熱敏打印機(jī)設(shè)計(jì)

基于89S51單片機(jī)的微型熱敏打印機(jī)軟件設(shè)計(jì)heshw99發(fā)表于2007-3-723:07:00推薦摘要：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(gè)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)。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(jì)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)打印時(shí)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(jì)的基礎(chǔ)上，軟件設(shè)計(jì)也十分重要。本文使用某些軟件設(shè)計(jì)替代了部分硬件電路，使打印機(jī)的控制電路得到了簡(jiǎn)化。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(shí)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(gè)時(shí)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(hào)/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(hào)STB產(chǎn)生高電平，此時(shí)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(dòng)模塊、熱敏打印頭過熱保護(hù)模塊、熱敏打印頭缺紙檢測(cè)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(dòng)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(cè)電路完成熱敏打印頭是否有紙檢測(cè)；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⑵。如圖1,給出了主控芯片與各個(gè)模塊之間的接口功能設(shè)計(jì)。圖1主控芯片與功能模塊的接口設(shè)計(jì)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1整體流程如圖2,給出了整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件流程圖。本熱敏打印機(jī)的軟件設(shè)計(jì)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(shí)，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(dòng)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(shí)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(shí)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。P2[0:5]分別與打印頭內(nèi)部的加熱選通信號(hào)STB[0:5]相連接。當(dāng)數(shù)據(jù)全部移入到移位寄存器后，對(duì)STB[0:5]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(shí)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(jì)加熱時(shí)間對(duì)于實(shí)現(xiàn)熱敏打印機(jī)的高質(zhì)量打印圖3I/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(dòng)

1于周期Pl.2Pl.3/Pl.21于周期Pl.2Pl.3/Pl.2/Pl.3.■www.Slkaifa.clott圖4I/O口模擬輸出PWM的時(shí)序圖設(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)器，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)⑷。圖4為P1.2與P1.3口模擬輸出PWM的時(shí)序圖。在一個(gè)周期內(nèi)，P1.2較P1.3延時(shí)3/4個(gè)周期。4.4保護(hù)與中斷熱敏打印頭加熱時(shí)間一般為1ms，連續(xù)加熱超過Is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(duì)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(shí)，過熱保護(hù)模塊輸出一個(gè)低電平到/INTO腳，使打印機(jī)進(jìn)入中斷⑶。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(dòng)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(gè)高電平到/INT0腳，此時(shí)，打印機(jī)延時(shí)一段時(shí)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(cè)打印頭是否有紙。當(dāng)熱敏打印頭無紙時(shí)，傳感器中的發(fā)光二極管發(fā)出的光束無法經(jīng)由