51單片機(jī)在微型打印機(jī)中的應(yīng)用

1　引　言
　　
　　由于單片機(jī)具有簡單實(shí)用、高可靠性、良好的性能價格比以及體積小等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在各個技術(shù)領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展。本文著重介紹89C52對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)帶動滑槽輪及蝸桿轉(zhuǎn)動［1］,使打印機(jī)的機(jī)頭滑架左右移動,從而不斷改變同一點(diǎn)行上的打點(diǎn)位置。蝸桿的轉(zhuǎn)動一方面通過凸輪帶動走紙機(jī)構(gòu)實(shí)行走紙,另一方面驅(qū)動色帶移動。電機(jī)轉(zhuǎn)動時感應(yīng)線圈有一個3 V的正弦信號,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(jī)的相應(yīng)打針進(jìn)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(diǎn)之間的距離相等。當(dāng)機(jī)頭滑架到達(dá)最左邊時,磁鐵使干簧管閉合,這時單片機(jī)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。

3　硬件組成

3．1　驅(qū)動電路
　　
　　用89C52的P1口的P10～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)最左端時,電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈,干簧繼電開關(guān)閉合一次,P3．3就接地一次發(fā)出一負(fù)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(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,如果沒有一個非門［2］,則單片機(jī)上電復(fù)位時就會使組成功率放大器（由2個NPN管構(gòu)成）的三極管導(dǎo)通,從而使電機(jī)轉(zhuǎn)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(qū)動電機(jī)和打針,故不需非門,如圖1所示。
　　
　　電機(jī)轉(zhuǎn)動時,感應(yīng)線圈輸出幅值為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(diǎn)位。在打印每行96個點(diǎn)時,他們同時移動。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1個點(diǎn)位。沖打1點(diǎn)行,滑架連續(xù)移動24點(diǎn)位。沖打順序如圖3所示。

　　打印機(jī)工作時的程序如下：

3．2　基本系統(tǒng)
　　
　　由于微型打印機(jī)的打印緩沖區(qū)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(jié),顯然89C52內(nèi)的256 B［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(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?yōu)檩斎敕绞?在RD為低電平時,選通6116,此時6116中相應(yīng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在P0口,再由CPU讀入累加器A中。若是寫,則P0口為輸出,當(dāng)為低電平時,將累加器A中出現(xiàn)在P0口上的數(shù)據(jù)寫入6116。

3．3　89C52對打印機(jī)聯(lián)絡(luò)信號的控制

3．3．1　打印機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號
　　打印機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號有,BUSY。
　?。簲?shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖,輸入。此信號上升沿時數(shù)據(jù)線上8位數(shù)據(jù)被打印機(jī)讀入機(jī)內(nèi)鎖存。
　?。夯卮鹈}沖,輸出。當(dāng)其為“低”電平時表示數(shù)據(jù)已被接收而且打印機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個數(shù)據(jù)。
　　BUSY：“忙”信號,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),此時主機(jī)不能使用信號向打印機(jī)送入新的數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)打印機(jī)打完一個字符后,BUSY＝0,同時他產(chǎn)生信號通知主機(jī),準(zhǔn)備接收下一個數(shù)據(jù),當(dāng)主機(jī)接收到BUSY＝0時,主機(jī)向打印接口輸出1 B到D0～D7,并發(fā)出低電平信號,當(dāng)打印機(jī)收到STB低電平信號后,單片機(jī)在其上升沿時讀入數(shù)據(jù)。其時序圖［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(fù)位時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,即有6116（數(shù)據(jù)存貯器）的CE為低電平,表示選中了6116,由圖3可知當(dāng)P2．7＝0時,經(jīng)過反相器（3）再經(jīng)過“或”門（8）,此時無論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,表示選中了6116,而沒有選中74ALS374,此時主機(jī)不應(yīng)有數(shù)據(jù)送入打印機(jī),即有BUSY=`,=1,下面來看是否滿足這點(diǎn)：當(dāng)P2．7＝0時,經(jīng)過反相器（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“或”門（8）,這時無論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,通過“非”門（3）后變?yōu)?,若此時單片機(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D0-D7端已有數(shù)據(jù)（同時,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）,此時若89C52的P3．0＝0,經(jīng)過“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（）從低電平變?yōu)楦唠娖綍r使D觸發(fā)器（U2）的Q輸出端為0即＝0,這時當(dāng)主機(jī)發(fā)出脈沖時,在脈沖上升沿到來時打印機(jī)開始從74ALS374中讀入數(shù)據(jù)。
4　軟件設(shè)計
　　
　　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)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7所示,其他子程序由于篇幅所限,在此不再詳細(xì)介紹。