1、 二九届学生毕业论文（设计） 存档编号： 毕 业 论 文 (设 计 )论 文 题 目 基于单片机的微型打印机控制系统设计 （英 文） The Design Of Micro-Printer Control System Based On SCM 学 院 物 理 与 信 息 工 程 学 院 专 业 电 气 信 息 类 姓 名 学 号 指 导 教 师 2009 年 5 月 26 日1基于单片机的微型打印机控制系统设计The Design Of Micro-Printer Control System Based On SCM学生：魏玮，物理与信息工程学院(系)指导老师：丁建军，江汉大学摘 要由于单
2、片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展，从而普遍应用到微型打印机中。本设计主要研究基于 MCS-51 单片机的微型打印机控制系统的设计方法。该设计中接口控制系统通过单片机串口连接到 XLF 微型打印机上，中间通过 MC1489 进行从 RS-232C 到 TTL 的电平转换，实现接口系统的智能控制。以系统执行程序存贮器中的程序，控制电机带动滑槽轮及蜗杆转动，使打印机的机头滑架左右移动，从而不断改变同一点行上的打点位置。在方波变化时刻使打印机的相应打针进行冲打，完成打印任务为接口系统的控制方法逐步实现基于 MCS-51 单片机的 XLF 微
3、型打印机的控制系统的设计。关键词接口;控制系统;微型打印机;单片机2AbstractHas a simple and practical as a result of single-chip, high reliability and good cost performance, as well as the advantages of small size, in various technical fields has been the rapid development, which generally applied to the micro-printer. Based on the
4、 design of the main research of the MCS-51 single-chip micro-printer control system design method. The control system interface design through the single-chip micro-serial port to connect to printers on the XLF, MC1489 conducted through the middle from the RS-232C to TTL level conversion, the realiz
5、ation of intelligent control system interface. Implementation of procedures to system memory in the process, control slide motor driven rotating wheel and the worm, so that the printer and about the nose sliding movement, thereby changing the same point line on the location of the RBI. Square-wave c
6、hanges in time so that the printer corresponding to red injections to fight to complete the printing task for the control interface system based on the progressive realization of the MCS-51 single-chip micro-XLF printer control system design.Keywordsinterface; control system; micro-printer; single-c
7、hip目 录3摘 要 .1Abstract.2第 1 章 绪 论 .41.1 设计背景及目的 .41.2 国内外研究现状 .51.3 设计的研究方法 .71.4 设计的研究内容 .7第 2 章 微型打印机接口概述 .72.1 XLF 微型打印机简介 .72.2 接口方式及其信号 .102.3 接口控制原理 .102.4 XLF 微型打印机控制命令 .10第 3 章 接口硬件设计 .113.1 MCS-51 单片机模块 .123.1.1 基本特性 .123.1.2 外部引脚 .133.1.3 最小系统 .143.2 微型打印机模块电路构成 .143.3 串行接口模块设计 .153.3.1 串行通
8、信技术 .153.3.2 串行接口电路 .163.3.3 串行接口标准 .173.4 MC1489 模块 .183.5 接口电平转换电路 .183.6 RS-232C 接口最大传输距离说明 .19第 4 章 接口软件设计 .204.1 主程序流程 .204.2 接口控制系统源程序 .214.2.1 函数的声明 .224.2.2 LCD 管脚接口声明 .224.2.3 命令字的定义 .22第 5 章 全文总结 .25参考文献 .26致 谢 .27附录 1.28附录 2.29第 1 章 绪 论41.1 设计背景及目的微型打印机广泛应用在各个行业，比如仪器仪表、超级市场、便利店、邮政、银行、烟草专卖
9、、公用事业抄表、移动警务系统、移动政务系统等等。现在市面上有很多中微型打印机，各自都有自己的适用范围。分类也不尽清晰，从用途分类：专用微型打印机，通用微型打印机；从打印方式分类：针式微型打印机，热敏微型打印机、热转印微型打印机等；从数据传输方式分类：无线微型打印机和有线微型打印机；从接口类型分类,则有并口和串口两大类,其中串口类又可分为 RS232C、RS485、USB 及无线接口、红外线接口等。由于单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展，从而普遍应用到微型打印机中。基于单片机的控制系统的实现方法不计其数，本设计主要研究基于 MCS-5
10、1单片机的微型打印机控制系统的设计方法，从而通过设计接口的控制系统进一步学习 MCS-51 单片机的原理，提高汇编语言和 C 语言的编写能力，实践单片机在实际中的应用以及微型打印机的构造和工作原理，最终达到巩固并提高自己的基本知识、基础理论和基本技能。1.2 国内外研究现状打印机是计算机的输出设备之一，用于将计算机处理结果打印在相关介质上,其产量约占计算机外设的 20%。HP(惠普)、Epson(爱普生)、Canon 佳能、Samsung(三星)是打印机的国际著名品牌。同时，中国已成为世界打印机产品的重要生产国。中国打印机在产量和进出口上都表现良好的势头。然而，在全球产业分工体系中，中国境内的
11、打印机企业基本上都是从事组装生产，处于产业链的末端，高技术含量和高附加值环节均由发达国家掌握。在打印机元器件方面，打印机的核心部件如喷墨头及引擎、激光鼓及重要的元器件基本全部从国外进口，其他外围部件多在中国加工完成。在中国组装加工完成后的打印机产品主要出口，中国市场需求的各种打印机主要依靠再进口。在打印机耗材方面，中国通用耗材的生产已经颇具规模，国内耗材的主要生产企业多以 OEM 方式将产品大量外销，并接受委托生产等等，这些也是不可忽视的，因此，中国打印机行业发展的当务之急就是提高发展中国打印机的技术水平，与世界先进技术同步。随着科技的不断进步，打印机的发展也是日新月异。打印机发展趋势呈现出高
12、端市场网络化彩色化、中端市场彩色商务需求凸显、低端市场更看重使用5成本的状态。随着中国经济的不断向前发展，人们生活水平也不断提高，各类打印机与人们的生活越来越密切，中国正处在一个快速发展阶段，相信打印机在中国有着广阔的市场发展空间。当然，微型打印机也随即成为方便、快捷的产品之一，广泛使用在各个行业，比如仪器仪表、超级市场、便利店、邮政、银行、公用事业抄表、移动警务系统、移动政务系统等等。与其他类型的打印机不同，微型打印机目前正处于市场的成长期，而且这个成长期将会持续比较长的时间，目前的市场情况还远未达到市场成熟期。主要表现在以下几方面：微型打印机核心技术掌握在国外厂商手中。微型打印机的机芯是打
13、印输出核心器件，是成本最高、技术含量也比较高、制造加工工艺要求非常复杂的关键部件。目前，国内品牌的微型打印机使用的机芯全部为海外采购，机芯采购成本是影响其产品成本的关键因素。有无关键成本控制能力、有无微型打印机的机芯本土生产能力，将左右中国微型打印机的发展，这是微型打印机行业的关键竞争要素。微型打印机器的利润情况较好。与激光打印机和喷墨打印机一样，微型打印机的利润也在下降，但下降的幅度不大，因为它的专业性，以及必须与解决方案一起销售的特殊性，决定了它的利润情况要好于激光打印机和喷墨打印机市场，这就意味着微型打印机市场的成长期将会持续比较长的时间。在国内外，便携式微型打印机已在手持终端抄表系统中
14、得到广泛应用，采用了便携式微型打印机的系统可以在抄表的同时打印出缴费通知单。通过这种方法，可以提高资金回笼速度，也可以节省投递成本，并且基本可以完全使用以前的手持终端抄表系统而不需改造。目前这种方式在国外已经有大规模的应用，日本的自来水公司很多都已经采用了这种方法。国内也有部分城市开始使用便携式微型打印机来打印缴费通知单，如杭州燃气公司、宁波自来水公司，都取得了不错的效果。在微型打印机种多分类中微型针式打印机在打印机历史的很长一段时间上曾经占有着重要的地位，国内很早就有用 Epson 打印头（打印机芯）生产的产品。针打有个好处就是打印的单据可以长时间保存，当然，你选购的色带上的油墨必须质量好，
15、所以很多便利店中所用的微打都是针打，并且因为针式打印头控制简单，可以采用比较便宜的控制板方案来生产，所以比较便宜。但是针打也有很多缺点：噪音大，打印速度慢、打印头损耗快，需要经常更换色带，6因为其原理的关系，这些是不可克服的。而单片机因为简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点在微型打印机中也应用得十分广泛，例如 TP 系列、UP 系列打印机等，对它们的控制技术也较为成熟。但是近年来随着通用打印机的广泛使用，微型打印机的缺点也日益明显：一是通用性及互换性不强；二是打印输出文档的幅面过小，不便于装订及存档。而通用打印机都配有国际标准并行接口(CENTRONICS)和串行接口(RS23
16、2422)，纸张大小可任意选择。这些特点是微型打印机所无法抗衡的。因此在越来越多的单片机应用系统中逐渐趋向于使用通用打印机作为打印输出设备。随着信息化、电算化的发展，随着各个行业市场竞争的加剧，基于单片机的微型打印机的应用领域和用户规模会逐渐扩大。1.3 设计的研究方法收集整理大量与设计有关的文献资料进行阅读，进一步学习 MCS-51 单片机的工作原理及应用实例，了解针式微型打印机的基本技术指标、主要技术元件、模块功能电路、接口实现方法等。通过学习成型的相关设计，提出控制系统初步的实现方法，根据要求选择合适的元器件，设计模块电路，编写控制程序。逐步完成系统设计的同时，检查接口控制系统，完善并实
17、现控制。1.4 设计的研究内容该设计为基于单片机的接口控制，从单片机出发，执行程序存贮器中的程序，控制电机带动滑槽轮及蜗杆转动，使打印机的机头滑架左右移动，从而不断改变同一点行上的打点位置。蜗杆的转动一方面通过凸轮带动走纸机构实行走纸，另一方面驱动色带移动。电机转动时感应线圈有一个正弦信号，经过整形电路后成为方波，此方波输入到单片机中，经过 MCS-51 相应的指令检测此方波的变化时刻（从上升沿变到下降沿或者从下降沿变到上升沿时刻） ，在方波变化时刻使打印机的相应打针进行冲打，完成打印任务。接口部分采用串口模式， 通过 MC1489 进行 RS-232C 到 TTL 的电平转换。 论文主要从系
18、统整体构成、系统硬件设计、系统软件设计三个方面对该控制系统进行论述。7第 2 章 微型打印机接口概述本章主要介绍微型打印机接口部分的系统构成，分别从 XLF 微型打印机、接口模式、接口信号、接口控制原理、接口控制步骤、关键元件的选择及设计几个方面阐述微型打印机的接口部分。2.1 XLF 微型打印机简介XLF 是嵌入仪器面板上的汉字微型打印机，分 16 行和 24 行两种型号，打印头采用 EPSON 公司 M-150和 M-160。字形为 5*7 点阵字符和 11*14 点阵汉字，速度 1 行/秒，平均无故障行数(MCBF)是 5*105行，采用单一电源 5V。具有串行/并行打印接口，接口信号均
19、为 TTL 电平；打印命令与 EPSON-80 宽行打印机兼容，可以打印汉字、ASCII 码、曲线、图形、点阵等，汉字库可自行编制固化以适应具体应用要求。另外该微型打印机还有打印时通电，不打印时断电的功能，因为通常打印时间为整机运行时间的几十几千分之一，增加此控制可以降低功耗和延长打印机使用寿命。XLF 微型打印机电路原理图如图 2-1 所示。图 2-1 XLF 微型打印机电路原理图(1) 接口引线 113 线为并行接口信号线。 12、13、15、16 线为串行接口信号线。 14 线为控制线，控制打印机电源的开启与关闭，当 14 线置 1 时，接通8继电器 J，开启打印机电源，当 14 线为
20、0 时，继电器断开，关闭打印机电源。使用时可将 14 线接于应用系统的某一输出口线(如 8031 的 P1.0)，通过此口线的输出信号完成打印机电源的通断控制。控制 14 线时应注意，因为继电器动作较慢，当 14 线置为 1 之后，要延时 10ms 左右，以保证电源稳定地到打印机上，从而确保打印工作正确。如果不用此控制功能，可将 14 线与+5V 短接。L 为电源指示灯，打印机通电时亮，断电时灭。(2) 开关 K 1为自检键。将打印机装好之后，可打印出所有的 ASCII 码，所有的汉字及其对应的代码。ASCII 码 20H7FH 如表 2-1，汉字代码 80HFFH 如表 2-2。表 2-1
21、ASCII 表汉字(80HFFH)可根据应用系统需要自行设计固化到字库中，汉字采用点阵11*14 规格，1 个汉字需用 22 个字节存放点阵数据，上下各 1 个字节。打印汉字时，只需利用汉字代码，如同打印 ASCII 码字符一样。表 2-2 汉字代码表 K 2为走纸键。按下 K2键，打印纸上移可将打印纸装入打印机中。 K3-1为串、并转换开关。开关处于 OFF 状态时，打印机并行接口有效，处于 ON 状态时，串行接口有效。 K3-2，K 3-3，K 3-4为串行接口方式下比特率设置开关，对应关系如表 2-3所示。9表 2-3 波特率设置(1=ON，0=OFF)2.2 接口方式及其信号基于单片机
22、的微型打印机的接口可分为并行和串行两种连接方式，而该设计采用串行接入方式。串行接口中，开关 K3-1置于 ON，则打印机串行口工作有效。接口引出线为12、13、15、16 共 4 条。串行数据要求为：具有一位起始位，8 位数据位，一位停止位。停止位后打印机置 BUSY 线为忙即高电平状态，打印机取走数据并处理完之后，再将 BUSY 置为闲即低电平状态。这很类似于并行口的工作时序，只不过并行口以并行方式传送 8 位数据字节，而串行口则以串行方式传送 8 位数据字节。当 8051 与 XLF 串行口接口时，必须考虑电平匹配的问题。因为打印机串行口为 TTL 电平，如果 8051 采用 EIA RS-232C 接口，则应经 1489 转换之后接到打印机一侧，否则可直接将 8051 的 TXD 与 XLF 的 RXD 相接，不过连接距离应很短。2.3 接口控制原理MCS-51 执行程序存贮器中的程序，控制电机带动滑槽轮及蜗杆转动，使打印机的机头滑架左右移动，从而不断改变同一点行上的打点位置。蜗杆的转动一方面通过凸轮带动走纸机构实行走纸，另一方面驱动色带移动。电机转动时感应线圈有一个正弦信号，经过整形电路后成为方波，此方波输入到单片机中，经过 MCS-51 相应的指令检测此方波的变化时刻（从上升沿变到下降沿或者从下降沿变到上升沿时刻） ，在方波变化时刻使打印机的相应打针进行冲打，完
