51單片機在微型打印機中的應用

1　引　言
　　
　　由于單片機具有簡(jiǎn)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(zhù)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(dòng)滑槽輪及蝸桿轉動(dòng)［1］,使打印機的機頭滑架左右移動(dòng),從而不斷改變同一點(diǎn)行上的打點(diǎn)位置。蝸桿的轉動(dòng)一方面通過(guò)凸輪帶動(dòng)走紙機構實(shí)行走紙,另一方面驅動(dòng)色帶移動(dòng)。電機轉動(dòng)時(shí)感應線(xiàn)圈有一個(gè)3 V的正弦信號,經(jīng)過(guò)整形電路后成為方波,此方波輸入到89C52,經(jīng)過(guò)89C52相應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)刻使打印機的相應打針進(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。當機頭滑架到達最左邊時(shí),磁鐵使干簧管閉合,這時(shí)單片機送出一負脈沖作為行同步信號,使每行打印時(shí)在最左端對齊。

3　硬件組成

3．1　驅動(dòng)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(kāi)關(guān),當滑架到達最左端時(shí),電機每轉一圈,干簧繼電開(kāi)關(guān)閉合一次,P3．3就接地一次發(fā)出一負脈沖作為同步信號,以保證打印時(shí)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(shí)P1口的初始狀態(tài)為輸入方式,所以P10～P17均為高電平,如果沒(méi)有一個(gè)非門(mén)［2］,則單片機上電復位時(shí)就會(huì )使組成功率放大器（由2個(gè)NPN管構成）的三極管導通,從而使電機轉動(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動(dòng)電機和打針,故不需非門(mén),如圖1所示。
　　
　　電機轉動(dòng)時(shí),感應線(xiàn)圈輸出幅值為3 V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,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(lái)時(shí)刻沖打,B,D打針在方波上升到來(lái)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)。次序依次通電激勵,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,滑架連續移動(dòng)24點(diǎn)位。沖打順序如圖3所示。

　　打印機工作時(shí)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(gè)代碼,如全部為漢字,則要占用RAM為240×32＝7 650個(gè)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(mǎn)足要求?；谶@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(lái)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(xiàn)與地址鎖存器（74LS373）的片選線(xiàn)均直接接地。同時(shí)外接的27C040的地址線(xiàn)A0～A7由P0口通過(guò)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(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中相應的數據出現在P0口,再由CPU讀入累加器A中。若是寫(xiě),則P0口為輸出,當為低電平時(shí),將累加器A中出現在P0口上的數據寫(xiě)入6116。

3．3　89C52對打印機聯(lián)絡(luò )信號的控制

3．3．1　打印機的聯(lián)絡(luò )信號
　　打印機的聯(lián)絡(luò )信號有,BUSY。
　?。簲祿x通觸發(fā)脈沖,輸入。此信號上升沿時(shí)數據線(xiàn)上8位數據被打印機讀入機內鎖存。
　?。夯卮鹈}沖,輸出。當其為“低”電平時(shí)表示數據已被接收而且打印機準備好接收下一個(gè)數據。
　　BUSY：“忙”信號,為狀態(tài)輸出線(xiàn),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(tài),這時(shí)打印機通知主機,他處于“忙”之中而不能接收數據,此時(shí)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(gè)字符后,BUSY＝0,同時(shí)他產(chǎn)生信號通知主機,準備接收下一個(gè)數據,當主機接收到BUSY＝0時(shí),主機向打印接口輸出1 B到D0～D7,并發(fā)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(shí)讀入數據。其時(shí)序圖［4］如圖5所示。

3．3．2　89C52對聯(lián)絡(luò )信號實(shí)施控制的電路電路圖如圖6所示。
　　
　　上電復位時(shí)D觸發(fā)器（U1）的Q輸出端為1,無(wú)論P3．0為何值,經(jīng)過(guò)“或”門(mén)（6）后,BUSY＝1,不接收數據。

　　當89C52的P2．7＝0時(shí),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(shí),經(jīng)過(guò)反相器（3）再經(jīng)過(guò)“或”門(mén)（8）,此時(shí)無(wú)論P3.7為何值74ALS374的片選端CE總為高電平,即沒(méi)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(jìn)行傳輸與接收而不至發(fā)生混亂。從上面的分析,當P2．7＝0時(shí),表示選中了6116,而沒(méi)有選中74ALS374,此時(shí)主機不應有數據送入打印機,即有BUSY=`,=1,下面來(lái)看是否滿(mǎn)足這點(diǎn)：當P2．7＝0時(shí),經(jīng)過(guò)反相器（3）一路經(jīng)D觸發(fā)器（U2）的Q輸出為1即=1,另一路經(jīng)過(guò)“或”門(mén)（8）,這時(shí)無(wú)論P3．7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(mén)（6）后,BUSY＝1,顯然滿(mǎn)足要求。

　　當P2．7＝1時(shí),通過(guò)“非”門(mén)（3）后變?yōu)?,若此時(shí)單片機準備讀取數據（即P3．7＝0）,他們經(jīng)過(guò)“或”門(mén)（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D0-D7端已有數據（同時(shí),即P3.5=1,,這樣通過(guò)檢測單片機的P3．5就可知道是否有數據輸入）,此時(shí)若89C52的P3．0＝0,經(jīng)過(guò)“或”門(mén)（6）后輸出為0,即BUSY＝0,又由于P2．7經(jīng)過(guò)“非”門(mén)（3）后為0,他輸出到D觸發(fā)器（U2）的D端,當P3.6（）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＝0,這時(shí)當主機發(fā)出脈沖時(shí),在脈沖上升沿到來(lái)時(shí)打印機開(kāi)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(xiàn)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。