基于单片机的微型打印机控制系统设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于单片机的微型打印机控制系统设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

1 1 1 16 线 为串行接口信号线。 ③ 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 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 )，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 ① K1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 20H~7FH 如表 21，汉字代码 80H~FFH 如表 22。 表 21 ASCII 表 汉字 (80H~FFH)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 22 汉字代码表 ② K2为走纸键。 按下 K2键，打印纸上移可将打印纸装入打印机中。 ③ K31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。 ④ K32， K33， K34为串行接口方式下比特率设置开关，对应关系如表 23 所示。 9 表 23 波特率设置 (1=ON， 0=OFF) 接口方式及其信号 基于单片机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 K31置于 ON，则打印机串行口工作有效。 接口引出线为1 1 1 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 RS232C 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。 接口控制原理 MCS51 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MCS51 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。 同时由这个方波的变化确保各打印点之间的距离相等。 当机头滑架到达最左边时，磁铁使干簧管闭合，这时单 片机送出一负脉冲作为行同步信号，使每行打 10 印时在最左端对齐。 XLF 微型打印机控制命令 XLF 微型打印机具有 EPSON80 宽行打印机兼容的打印控制命令，下面仅介绍常用的几个，如表 24所示。 表 24 XLF 微型打印机命令 11 第 3 章 接口硬件设计 本章主要介绍微型打印机接口控制系统的硬件设计，从 MCS51 单片机的硬件组成、微型打印机模块的设计、串行通信接口的设计等几个方面分别对接口的硬件部分进 行简要清晰的阐述。 基于 MCS51 单片机的 XLF 微型打印机接口控制系统的设计以接口为核心，包括单片机、接口系统、微型打印机三大主要模块构成。 MCS51单片机模块 MCS51 是指由美国 INTEL 公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如 8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752 等，其中 8051 是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在 8051 的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用 8051 来称呼 MCS51 系列单片机，而 8031 是前些年在我国最流行 的单片机，所以很多场合会看到 8031的名称。 INTEL公司将 MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以 8051 为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中 89C51 就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国 ATMEL 公司开发生产的。 基本特性 8 位 CPU 片内振荡器 4k 字节 ROM 128 字节 RAM 21 个特殊功能寄存器 32 根 I/O 线 可寻址的 64k 字节外部数据、程序存贮空间 2 个 16 位定时器、计数器中断结构：具有二个优先级、五个中断 源一个全双口串行口位寻址（即可寻找某位的内容）功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。 除 128 字节 RAM、 4k 字节 ROM 和中断、串行口及定时器模块外，还有 4组 I/O 口 P0～ P3，余下的就是 CPU 的全部组成。 把 4kROM 换为 EPROM 就是 8751的结构，如去掉 ROM/EPROM 部分即为 8031，如果将 ROM 置换为 Flash 存贮器或EEPROM，或再省去某些 I/O，即可得到 51 系列的派生品种，如 89C5 AT89C2051等单片机。 12 单片机各部分是通过内部的总线有机地连接起来的。 其基本系统结构框图如图 31。 图 31 8051 系列单片机的基本组成结构 外部引脚 8051 采用双列直插式 40 引脚封装，图 32(a)为引脚图，图 32(b)为逻辑符号图，各引脚功能如下。 1) 电源和晶振 Vcc：工作电源输入，运行和程序检验时接 +5V； Vss：地； XTAL1：输入到振荡器的反相放大器； XTAL2：反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。 2) I/O 口 4 个 (共 4*8=32 根 ) P0： 8位漏极开路的双向 I/O 口； P P P3： 8 位准双向的 I/O 口。 3) 控制线 (共 4 根 ) ① 输入 RST：复位输入，高电平有效。 在振荡器起振后， RST 引脚上维持两个机器 13 周期以上的高电平，使单片机可靠复位， RST 引脚电平变低，复位结束。 EA/Vpp：片外程序存储器访问允许输入信号，低电平有效。 第二功能为在编程时，其上施加编程电压 (仅对 EPROM 型单片机有效 )。 ② 输入 /输出 ALE/PROG:地址锁存允许输出信号。 第二功能为在编程时输入编程电脉冲。 ③ 输出 PSEN：片外程序存储器选通信号输出，低电平有效。 图 32 MCS51 引脚及逻辑符号图 最小系统 14 单片机的最小系统包括电源、复位、晶振、串口电路。 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 RS232C 接口，则应经 MC1489 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。 微型打印机模块电路构成 微型打印机的机 械部分是执行机构，而机械部分动作的完成则是由电路来控制的。 微型打印机的电路组成一般分为 4个部分，即：控制电路，驱动电路，接口电路和电源电路等，如图 33 所示。 控制电路 CPU 及相应外围电路构成，是整个打印机的控制中心，驱动电路受控制电路控制，直接与打印机相接，驱动打印头针及有关电机的动作，完成字符图形的打印；接口电路是打印机与主机通讯的通道，主机发送的命令和数据均经接口电路送达打印机的控制中心。 电源电路则给整个打印机提供各种规格的电压，是宽行打印机不可缺少的部分，而微型打印机通常省去此部分，与主机共用电源。 图 33 微型打印机构成原理图 串行接口模块设计 随着微机特别是单片机的发展，其应用已从单机逐渐转向多机或联网，而多机应用的关键又在于微机之间的相互通讯，互传数据信息。 串行通信技术 使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的 15 时间长度。 其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。 串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主 机系统之间数据的串行传送。 使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为 1 或者为 0。 串行通信可以分为同步通信和异步通信两类。 同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。 这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。 它们均由同步字符、数据字符和校验字符（ CRC）组成。 其中同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。 数据字 符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符有 1 到 2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。 同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。 异步通信中，在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。 数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。 字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。 发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑 0（即字符帧起始位）时，确定发 送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。 串行接口电路 目前，串行接口电路芯片种类和型号繁多，能够完成异步通讯的硬件电路为UART，即通用异步接收器 /发送器；能够完成同步通讯的硬件电路称为 USRT；既能异步又能同步通。