單片機(jī)在微型打印機(jī)中的應(yīng)用-設(shè)計(jì)應(yīng)用

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代華兵，謝筑森(空程大學(xué)工程學(xué)院陜西西安710038)

1引言

由于單片機(jī)具有簡單實(shí)用、高可靠性、良好的性能價(jià)格比以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展。本文著重介紹89C52對(duì)并行接口的微型打印機(jī)的控制，以便更好地了解和掌握單片機(jī)對(duì)外部接口的一般和一些特殊功能的應(yīng)用。

2控制打印原理

89C52單片機(jī)執(zhí)行程序存貯器中的程序，控制電機(jī)帶動(dòng)滑槽輪及蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)[1]，使打印機(jī)的機(jī)頭滑架左右移動(dòng)，從而不斷改變同一點(diǎn)行上的打點(diǎn)位置。蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)一方面通過凸輪帶動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)實(shí)行走紙，另一方面驅(qū)動(dòng)色帶移動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)線圈有一個(gè)3V的正弦信號(hào)，經(jīng)過整形電路后成為方波，此方波輸入到89C52，經(jīng)過89C52相應(yīng)的指令檢測此方波的變化時(shí)刻(從上升沿變到下降沿或者從下降沿變到上升沿時(shí)刻)，在方波變化時(shí)刻使打印機(jī)的相應(yīng)打針進(jìn)行沖打，完成打印任務(wù)，同時(shí)由這個(gè)方波的變化確保各打印點(diǎn)之間的距離相等。當(dāng)機(jī)頭滑架到達(dá)左邊時(shí)，磁鐵使干簧管閉合，這時(shí)單片機(jī)送出一負(fù)脈沖作為行同步信號(hào)，使每行打印時(shí)在左端對(duì)齊。

3硬件組成

3.1驅(qū)動(dòng)電路

用89C52的P1口的PlO～P14分別控制打印機(jī)的電機(jī)及打印針頭，P3.3控制干簧繼電開關(guān)，當(dāng)滑架到達(dá)左端時(shí)，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，干簧繼電開關(guān)閉合，P3.3就接地發(fā)出一負(fù)脈沖作為同步信號(hào)，以保證打印時(shí)每行在左端對(duì)齊。在以前眾多微型打印機(jī)中，由于應(yīng)用三極管的拉電流，當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)P1口的初始狀態(tài)為輸入方式，所以PlO-P17均為高電平，如果沒有一個(gè)非門[2]，則單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)就會(huì)使組成功率放大器(由2個(gè)NPN管構(gòu)成)的三極管導(dǎo)通，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和4個(gè)打針同時(shí)通電，這是不允許的。在這里使用灌電流足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)和打針，故不需非門，如圖1所示。

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)線圈輸出幅值為3V的正弦波，經(jīng)10，11兩端子送出到晶體管整形為方波后送入P3.4，P3.4檢測此方波作為打印同步信號(hào)，以確保打印點(diǎn)之間距離相等。4只打針循環(huán)同步情況如圖2所示。由圖2可知：A，C打針是在方波下降到來時(shí)刻沖打，B，D打針在方波上升到來時(shí)沖打。

4只打針A，B，C，D在滑架上從左到右水平安裝，間隔24個(gè)點(diǎn)位。在打印每行96個(gè)點(diǎn)時(shí)，他們同時(shí)移動(dòng)。移動(dòng)時(shí)，若4個(gè)打針需要連續(xù)沖打，則按A，B，C，D次序依次通電激勵(lì)，每打1點(diǎn)，滑架右移1／4點(diǎn)位，4只打針打完正好移動(dòng)1個(gè)點(diǎn)位。沖打1點(diǎn)行，滑架連續(xù)移動(dòng)24點(diǎn)位。沖打順序如圖3所示。

打印機(jī)工作時(shí)的程序如下：

u1:SETBP3.4；判斷同步脈沖

JNBP3.4，u1；P3．4是上升沿嗎?

ORL90H，#FEH；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而打針不工作

JZU2；累加器A為0轉(zhuǎn)移

CLRP1.4；第4個(gè)打針開始工作

u2:LCALLU10；調(diào)數(shù)據(jù)的子程序

u3:SETBP3.4

JBP3.4，U3;P3．4是下降沿嗎?

ORL90H，#FEH

JZU4

CLRP1.3；第3個(gè)打針開始工作

u4:LCALLU10

u5:SETBP3.4

JNBP3.4，U5

ORL90H，#FEH

JZU6

CLRPl.2；第2個(gè)打針開始工作

u6:LCALLU10

u7:SETBP3.4

JBP3.4，U7

ORL90H，#FEH

JZU8

CLRp1.1;第1個(gè)打針開始工作

u8:INCR6

RET

ui0:............

3.2基本系統(tǒng)

由于微型打印機(jī)的打印緩沖區(qū)可快速裝入240個(gè)代碼，如全部為漢字，則要占用RAM為240X32＝7650個(gè)字節(jié)，顯然89C52內(nèi)的256B[3]RAM明顯不夠，所以要外掛1片數(shù)據(jù)存貯器(這里用的是6116)才能滿足要求?；谶@些，他的基本系統(tǒng)由89C52芯片，27C040(27C040并不是作為程序存貯器使用，而是用來存放字庫、字符)，數(shù)據(jù)存貯器(6116)構(gòu)成，如圖4所示。

由于27C040只有1片，所以其片選線與地址鎖存器(74LS373)的片選線均直接接地。同時(shí)外接的27C040的地址線A0一A7由P0口通過地址鎖存器提供，A8～A15由P2口提供，A16～A18由P1.5～P1.7提供。而數(shù)據(jù)存貯器(6116)片選端CE是由89C52的P2.7控制的，當(dāng)P2.7=0時(shí)則選中6116，此時(shí)89C52的P2.0～P2.2輸出6116所需的高位地址，P0口輸出6116的低8位地址鎖存在鎖存器74LS373中。若是讀6116，則P0口變?yōu)檩斎敕绞?，在RD為低電平時(shí)，選通6116，此時(shí)6116中相應(yīng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在PO口，再由CPU讀入累加器A中。若是寫，則PO口為輸出，當(dāng)WR為低電平時(shí)，將累加器A中出現(xiàn)在PO口上的數(shù)據(jù)寫入6116。

3.389C52對(duì)打印機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)的控制

3.3.1打印機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)

打印機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)有：STB，ACK，BUSY。STB：數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，輸入。此信號(hào)上升沿時(shí)數(shù)據(jù)線上8位數(shù)據(jù)被打印機(jī)讀入機(jī)內(nèi)鎖存。

ACK'：回答脈沖，輸出。當(dāng)其為低電平時(shí)表示數(shù)據(jù)已被接收而且打印機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)。

BUSY：忙信號(hào)，為狀態(tài)輸出線，當(dāng)打印機(jī)在打印字符、執(zhí)行命令期間BUSY＝1，表示打印機(jī)處于忙狀態(tài)，這時(shí)打印機(jī)通知主機(jī)，他處于忙之中而不能接收數(shù)據(jù)，此時(shí)主機(jī)不能使用STB信號(hào)向打印機(jī)送入新的數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)打印機(jī)打完一個(gè)字符后，BUSY＝0，同時(shí)他產(chǎn)生ACK信號(hào)通知主機(jī)，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)接收到BUSY＝0時(shí)，主機(jī)向打印接口輸出1B到DO-D7，并發(fā)出STB低電平信號(hào)，當(dāng)打印機(jī)收到STB低電平信號(hào)后，單片機(jī)在其上升沿時(shí)讀入數(shù)據(jù)。其時(shí)序圖[4]如圖5所示。

3.3.289C52對(duì)聯(lián)絡(luò)信號(hào)實(shí)施控制的電路電路圖如圖6所示。

上電復(fù)位時(shí)D觸發(fā)器(U1)的Q輸出端為1，無論P(yáng)3.0為何值，經(jīng)過或門(6)后，BUSY＝1，不接收數(shù)據(jù)。

當(dāng)89C52的P2.7＝0時(shí)，即有6116(數(shù)據(jù)存貯器)的CE為低電子，表示選中了6116，由圖3可知當(dāng)P2.7＝0時(shí)，經(jīng)過反相器(3)再經(jīng)過或門(8)，此時(shí)無論P(yáng)3.7為何值74ALS374的片選端CE總為高電平，即沒有選中，這樣就保證了外部的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)存貯器的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行傳輸與接收而不至發(fā)生混亂。從上面的分析，當(dāng)P2.7＝0時(shí)，表示選中了6116，而沒有選中74ALS374，此時(shí)主機(jī)不應(yīng)有數(shù)據(jù)送入打印機(jī)，即有BUSY＝1，ACK=1，下面來看是否滿足這點(diǎn)：當(dāng)P2．7＝0時(shí)，經(jīng)過反相器(3)一路經(jīng)D觸發(fā)器(U2)的Q輸出為1即ACK=1，另一路經(jīng)過或門(8)，這時(shí)無論P(yáng)3．7為何值，輸出總為1，再經(jīng)D觸發(fā)器(U1)的Q輸出也為1，經(jīng)或門(6)后，BUSY＝1，顯然滿足要求。

當(dāng)P2．7=1時(shí)，通過非門(3)后變?yōu)?，若此時(shí)單片機(jī)準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)(即P3．7=0)，他們經(jīng)過或門(8)后，一路到74ALS374的片選端(CE)，一路到D觸發(fā)器(U1)的清除端，使D觸發(fā)器的Q輸出端為0，即有74ALS374(CLK)為0，表示74ALS374的DO～D7端已有數(shù)據(jù)(同時(shí)Q＝1，即P3．5＝1，這樣通過檢測單片機(jī)的P3．5就可知道是否有數(shù)據(jù)輸入)，此時(shí)若89C52的P3．0＝0，經(jīng)?quot;或門(6)后輸出為0，即BUSY＝0，又由于P2．7經(jīng)過非門(3)后為0，他輸出到D觸發(fā)器(U2)的D端，當(dāng)P3．6(WR)從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)使D觸發(fā)器(U2)的Q輸出端為0即ACK＝0，這時(shí)當(dāng)主機(jī)發(fā)出STB脈沖時(shí)，在STB脈沖上升沿到來時(shí)打印機(jī)開始從74ALS374中讀入數(shù)據(jù)。

4軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制軟件主要包括：主程序、打印機(jī)是否在線的子程序、判斷是何種機(jī)型的子程序、判斷滑架到達(dá)左端的子程序、讀取數(shù)據(jù)的子程序和走紙與打印的子程序等，其主程序流程框圖如圖7所示，其他子程序由于篇幅所限，在此不再詳細(xì)介