單片機在微型打印機中的應用

1　引　言
　　
　　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點,已經在各個技術領域得到了迅猛發展。本文著重介紹89C52對并行接口的微型打印機的控制,以便更好地了解和掌握單片機對外部接口的一般和一些特殊功能的應用。

2　控制打印原理
　　
　　89C52單片機執行程序存貯器中的程序,控制電機帶動滑槽輪及蝸桿轉動［1］,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。蝸桿的轉動一方面通過凸輪帶動走紙機構實行走紙,另一方面驅動色帶移動。電機轉動時感應線圈有一個3 V的正弦信號,經過整形電路后成為方波,此方波輸入到89C52,經過89C52相應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打針進行沖打,完成打印任務,同時由這個方波的變化確保各打印點之間的距離相等。當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脈沖作為行同步信號,使每行打印時在最左端對齊。

3　硬件組成

3．1　驅動電路
　　
　　用89C52的P1口的P10～P14分別控制打印機的電機及打印針頭,P3．3控制干簧繼電開關,當滑架到達最左端時,電機每轉一圈,干簧繼電開關閉合一次,P3．3就接地一次發出一負脈沖作為同步信號,以保證打印時每行在最左端對齊。在以前眾多微型打印機中,由于應用三極管的拉電流,當單片機上電復位時P1口的初始狀態為輸入方式,所以P10～P17均為高電平,如果沒有一個非門［2］,則單片機上電復位時就會使組成功率放大器（由2個NPN管構成）的三極管導通,從而使電機轉動和4個打針同時通電,這是不允許的。在這里使用灌電流足以驅動電機和打針,故不需非門,如圖1所示。
　　
　　電機轉動時,感應線圈輸出幅值為3 V的正弦波,經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,以確保打印點之間距離相等。4只打針循環同步情況如圖2所示。由圖2可知：A,C打針是在方波下降到來時刻沖打,B,D打針在方波上升到來時沖打。
　　
　　4只打針A,B,C,D在滑架上從左到右水平安裝,間隔24個點位。在打印每行96個點時,他們同時移動。次序依次通電激勵,每打1點,滑架右移1／4點位,4只打針打完正好移動1個點位。沖打1點行,滑架連續移動24點位。沖打順序如圖3所示。

　　打印機工作時的程序如下：

3．2　基本系統
　　
　　由于微型打印機的打印緩沖區一次可快速裝入240個代碼,如全部為漢字,則要占用RAM為240×32＝7 650個字節,顯然89C52內的256 B［3］RAM明顯不夠,所以要外掛1片數據存貯器（這里用的是6116）才能滿足要求。基于這些,他的基本系統由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）,數據存貯器（6116）構成,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。同時外接的27C040的地址線A0～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。而數據存貯器（6116）片選端CE是由89C52的P2．7控制的,當P2．7＝0時則選中6116,此時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口變為輸入方式,在RD為低電平時,選通6116,此時6116中相應的數據出現在P0口,再由CPU讀入累加器A中。若是寫,則P0口為輸出,當為低電平時,將累加器A中出現在P0口上的數據寫入6116。

3．3　89C52對打印機聯絡信號的控制

3．3．1　打印機的聯絡信號
　　打印機的聯絡信號有,BUSY。
　　：數據選通觸發脈沖,輸入。此信號上升沿時數據線上8位數據被打印機讀入機內鎖存。
　　：回答脈沖,輸出。當其為“低”電平時表示數據已被接收而且打印機準備好接收下一個數據。
　　BUSY：“忙”信號,為狀態輸出線,當打印機在打印字符、執行命令期間BUSY＝1,表示打印機處于“忙”狀態,這時打印機通知主機,他處于“忙”之中而不能接收數據,此時主機不能使用信號向打印機送入新的數據字節。當打印機打完一個字符后,BUSY＝0,同時他產生信號通知主機,準備接收下一個數據,當主機接收到BUSY＝0時,主機向打印接口輸出1 B到D0～D7,并發出低電平信號,當打印機收到STB低電平信號后,單片機在其上升沿時讀入數據。其時序圖［4］如圖5所示。

3．3．2　89C52對聯絡信號實施控制的電路電路圖如圖6所示。
　　
　　上電復位時D觸發器（U1）的Q輸出端為1,無論P3．0為何值,經過“或”門（6）后,BUSY＝1,不接收數據。

　　當89C52的P2．7＝0時,即有6116（數據存貯器）的CE為低電平,表示選中了6116,由圖3可知當P2．7＝0時,經過反相器（3）再經過“或”門（8）,此時無論P3.7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據與數據存貯器的數據分別進行傳輸與接收而不至發生混亂。從上面的分析,當P2．7＝0時,表示選中了6116,而沒有選中74ALS374,此時主機不應有數據送入打印機,即有BUSY=`,=1,下面來看是否滿足這點：當P2．7＝0時,經過反相器（3）一路經D觸發器（U2）的Q輸出為1即=1,另一路經過“或”門（8）,這時無論P3．7為何值,輸出總為1,再經D觸發器（U1）的Q輸出也為1,經“或”門（6）后,BUSY＝1,顯然滿足要求。

　　當P2．7＝1時,通過“非”門（3）后變為0,若此時單片機準備讀取數據（即P3．7＝0）,他們經過“或”門（8）后,一路到74ALS374的片選端（CE）,一路到D觸發器（U1）的清除端,使D觸發器的Q輸出端為0,即有74ALS374（CLK）為0,表示74ALS374的D0-D7端已有數據（同時,即P3.5=1,,這樣通過檢測單片機的P3．5就可知道是否有數據輸入）,此時若89C52的P3．0＝0,經過“或”門（6）后輸出為0,即BUSY＝0,又由于P2．7經過“非”門（3）后為0,他輸出到D觸發器（U2）的D端,當P3.6（）從低電平變為高電平時使D觸發器（U2）的Q輸出端為0即＝0,這時當主機發出脈沖時,在脈沖上升沿到來時打印機開始從74ALS374中讀入數據。
4　軟件設計
　　
　　系統控制軟件主要包括：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、讀取數據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,在此不再詳細介紹。