械①字车与传动机构字车是打印头的载体，打印头通过字车传动系统实现横向左、右移动，再由打印针撞击色带而印字。字车的动力源动装置将步进电动机的转动变为字车的横向移动。一般②打印针控制机构打印针是正确打印的关键。打印针控制机构实现打印针的出针③色带驱动机构打印针撞击色带，色带上的印油在打印纸上印出字符或图形。在打印过程中，打印头左、右移动时，色带驱动机不断改变色带被打印针撞击的部位，保证色带均寿命，又保证了打印出的字符或图形颜色均匀。色带驱动机构一般利用字车电动机带动同步齿形带(如LQ-1600K)或钢(尼龙)④走纸机构该机构实现打印纸的纵向移动。当打印完一行后，由它走纸换行。走纸方式一般有摩擦走纸、齿轮馈送和压纸滚筒馈送等⑤打印机状态传感器对于不同的打印机来说，传感器的设置情况不同。通常有原是否用完，用完则报警)、计时传感器(检测字车的(3)针式打印机的特点针式打印机由于采用的是机械击打式的打印头，因此复写纸，具备拷贝功能，另外还能打印不限三种打印机中是最廉价的一种。其缺点就是体积、重量都低，速度慢，一般无打印彩色图像功能。适合有专门要求的(1)喷墨打印机(2)激光打印机4.1.3微型打印机(1)微型打印机的分类89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片",引脚排列请参见下图4-2: p1.0pi.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.723456789图4-289S52芯片引脚4.2.1信号引脚介绍(1)输入/输出口线Poo～Po₇P₀口8位双向口线P₂o～P₂7P₂口8位双向口线(2)地址锁存控制信号(ALE)在系统扩展时，ALE用于控制把P₀口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是六分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因为可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。(3)外部程序存储器读选通信号(/PSEN)在读外部ROM时/PSEN有效(低电平),以实现外部ROM单元的读操作。(4)访问程序存储器控制信号(/EA)高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。 当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位操作。(6)外接晶体引线端(XTAL和XTAL₂)以上就是89S52单片机芯片40条引脚的定义及简单功能说明4.2.2信号引脚的第二功能机芯片引脚的数目是40条，但单片机为实现其功能所需要的解决这一问题唯一可行的办法是“复用”,即给一些信号引脚赋予双重功能。如果我们把前述的信号定义为引脚第一功能的话(1)EPROM存储器程序固化所需要的信号表4-1P₃口线的第二功能线第二功能信号名称0串行数据接收串行数据发送2外部中断0申请3外部中断1申请4定时器/计数器0计数输入D5定时器/计数器1计数输入6外部RAM写选通7外部RAM读选通编程脉冲：30脚(ALE//PROG)(2)备用电源引入4.3单片机与微型打印机的接口③可产生全部标准的ASCII代码字符，以及128个非标准字符和图符。有16个代码字符(6×7点阵)可由用户通过程序自行定义。并可通过命(2)接口信号图4-3所示)。打印机有一个20线扁平表4-2打印机信号引脚排列D2插头图4-3扁平电缆和插件接口①DBO～DB7:数据线，单向传输，由单片机输入给打印机。②/STB(STROBE):数据选通信号。在该信号的上升沿时，数据线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存。③BUSY:打印机“忙”状态信号。当该信号有效(高电平)时，表示打印机忙于处理数据。此时，单片机不得使STB信号有效，向打印机送入新的数据。④/ACK:打印机的应答信号。低电平有效，表明打印机已取走数据线上的数据。⑤/ERR:“出错”信号。送入打印机的命令格式出错时，打印机立即打印一行出错信息提示出错。在打印出错信息之前该信号线出现一个负脉冲，脉冲宽度为30μs。(3)接口信号时序4/ACK时间不定(不同命令、数据而异)图4-4接口信号时序图(1)字符代码①打印“$2356.73”输送代码串为：24,32,33,35,36,2E,37,33,0D。输送代码为：32,33,2E,37,63,6D,9D,OD。输送代码串为：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、图等，增宽(×1、×2、×3、×4)打印字符、图等，增高(×1、×2、×3、×4)打印字符、图等，宽和高同时增加(×1、×2、×3、×4)水平(制表)跳区一个空格后回车换行回车换行/命令结束(3)命令非法时的出错显示当主机向TPμP-40A输入非法命令时，打印机即打印出错代码。其意义为：ERROR0:放大系数出界，即放大倍数是1,2,3和4以外的数字。此错误出现ERROR2:非法换码命令。换码命令只能用10H～1FH去代换驻留字符代码，否则为非法。4.3.3TPμP-40A与MCS-51单片机接口设计TPμP-40A是智能打印机，其控制电路由单片机构成，在输入电路中有锁存器，在输出电路中有三态门控制。因此可以不通过I/O口直接与单片应用系统的总线连接，即打印机的数据线可以以外部I/O口的形式与MCS-51系列单片机的PO口相连。如图4-5所示：TPμP-40A没有读、写信号线，只有一对握手线/STB、BUSY,因此，用一根地址线(使用P2.7)来控制读写信号选通/STB和读取打印机的BUSY状态7。97532图4-5单片机和微型打印机的接口4.4单片机与液晶显示器的接口4.4.1液晶显示控制驱动器HD61202的特点(1)内藏64×64=4096位显示RAM,RAM每位数据对应LCD屏上一个点的亮暗状(2)HD61202是列驱动器，具有64路列驱动输出；(3)HD61202读、写操作时序与68系列微处理器相符，因此它可直接与68系列微表4-4与微处理器的接口信号引脚功能引脚符号引脚名称功能芯片片选端CS1和CS2低电平选通，CS3高电平选E读写使能信号在E下降沿，数据被锁存(写)入HD61202;在E高电平期间，数据被读出读写选择信号数据、指令选择信号数据总线复位信号复位信号有效时，关闭液晶显示，使显示起始(4)HD61202的占空比为1/32--1/64。HD61202的与各种器件信号的引脚功能如表4-4,表4-5,表4-6所示：表4-5与HD61203接口信号引脚功能M交流驱动波形信号帧同步信号锁存行显示数据的同步信号该信号上升沿时锁存数据，同时改变显示输出地址内部操作时钟信号表4-6与LCD接口信号引脚功能液晶显示驱动端内部逻辑电源液晶显示驱动电路的电源常令VEE1=VEE2液晶显示驱动电压其电压值均在VCC和VEE之间，常令VIL=V1R,V2L=V2R,V3L=V3R,V4决定Y1-Y64与液晶屏的连接顺序该引脚直接接VCC或GND即可4.4.3液晶显示控制驱动器HD61202的指令系统001l111(2)显示起始行(ROW)设置指令11显示起始行(0-63)该指令设置了对应液晶屏最上一行的显示RAM的行号，有规律的改变显示起表4-9页设置指令10111页号(0-7)表4-10地址设置指令0001显示列地址(0-63)设置了页地址和列地址，就唯一确定了显示RAM中的一个单元，这样MCU(5)读状态指令表4-11读状态指令00000-正常状态在BUSY和REST状态时，除读状态指令外，其它指令不对用。在对HD61202操作之前要查询BUSY状态，以确定是否可以对HD61202进行(6)写数据指令表4-12写数据指令0写数据(7)数据指令表4-13数据指令各种同步信号，比较简单。下面主要介绍以下HY12864这个模块的逻辑电路图。HY-12864共有两片HD61202和一片HD61203,如下图4-6所示：振振荡电路64列64列64列控制同步脉冲图4-6逻辑电路图13E12864接口电位器不2图4-7接口电路原理图的读写使能端，高电平时数据被读出，下降沿时数据被锁存即写入列驱动器；P2.34.5键盘部分图4-8键盘接口电路图d排除多键、串键(复按)及去抖动。b使用通用接口芯片(例如8255、8155等)/专用接口芯片8279(1)键盘接口处理内容被按下(闭合键)以及被按键的位置，可使用两种方法：6口输入图4-9键扫描法示意图在键盘矩阵中有键按下时，被按键处的行线和列线被接通，使穿过闭合键的那条行先使输出口输出OEH,然后输入行线状态，测试行线状态中是否有低电平(图4-9(a))。如果没有低电平，再使输出口输出ODH,再测试行线状态(图4-9(b))。到输出口输出0BH时，行线中有状态为低电平者，则闭合键找到(图4-9(c)),通过此次扫描的行线值和列线值就可以知道闭合键的位置。至此行扫描似乎可以结束，但②去抖动在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动，如图4-10所示。抖动时间长短与键的机前沿抖动后沿抖动图4-10键闭合和断开时的电压抖动③键码计算被按键确定下来之后，接下来的工作是计算闭合键的键码，因为有了键码，才能通过散转指令把程序执行转到闭合键所对应的中断服务程序上去。也可以直接使用该闭合键的行列值组合产生键码，但这样做会使各子程序的入口地址比较散乱，这样安排，使键码既可以根据行号列号以查表求得，也可以通过计算得到。按图4-11所示的键码编排规律，各行的首号依次是00H,04H,08H,OCH,如列号按0~3顺序，则键码的计算公式为：键码=行首号+列号(2)键盘接口的控制方式(3)键处理子程序4.6电源模块设计m图4-12电源电路图4.6.2直流稳压电源的检测意义。为了提高稳定性，单片机的允许电压变化范围很宽。通常单片机使用5V电能力强，以满足主控系统和微型打印机的要求。数字万用表对稳压电源的测试结果，如表4-14所示：表4-14电压测试输入级(原)MC7812输出输出级220V交流电压5软件部分根据程序设计步骤流程图(图5-1),准备本次设计所需要的整体流程图和部分流程图。NYNYNYYNY图5-1程序设计步骤流程图5.1程序设计整体流程图通过对本设计的了解，可以知道软件的主要作用是通过单片机来控制打印机、键盘、液晶显示器三个外接设备。当数据选通信号STB为上升沿时，单片机上的8位并行数据写入到打印机内锁存；忙判断信号BUSY为高电平时，此时，单片机不能向打印机发送数据。当打印机忙时，调用显示，使液晶显示屏