基于單片機的微型打印機控制系統(tǒng)設(shè)計畢設(shè)畢業(yè)論文

PAGEPAGE27二○○九屆學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）存檔編號：畢業(yè)論文(設(shè)計)論文題目基于單片機的微型打印機控制系統(tǒng)設(shè)計（英文）Micro-Printer學(xué)院物理與信息工程學(xué)院專業(yè)電氣信息類姓名學(xué)號指導(dǎo)教師2009年5月26日基于單片機的微型打印機控制系統(tǒng)設(shè)計Micro-Printer學(xué)生：魏瑋，物理與信息工程學(xué)院(系)指導(dǎo)老師：丁建軍，江漢大學(xué)摘要由于單片機具有簡單實用、高可靠性、良好的性能價格比以及體積小等優(yōu)點，已經(jīng)在各個技術(shù)領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展，從而普遍應(yīng)用到微型打印機中。本設(shè)計主要研究基于MCS-51單片機的微型打印機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。該設(shè)計中接口控制系統(tǒng)通過單片機串口連接到XLF微型打印機上，中間通過MC1489進行從RS-232C到TTL的電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)接口系統(tǒng)的智能控制。以系統(tǒng)執(zhí)行程序存貯器中的程序，控制電機帶動滑槽輪及蝸桿轉(zhuǎn)動，使打印機的機頭滑架左右移動，從而不斷改變同一點行上的打點位置。在方波變化時刻使打印機的相應(yīng)打針進行沖打，完成打印任務(wù)為接口系統(tǒng)的控制方法逐步實現(xiàn)基于MCS-51單片機的XLF微型打印機的控制系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞接口;控制系統(tǒng);微型打印機;單片機AbstractHasasimpleandpracticalasaresultofsingle-chip,highreliabilityandgoodcostperformance,aswellastheadvantagesofsmallsize,invarioustechnicalfieldshasbeentherapiddevelopment,whichgenerallyappliedtothemicro-printer.BasedonthedesignofthemainresearchoftheMCS-51single-chipmicro-printercontrolsystemdesignmethod.

Thecontrolsysteminterfacedesignthroughthesingle-chipmicro-serialporttoconnecttoprintersontheXLF,MC1489conductedthroughthemiddlefromtheRS-232CtoTTLlevelconversion,therealizationofintelligentcontrolsysteminterface.Implementationofprocedurestosystemmemoryintheprocess,controlslidemotordrivenrotatingwheelandtheworm,sothattheprinterandaboutthenoseslidingmovement,therebychangingthesamepointlineonthelocationoftheRBI.Square-wavechangesintimesothattheprintercorrespondingtoredinjectionstofighttocompletetheprintingtaskforthecontrolinterfacesystembasedontheprogressiverealizationoftheMCS-51single-chipmicro-XLFprintercontrolsystemdesign.Keywordsinterface;controlsystem;micro-printer;single-chip目錄摘要 1Abstract 2第1章緒論 41.1設(shè)計背景及目的 41.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 51.3設(shè)計的研究方法 71.4設(shè)計的研究內(nèi)容 7第2章微型打印機接口概述 72.1XLF微型打印機簡介 72.2接口方式及其信號 102.3接口控制原理 102.4XLF微型打印機控制命令 10第3章接口硬件設(shè)計 113.1MCS-51單片機模塊 123.1.1基本特性 123.1.2外部引腳 133.1.3最小系統(tǒng) 143.2微型打印機模塊電路構(gòu)成 143.3串行接口模塊設(shè)計 153.3.1串行通信技術(shù) 153.3.2串行接口電路 163.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn) 173.4MC1489模塊 183.5接口電平轉(zhuǎn)換電路 183.6RS-232C接口最大傳輸距離說明 19第4章接口軟件設(shè)計 204.1主程序流程 204.2接口控制系統(tǒng)源程序 214.2.1函數(shù)的聲明 224.2.2LCD管腳接口聲明 224.2.3命令字的定義 22第5章全文總結(jié) 25參考文獻 26致謝 27附錄1 28附錄2 29第1章緒論1.1設(shè)計背景及目的微型打印機廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)，比如儀器儀表、超級市場、便利店、郵政、銀行、煙草專賣、公用事業(yè)抄表、移動警務(wù)系統(tǒng)、移動政務(wù)系統(tǒng)等等?，F(xiàn)在市面上有很多中微型打印機，各自都有自己的適用范圍。分類也不盡清晰，從用途分類：專用微型打印機，通用微型打印機；從打印方式分類：針式微型打印機，熱敏微型打印機、熱轉(zhuǎn)印微型打印機等；從數(shù)據(jù)傳輸方式分類：無線微型打印機和有線微型打印機；從接口類型分類,則有并口和串口兩大類,其中串口類又可分為RS232C、RS485、USB及無線接口、紅外線接口等。由于單片機具有簡單實用、高可靠性、良好的性能價格比以及體積小等優(yōu)點，已經(jīng)在各個技術(shù)領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展，從而普遍應(yīng)用到微型打印機中。基于單片機的控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法不計其數(shù)，本設(shè)計主要研究基于MCS-51單片機的微型打印機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，從而通過設(shè)計接口的控制系統(tǒng)進一步學(xué)習(xí)MCS-51單片機的原理，提高匯編語言和C語言的編寫能力，實踐單片機在實際中的應(yīng)用以及微型打印機的構(gòu)造和工作原理，最終達到鞏固并提高自己的基本知識、基礎(chǔ)理論和基本技能。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀打印機是計算機的輸出設(shè)備之一，用于將計算機處理結(jié)果打印在相關(guān)介質(zhì)上,其產(chǎn)量約占計算機外設(shè)的20%。HP(惠普)、Epson(愛普生)、Canon佳能、Samsung(三星)是打印機的國際著名品牌。同時，中國已成為世界打印機產(chǎn)品的重要生產(chǎn)國。中國打印機在產(chǎn)量和進出口上都表現(xiàn)良好的勢頭。然而，在全球產(chǎn)業(yè)分工體系中，中國境內(nèi)的打印機企業(yè)基本上都是從事組裝生產(chǎn)，處于產(chǎn)業(yè)鏈的末端，高技術(shù)含量和高附加值環(huán)節(jié)均由發(fā)達國家掌握。在打印機元器件方面，打印機的核心部件如噴墨頭及引擎、激光鼓及重要的元器件基本全部從國外進口，其他外圍部件多在中國加工完成。在中國組裝加工完成后的打印機產(chǎn)品主要出口，中國市場需求的各種打印機主要依靠再進口。在打印機耗材方面，中國通用耗材的生產(chǎn)已經(jīng)頗具規(guī)模，國內(nèi)耗材的主要生產(chǎn)企業(yè)多以O(shè)EM方式將產(chǎn)品大量外銷，并接受委托生產(chǎn)等等，這些也是不可忽視的，因此，中國打印機行業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急就是提高發(fā)展中國打印機的技術(shù)水平，與世界先進技術(shù)同步。

隨著科技的不斷進步，打印機的發(fā)展也是日新月異。打印機發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出高端市場網(wǎng)絡(luò)化彩色化、中端市場彩色商務(wù)需求凸顯、低端市場更看重使用成本的狀態(tài)。隨著中國經(jīng)濟的不斷向前發(fā)展，人們生活水平也不斷提高，各類打印機與人們的生活越來越密切，中國正處在一個快速發(fā)展階段，相信打印機在中國有著廣闊的市場發(fā)展空間。當(dāng)然，微型打印機也隨即成為方便、快捷的產(chǎn)品之一，廣泛使用在各個行業(yè)，比如儀器儀表、超級市場、便利店、郵政、銀行、公用事業(yè)抄表、移動警務(wù)系統(tǒng)、移動政務(wù)系統(tǒng)等等。與其他類型的打印機不同，微型打印機目前正處于市場的成長期，而且這個成長期將會持續(xù)比較長的時間，目前的市場情況還遠(yuǎn)未達到市場成熟期。主要表現(xiàn)在以下幾方面：微型打印機核心技術(shù)掌握在國外廠商手中。微型打印機的機芯是打印輸出核心器件，是成本最高、技術(shù)含量也比較高、制造加工工藝要求非常復(fù)雜的關(guān)鍵部件。目前，國內(nèi)品牌的微型打印機使用的機芯全部為海外采購，機芯采購成本是影響其產(chǎn)品成本的關(guān)鍵因素。有無關(guān)鍵成本控制能力、有無微型打印機的機芯本土生產(chǎn)能力，將左右中國微型打印機的發(fā)展，這是微型打印機行業(yè)的關(guān)鍵競爭要素。微型打印機器的利潤情況較好。與激光打印機和噴墨打印機一樣，微型打印機的利潤也在下降，但下降的幅度不大，因為它的專業(yè)性，以及必須與解決方案一起銷售的特殊性，決定了它的利潤情況要好于激光打印機和噴墨打印機市場，這就意味著微型打印機市場的成長期將會持續(xù)比較長的時間。在國內(nèi)外，便攜式微型打印機已在手持終端抄表系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，采用了便攜式微型打印機的系統(tǒng)可以在抄表的同時打印出繳費通知單。通過這種方法，可以提高資金回籠速度，也可以節(jié)省投遞成本，并且基本可以完全使用以前的手持終端抄表系統(tǒng)而不需改造。目前這種方式在國外已經(jīng)有大規(guī)模的應(yīng)用，日本的自來水公司很多都已經(jīng)采用了這種方法。國內(nèi)也有部分城市開始使用便攜式微型打印機來打印繳費通知單，如杭州燃?xì)夤?、寧波自來水公司，都取得了不錯的效果。在微型打印機種多分類中微型針式打印機在打印機歷史的很長一段時間上曾經(jīng)占有著重要的地位，國內(nèi)很早就有用Epson打印頭（打印機芯）生產(chǎn)的產(chǎn)品。針打有個好處就是打印的單據(jù)可以長時間保存，當(dāng)然，你選購的色帶上的油墨必須質(zhì)量好，所以很多便利店中所用的微打都是針打，并且因為針式打印頭控制簡單，可以采用比較便宜的控制板方案來生產(chǎn)，所以比較便宜。但是針打也有很多缺點：噪音大，打印速度慢、打印頭損耗快，需要經(jīng)常更換色帶，因為其原理的關(guān)系，這些是不可克服的。而單片機因為簡單實用、高可靠性、良好的性能價格比以及體積小等優(yōu)點在微型打印機中也應(yīng)用得十分廣泛，例如TP系列、UP系列打印機等，對它們的控制技術(shù)也較為成熟。但是近年來隨著通用打印機的廣泛使用，微型打印機的缺點也日益明顯：一是通用性及互換性不強；二是打印輸出文檔的幅面過小，不便于裝訂及存檔。而通用打印機都配有國際標(biāo)準(zhǔn)并行接口(CENTRONICS)和串行接口(RS232／422)，紙張大小可任意選擇。這些特點是微型打印機所無法抗衡的。因此在越來越多的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中逐漸趨向于使用通用打印機作為打印輸出設(shè)備。隨著信息化、電算化的發(fā)展，隨著各個行業(yè)市場競爭的加劇，基于單片機的微型打印機的應(yīng)用領(lǐng)域和用戶規(guī)模會逐漸擴大。1.3設(shè)計的研究方法收集整理大量與設(shè)計有關(guān)的文獻資料進行閱讀，進一步學(xué)習(xí)MCS-51單片機的工作原理及應(yīng)用實例，了解針式微型打印機的基本技術(shù)指標(biāo)、主要技術(shù)元件、模塊功能電路、接口實現(xiàn)方法等。通過學(xué)習(xí)成型的相關(guān)設(shè)計，提出控制系統(tǒng)初步的實現(xiàn)方法，根據(jù)要求選擇合適的元器件，設(shè)計模塊電路，編寫控制程序。逐步完成系統(tǒng)設(shè)計的同時，檢查接口控制系統(tǒng)，完善并實現(xiàn)控制。1.4設(shè)計的研究內(nèi)容該設(shè)計為基于單片機的接口控制，從單片機出發(fā)，執(zhí)行程序存貯器中的程序，控制電機帶動滑槽輪及蝸桿轉(zhuǎn)動，使打印機的機頭滑架左右移動，從而不斷改變同一點行上的打點位置。蝸桿的轉(zhuǎn)動一方面通過凸輪帶動走紙機構(gòu)實行走紙，另一方面驅(qū)動色帶移動。電機轉(zhuǎn)動時感應(yīng)線圈有一個正弦信號，經(jīng)過整形電路后成為方波，此方波輸入到單片機中，經(jīng)過MCS-51相應(yīng)的指令檢測此方波的變化時刻（從上升沿變到下降沿或者從下降沿變到上升沿時刻），在方波變化時刻使打印機的相應(yīng)打針進行沖打，完成打印任務(wù)。接口部分采用串口模式， 通過MC1489進行RS-232C到TTL的電平轉(zhuǎn)換。論文主要從系統(tǒng)整體構(gòu)成、系統(tǒng)硬件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計三個方面對該控制系統(tǒng)進行論述。第2章微型打印機接口概述本章主要介紹微型打印機接口部分的系統(tǒng)構(gòu)成，分別從XLF微型打印機、接口模式、接口信號、接口控制原理、接口控制步驟、關(guān)鍵元件的選擇及設(shè)計幾個方面闡述微型打印機的接口部分。2.1XLF微型打印機簡介XLF是嵌入儀器面板上的漢字微型打印機，分16行和24行兩種型號，打印頭采用EPSON公司M-150Ⅱ和M-160。字形為5*7點陣字符和11*14點陣漢字，速度1行/秒，平均無故障行數(shù)(MCBF)是5*105行，采用單一電源5V。具有串行/并行打印接口，接口信號均為TTL電平；打印命令與EPSON-80寬行打印機兼容，可以打印漢字、ASCII碼、曲線、圖形、點陣等，漢字庫可自行編制固化以適應(yīng)具體應(yīng)用要求。另外該微型打印機還有打印時通電，不打印時斷電的功能，因為通常打印時間為整機運行時間的幾十~幾千分之一，增加此控制可以降低功耗和延長打印機使用壽命。XLF微型打印機電路原理圖如圖2-1所示。圖2-1XLF微型打印機電路原理圖接口引線1~13線為并行接口信號線。12、13、15、16線為串行接口信號線。14線為控制線，控制打印機電源的開啟與關(guān)閉，當(dāng)14線置1時，接通繼電器J，開啟打印機電源，當(dāng)14線為0時，繼電器斷開，關(guān)閉打印機電源。使用時可將14線接于應(yīng)用系統(tǒng)的某一輸出口線(如8031的P1.0)，通過此口線的輸出信號完成打印機電源的通斷控制。控制14線時應(yīng)注意，因為繼電器動作較慢，當(dāng)14線置為1之后，要延時10ms左右，以保證電源穩(wěn)定地到打印機上，從而確保打印工作正確。如果不用此控制功能，可將14線與+5V短接。L為電源指示燈，打印機通電時亮，斷電時滅。開關(guān)①K1為自檢鍵。將打印機裝好之后，可打印出所有的ASCII碼，所有的漢字及其對應(yīng)的代碼。ASCII碼20H~7FH如表2-1，漢字代碼80H~FFH如表2-2。表2-1ASCII表漢字(80H~FFH)可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)需要自行設(shè)計固化到字庫中，漢字采用點陣11*14規(guī)格，1個漢字需用22個字節(jié)存放點陣數(shù)據(jù)，上下各1個字節(jié)。打印漢字時，只需利用漢字代碼，如同打印ASCII碼字符一樣。表2-2漢字代碼表②K2為走紙鍵。按下K2鍵，打印紙上移可將打印紙裝入打印機中。③K3-1為串、并轉(zhuǎn)換開關(guān)。開關(guān)處于OFF狀態(tài)時，打印機并行接口有效，處于ON狀態(tài)時，串行接口有效。K3-2，K3-3，K3-4為串行接口方式下比特率設(shè)置開關(guān)，對應(yīng)關(guān)系如表2-3所示。表2-3波特率設(shè)置(1=ON，0=OFF)2.2接口方式及其信號基于單片機的微型打印機的接口可分為并行和串行兩種連接方式，而該設(shè)計采用串行接入方式。串行接口中，開關(guān)K3-1置于ON，則打印機串行口工作有效。接口引出線為12、13、15、16共4條。串行數(shù)據(jù)要求為：具有一位起始位，8位數(shù)據(jù)位，一位停止位。停止位后打印機置BUSY線為忙即高電平狀態(tài)，打印機取走數(shù)據(jù)并處理完之后，再將BUSY置為閑即低電平狀態(tài)。這很類似于并行口的工作時序，只不過并行口以并行方式傳送8位數(shù)據(jù)字節(jié)，而串行口則以串行方式傳送8位數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)8051與XLF串行口接口時，必須考慮電平匹配的問題。因為打印機串行口為TTL電平，如果8051采用EIARS-232C接口，則應(yīng)經(jīng)1489轉(zhuǎn)換之后接到打印機一側(cè)，否則可直接將8051的TXD與XLF的RXD相接，不過連接距離應(yīng)很短。2.3接口控制原理MCS-51執(zhí)行程序存貯器中的程序，控制電機帶動滑槽輪及蝸桿轉(zhuǎn)動，使打印機的機頭滑架左右移動，從而不斷改變同一點行上的打點位置。蝸桿的轉(zhuǎn)動一方面通過凸輪帶動走紙機構(gòu)實行走紙，另一方面驅(qū)動色帶移動。電機轉(zhuǎn)動時感應(yīng)線圈有一個正弦信號，經(jīng)過整形電路后成為方波，此方波輸入到單片機中，經(jīng)過MCS-51相應(yīng)的指令檢測此方波的變化時刻（從上升沿變到下降沿或者從下降沿變到上升沿時刻），在方波變化時刻使打印機的相應(yīng)打針進行沖打，完成打印任務(wù)。同時由這個方波的變化確保各打印點之間的距離相等。當(dāng)機頭滑架到達最左邊時，磁鐵使干簧管閉合，這時單片機送出一負(fù)脈沖作為行同步信號，使每行打印時在最左端對齊。2.4XLF微型打印機控制命令XLF微型打印機具有EPSON-80寬行打印機兼容的打印控制命令，下面僅介紹常用的幾個，如表2-4所示。表2-4XLF微型打印機命令第3章接口硬件設(shè)計本章主要介紹微型打印機接口控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，從MCS-51單片機的硬件組成、微型打印機模塊的設(shè)計、串行通信接口的設(shè)計等幾個方面分別對接口的硬件部分進行簡要清晰的闡述?；贛CS-51單片機的XLF微型打印機接口控制系統(tǒng)的設(shè)計以接口為核心，包括單片機、接口系統(tǒng)、微型打印機三大主要模塊構(gòu)成。3.1MCS-51單片機模塊MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。3.1.1基本特性·8位CPU·片內(nèi)振蕩器·4k字節(jié)ROM·128字節(jié)RAM·21個特殊功能寄存器·32根I/O線·可尋址的64k字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存貯空間·2個16位定時器、計數(shù)器中斷結(jié)構(gòu)：具有二個優(yōu)先級、五個中斷源一個全雙口串行口位尋址（即可尋找某位的內(nèi)容）功能，適于按位進行邏輯運算的位處理器?！こ?28字節(jié)RAM、4k字節(jié)ROM和中斷、串行口及定時器模塊外，還有4組I/O口P0～P3，余下的就是CPU的全部組成。把4kROM換為EPROM就是8751的結(jié)構(gòu)，如去掉ROM/EPROM部分即為8031，如果將ROM置換為Flash存貯器或EEPROM，或再省去某些I/O，即可得到51系列的派生品種，如89C51、AT89C2051等單片機。單片機各部分是通過內(nèi)部的總線有機地連接起來的。其基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1。圖3-18051系列單片機的基本組成結(jié)構(gòu)3.1.2外部引腳8051采用雙列直插式40引腳封裝，圖3-2(a)為引腳圖，圖3-2(b)為邏輯符號圖，各引腳功能如下。電源和晶振Vcc：工作電源輸入，運行和程序檢驗時接+5V；Vss：地；XTAL1：輸入到振蕩器的反相放大器；XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。I/O口4個(共4*8=32根)P0：8位漏極開路的雙向I/O口；P1、P2、P3：8位準(zhǔn)雙向的I/O口。控制線(共4根)輸入RST：復(fù)位輸入，高電平有效。在振蕩器起振后，RST引腳上維持兩個機器周期以上的高電平，使單片機可靠復(fù)位，RST引腳電平變低，復(fù)位結(jié)束。EA/Vpp：片外程序存儲器訪問允許輸入信號，低電平有效。第二功能為在編程時，其上施加編程電壓(僅對EPROM型單片機有效)。輸入/輸出ALE/PROG:地址鎖存允許輸出信號。第二功能為在編程時輸入編程電脈沖。輸出PSEN：片外程序存儲器選通信號輸出，低電平有效。圖3-2MCS-51引腳及邏輯符號圖3.1.3最小系統(tǒng)單片機的最小系統(tǒng)包括電源、復(fù)位、晶振、串口電路。當(dāng)8051與XLF串行口接口時，必須考慮電平匹配的問題。因為打印機串行口為TTL電平，如果8051采用EIARS-232C接口，則應(yīng)經(jīng)MC1489轉(zhuǎn)換之后接到打印機一側(cè)，否則可直接將8051的TXD與XLF的RXD相接，不過連接距離應(yīng)很短。3.2微型打印機模塊電路構(gòu)成微型打印機的機械部分是執(zhí)行機構(gòu)，而機械部分動作的完成則是由電路來控制的。微型打印機的電路組成一般分為4個部分，即：控制電路，驅(qū)動電路，接口電路和電源電路等，如圖3-3所示?？刂齐娐稢PU及相應(yīng)外圍電路構(gòu)成，是整個打印機的控制中心，驅(qū)動電路受控制電路控制，直接與打印機相接，驅(qū)動打印頭針及有關(guān)電機的動作，完成字符圖形的打?。唤涌陔娐肥谴蛴C與主機通訊的通道，主機發(fā)送的命令和數(shù)據(jù)均經(jīng)接口電路送達打印機的控制中心。電源電路則給整個打印機提供各種規(guī)格的電壓，是寬行打印機不可缺少的部分，而微型打印機通常省去此部分，與主機共用電源。圖3-3微型打印機構(gòu)成原理圖3.3串行接口模塊設(shè)計隨著微機特別是單片機的發(fā)展，其應(yīng)用已從單機逐漸轉(zhuǎn)向多機或聯(lián)網(wǎng)，而多機應(yīng)用的關(guān)鍵又在于微機之間的相互通訊，互傳數(shù)據(jù)信息。3.3.1串行通信技術(shù)使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。串行通信是指計算機主機與外設(shè)之間以及主機系統(tǒng)與主機系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。使用串口通信時，發(fā)送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位的傳送的，每一位為1或者為0。串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類。同步通信是按照軟件識別同步字符來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，異步通信是一種利用字符的再同步技術(shù)的通信方式。同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀不同，通常含有若干個數(shù)據(jù)字符。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符（CRC）組成。其中同步字符位于幀開頭，用于確認(rèn)數(shù)據(jù)字符的開始。數(shù)據(jù)字符在同步字符之后，個數(shù)沒有限制，由所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊長度來決定；校驗字符有1到2個，用于接收端對接收到的字符序列進行正確性的校驗。同步通信的缺點是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴(yán)格的同步。異步通信中，在異步通行中有兩個比較重要的指標(biāo)：字符幀格式和波特率。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送，通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收。發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，互不同步。接收端檢測到傳輸線上發(fā)送過來的低電平邏輯"0"（即字符幀起始位）時，確定發(fā)送端已開始發(fā)送數(shù)據(jù)，每當(dāng)接收端收到字符幀中的停止位時，就知道一幀字符已經(jīng)發(fā)送完畢。3.3.2串行接口電路目前，串行接口電路芯片種類和型號繁多，能夠完成異步通訊的硬件電路為UART，即通用異步接收器/發(fā)送器；能夠完成同步通訊的硬件電路稱為USRT；既能異步又能同步通訊的硬件電路稱為USART。從本質(zhì)上講，所有的串行接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式與CPU接口，而以串行數(shù)據(jù)形式與外部邏輯接口它們的基本功能是從外部邏輯接受串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后傳送給CPU；或者從CPU接受并行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變成串行數(shù)據(jù)后輸出給外部邏輯。圖3-4和圖3-5分別給出了UART電路中發(fā)送和接受數(shù)據(jù)操作的情況。從圖3-4和圖3-5可以看出，串行通訊接口電路至少包括一個接受器和一個發(fā)送器，而接收器和發(fā)送器都分別包括一個數(shù)據(jù)寄存器和一個移位寄存器，以便實現(xiàn)CPU輸出→并行→串行→發(fā)送或接受→串行→并行→CPU輸入操作。圖3-4UART發(fā)送操作圖3-5UART接受操作3.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)在計算機測控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通訊主要采用異步串行通訊方式。在設(shè)計通訊接口時，必須根據(jù)需要選擇接口，并考慮傳輸介質(zhì)、電平轉(zhuǎn)換等問題。異步串行通訊接口有三類：·RS-232C(RS-232A，RS-232B)·RS-449，RS-422，RS-423和RS-485·20mA電流環(huán)該設(shè)計中8051采用EIARS-232C接口，則應(yīng)經(jīng)1489轉(zhuǎn)換之后接到打印機一側(cè)。EIARS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，也是目前最常用的標(biāo)準(zhǔn)，用來實現(xiàn)計算機與計算機之間、計算機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊。RS-232C串行接口總線適用于，設(shè)備之間的通訊距離不大于15m，傳輸速率最大為20KB/s。RS-232C是OSI基本參考模型物理層部分的規(guī)格，它決定了連接器形狀等物理特性、以0和1表示的電氣特性及表示信號意義的邏輯特性。采用負(fù)邏輯，即：邏輯“1”：-5V~-15V邏輯“0”：+5V~+15V3.4MC1489模塊EIARS-232C是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同XLF微型打印機的TTL器件連接，必須在EIARS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關(guān)系的變換。實現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC1489可實現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。因此，RS-232C所有的輸出、輸入信號都要分別經(jīng)過MC1498轉(zhuǎn)換器，進行電平轉(zhuǎn)換后才能送到XLF微型打印機上去或從XLF微型打印機上送進來。其引腳排列如圖3-6所示：圖3-6MC1489引腳排列3.5接口電平轉(zhuǎn)換電路RS-232C規(guī)定了自己的電氣標(biāo)準(zhǔn)，而此標(biāo)準(zhǔn)并不能滿足TTL電平傳送要求，因此當(dāng)RS-232C電平與TTL電平接口時，必須進行電平轉(zhuǎn)換。目前RS-232C與TTL的電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳輸線驅(qū)動器MC1489和傳輸線接受器MC1489。其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實現(xiàn)正負(fù)邏輯電平的轉(zhuǎn)換。MC1489內(nèi)部有四個反相器，輸入為RS-232C電平，輸出為TTL電平，供電電壓為+5V，MC1489中每一個反相器都有一個控制端，高電平有效，可作為RS-232C操作的控制端。TTL與RS-232C的電平接口如圖3-7所示：圖3-7RS-232C接口電平轉(zhuǎn)換電路3.6RS-232C接口最大傳輸距離說明在實際使用中，最大距離其實遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過50英尺。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在碼元畸變小于4%的情況下，最大傳輸距離為50英尺。接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性中規(guī)定，接口驅(qū)動器的負(fù)載電容(傳輸介質(zhì)電容與接收器輸入電容之和)應(yīng)小于2500pF，如果按普通的非屏蔽多芯電纜每英尺的電容值為40~50pF來計算，傳輸電纜長度應(yīng)為L=2500/50=50英尺=15.24米當(dāng)驅(qū)動器的負(fù)載電容大于2500pF時，碼元畸變就要超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4%允許值，而在大多數(shù)應(yīng)用場合，約為99%的用戶是按碼元畸變10~20%的范圍工作的，顯而易見，這種情況下的傳輸距離便會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過50英尺。因此，RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4%的碼元畸變是很保守的。美國DEC公司雖然規(guī)定了RS-232C傳輸特性的碼元畸變是10%，但還是認(rèn)為是十分保守的。圖3-8為DEC公司的實驗結(jié)果：圖3-8DEC公司的實驗結(jié)果圖中1號電纜為帶屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723,內(nèi)有三對雙紐線，每對由22#AWG(美國線規(guī))組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號電纜為不帶屏蔽的電纜，型號為DECP.NO.9105856-04，是22#AWG的四芯電纜。第4章接口軟件設(shè)計4.1主程序流程構(gòu)成整個控制系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)是各個功能模塊的硬件設(shè)計，而各個功能模塊需要有軟件程序的控制才能完成自身的功能并進行協(xié)調(diào)的工作。由于本系統(tǒng)功能較多，所以軟件設(shè)計比較復(fù)雜。為使程序清晰、明了、更便于修改和維護，接口系統(tǒng)軟件采用模塊式結(jié)構(gòu)，選用了C語言進行設(shè)計。系統(tǒng)控制軟件主要包括：主程序、打印機是否在線的子程序、判斷是何種機型的子程序、判斷滑架到達最左端的子程序、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4-1所示：圖4-1接口主程序流程圖4.2接口控制系統(tǒng)源程序串口數(shù)據(jù)由8051的TXD端發(fā)向微型打印機的RXD端，聯(lián)絡(luò)信號BUSY則接至P1.0口線，BUSY高電平表示打印機忙，不能接受數(shù)據(jù)，BUSY低電平表示打印機閑可接受來自主計算機的打印數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)傳遞正確還必須發(fā)送與接收的波特率一致。4.2.1函數(shù)的聲明#include"stdio.h"#include"absacc.h"#include"reg51.h"4.2.2LCD管腳接口聲明sbitSTB=P3^0;//輸出,數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖上升沿時讀入數(shù)據(jù)。sbitBUSY=P3^1;//輸入,"高"表示打印機正"忙"，不能接收數(shù)據(jù)。sbitACK=P3^2;//輸入,應(yīng)答脈沖"低"電平表示數(shù)據(jù)已被接收而且已準(zhǔn)備好接收下一個數(shù)據(jù)。sbitERR=P3^3;//輸入,經(jīng)電阻上拉"高"電平，表示打印機無故障。sbitSEL=P3^4;//輸入,經(jīng)電阻上拉"高"電平，表示打印機在線。4.2.3命令字的定義#defineprinter_init()SEND_2BYTE(0x1B,0x40)//初始化打印機#defineenter_hangzimode()SEND_2BYTE(0x1C,0x26)//進入漢字打印命令：0x1C-0x26#defineexit_hangzimode()SEND_2BYTE(0x1C,0x2E)//退出漢字打印命令：0x1C-0x2E#definesetting_LARGEhz()SEND_2BYTE(0x1C,0x0E)//打印的漢字將在橫向放大一倍，縱向不改變。#definecancel_LARGEhz()SEND_2BYTE(0x1C,0x14)//取消漢字倍寬打印#defineselect_muster1()SEND_2BYTE(0x1B,0x36)//選擇字符集1：#defineselect_muster2()SEND_2BYTE(0x1B-0x37)//選擇字符集2：#definechange_row()SEND_BYTE(0x0A)//換行：#definechange_page()SEND_BYTE(0xOC)//換頁：#definemade_CZtable()SEND_BYTE(0x0B)//執(zhí)行垂直造表：0x0B#definemade_SPtable()SEND_BYTE(0x09)//執(zhí)行水平造表：0x0B#definesetting_rowLG()SEND_BYTE(0x0E)//一行內(nèi)倍寬度打印：0x0E#definecancel_rowLG()SEND_BYTE(0x14)//撤除一行內(nèi)倍寬度打?。?x14#definerenew_char_set()SEND_2BYTE(0x1B,0x3A)//恢復(fù)字符集中的字符：0x1B-0x3A。#defineenter()SEND_BYTE(0x0D)//回車：0x0D#definedelete_row()SEND_BYTE(0x18)//刪除一行：0x18#definedelete_byte()SEND_BYTE(0x7F)//刪除一字節(jié)：0x7F#defineexecute_NULL()SEND_BYTE(00)//(4)空：00//設(shè)置漢字點陣打印規(guī)格(16×16點陣)：0x1C-0x69-n//設(shè)定漢字點陣：n=0，16×16點陣//n=1，8×16點陣//n=2，16×8點陣//n=3，8×8點陣#definesetting_HZmode(n)SEND_2BYTE(0x1C,0x69);SEND_BYTE(n)//執(zhí)行n點行走紙：0x1B-0x4A-n。向前走n點行，n的值是1-255范圍內(nèi)。#definegoahead_nrow(n)SEND_2BYTE(0x1B,0x4A);SEND_BYTE(n)//設(shè)置n點行間距：0x1B-0x31-n。n的值是0-255之間，//在使用ESC/K命令打印點陣圖形時，通常設(shè)置n=0。文本打印時通常設(shè)置n=3。#definesetting_rowgap(n)SEND_2BYTE(0x1B,0x31);SEND_BYTE(n)////函數(shù)名稱：SEND_BYTE//入口參數(shù)：ndata//函數(shù)功能：送出1BYTE數(shù)據(jù)//voidSEND_BYTE(unsignedcharndata){STB=1;while(BUSY);DATA_OUT=ndata;STB=0;STB=1;}////函數(shù)名稱：SEND_2BYTE//入口參數(shù)：ndata1,ndata2//函數(shù)功能：送出1BYTE數(shù)據(jù)//voidSEND_2BYTE(unsignedcharndata1,ndata2){SEND_BYTE(ndata1);SEND_BYTE(ndata2);}////函數(shù)名稱：SEND_nBYTE//入口參數(shù)：ndata//函數(shù)功能：送出1BYTE數(shù)據(jù)//voidSEND_nBYTE(unsignedcharn,unsignedchar*ndata){while(n--){SEND_BYTE(*ndata++);}}////函數(shù)名稱：main//函數(shù)功能：主函數(shù)//main(){unsignedcharndata[]="IloveDPJ";check_ERR();//檢查打印機是否出錯check_online();//檢查打印機是否在線while(printer_ERR==0&&printer_online);printer_init();//初始化打印機SEND_nBYTE(11,ndata);SEND_2BYTE(0x0D,0x0D);}第5章全文總結(jié)本設(shè)計以接口的控制系統(tǒng)為中心，圍繞MCS-51單片機到XLF微型打印機的串口連接展開論述，研究并解決相關(guān)的技術(shù)難題，設(shè)計并完成指定的工作項目。該設(shè)計中，從硬件電路到軟件程序，逐步彌補之間的不足，最終完善各自的結(jié)構(gòu)，從而完成了整個設(shè)計方案的研究與測試。該接口控制系統(tǒng)突出了從MCS-51單片機的RS-232C電平到XLF微型打印機的TTL電平的轉(zhuǎn)換，著重的討論MC1489的引腳排列、硬件參數(shù)、控制命令等技術(shù)指標(biāo)。同時，也給出了RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)的各項技術(shù)參數(shù)，以便于讀者清楚地了解其在接口控制系統(tǒng)中的作用及地位。在整個設(shè)計過程中，也遇到了一些棘手的問題，如：MCS-51單片機到XLF微型打印機串口連接時的電平轉(zhuǎn)換；如何方便快捷、高效率的實現(xiàn)XLF微型打印機針頭的沖打等。經(jīng)過查閱相關(guān)的文獻資料、技術(shù)參數(shù)，請教指導(dǎo)老師，最終解決存在的問題，并完善了設(shè)計中的不足。參考文獻[1]張毅坤,陳善久,裘雪紅.單片微型計算機原理及應(yīng)用西安電子科技大學(xué)出版社[2]周荷琴,吳秀清.微型計算機原理與接口技術(shù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社[3]潭浩強.C程序設(shè)計清華大學(xué)出版社[4]