基于EFM32TG222微型串口打印机的设计方案.doc

基于EFM32TG222微型串口打印机的设计方案 基于EFM32TG222的串行微打模块系统主要包括MCU、字库芯片、热敏机芯（加热控制、温度检测、滚筒检测、缺纸检测、步进电机驱动）、RS232接口电路，共4个部分。其模块方案如下图所示。 　　一、系统硬件设计　　　　1．微型打印机机心　　　　LT2221打印机心是一种小型、轻便、带有一行热敏单元的行式热敏打印机心。它在POS终端、测量器械、医疗领域和数据通 　　基于EFM32TG222的串行微打模块系统主要包括MCU、字库芯片、热敏机芯（加热控制、温度检测、滚筒检测、缺纸检测、步进电机驱动）、RS232接口电路，共4个部分。其模块方案如下图所示。 　　一、系统硬件设计　　　　1．微型打印机机心　　　　LT2221打印机心是一种小型、轻便、带有一行热敏单元的行式热敏打印机心。它在POS终端、测量器械、医疗领域和数据通信等领域有广泛的应用。 　　Ll2221微型打印机机心特性如下： 　　体积小和重量轻；方便进纸；高速打印（最大打印速度：1200点行/秒）：每毫米8点的高清晰打印：打印纸宽58mm;简单的机械装置，打印头寿命长，高可靠性保证；备有打印头清理装置，打印头维护简单；兼容多种打印纸如：普通纸、高灵敏度保存纸、双色纸等等。 　　LT2221打印机芯的接口说明见附表。 　　2．打印头加热电流控制电路　　　　根据实时的需要，由控制器uo口引脚来控制打印机的电源，打印时通电，不打印时断电，因为通常打印机工作时间是整机运行时间的几十到几千分之一，增加此功能，可以降低功耗，节省能源，延长打印机的使用寿命。从热敏打印头结构原理可以看出，发热元件加热除打印数据点电平为高外，还必须将热敏头电压VP接到供电电源并且对应的STB引脚为低电平。只要任一条件不满足，就不可能给打印头加热，也就不会烧坏打印头。 　　一般电路是由主控芯片控制STB及VP电源，如果主控芯片正常工作，则可以保护打印头，但如果主控芯片本身被其他因素导致损坏，就很可能烧坏打印头。本设计中，采用了双重保护电路，STB信号由主控制芯片EFM32TG222控制，对VP的控制则采用一种独立于主控器的保护电路。热敏头加热电源控制电路见下图所示。 　 打印头的电源VP是通过开关管连接到供电电源，对开关管的控制是通过一个可重触发的单稳触发器74HCT132D进行的，当在触发器的B脚输入一个正脉冲时，触发器就会控制开关管导通一定时间，导通时间由RC值决定。这里选用合适RC值，使导通时间为l00ms，足以完成一点行数据打印，又能保证热敏头加热时间远小于1秒。开始上电时由复位信号加到触发器的复位引脚．使开关管关断。这样如果控制芯片损坏，则不可能复位后在B脚产生脉冲信号，开关管也就不可能导通。这种双重保护电路大大提高了保护打印头的可靠性，起到很好的保护效果。 　3．温度检测电路　　　　打印机打印前，处理器需检测打印头的温度，再根据厂家提供的温度-能量曲线和电压—能量因子曲线，采用查表的方法就可以确定加热时间，实现恒能星加热。 　　LT222l热敏打印头内置一个热敏电阻，其阻值随着温度变化而变化，温度越高电阻越小。通过A/D转换器采集热敏电阻两端的电压，查表即可获得热敏打印头的温度，实现对热敏打印头温度的检测，进而起到对热敏头的过热保护作用。 　　EFM32TG222含有1个8通道低功耗350μA、12位lMSPs速率的A/D转换器，可实现高速采样，实时性非常高。 　　热敏头温度检测电路见附下图。 　　4．缺纸检测电路　　　　打印机打印前，缺纸检测电路自动捡测纸张有无，出现异常（纸尽），打印中止，防止缺纸情况下进行打印，如果在缺纸的情况下一直打印，会导致热敏头损坏。缺纸检测传感器一般有两种：透射式和反射式。 　　本设计的LT2221打印头机心内缺纸检测采用的传感器为反射式光电耦合器。光电耦合器一般由两部分组成：光的发射、光的接收。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电一光一电的转换，从而起到输入、输出隔离的作用。 　　由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。缺纸检测电路如下图所示。 　　打印机工作时，如果有纸，打印纸从光电耦合器的表面通过，光电耦合器中发光二极管发出的光通过打印纸反射到光敏三极管，使光敏三极管导通，PAPER-SHORT端输出高电平信号；若无纸，光敏三极管因接收不到光而截止．PAPER-SHORT端输出低电平信号，当控制器确认纸尽时，立刻点亮缺纸指示灯，同时停止打印。 　　 　　5．滚筒打开检测电路