针式打印机系统设计【2张图/27500字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 针式打印机系统设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。43页，27500字。
任务书一份。

图纸共2张，如下所示
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针式打印机控制系统设计
目录
１绪论 5
１．１课题背景 5
１．２国内外现状及发展 6
１．３主要硬件选取 7
１．４本系统主要工作 7
２打印机系统构成 8
２．１打印机工作原理 9
２．２本系统主要电路阐述 10
２．２．１检测电路 10
２．２．２驱动电路 10
２．２．３电源电路 11
２．２．４其他部分 11
２．３特殊功能设计 11
３Ｂｏｏｔｂａｄｅｒ设计与实现 12
３．１ＢｏｏｔＩｏａｄｅｒ功能以及任务简介 12
３．２本系统对ＢｏｏｔＩｏａｄｅｒ的功能要求 13
３．３Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ软件设计 14
３．３．１ＢｏｏｔＩｏａｄｅｒ的ｓｔａｇｅｌ 14
３．３．２ＢｏｏｔＩｏａｄｅｒ的ｓｔａｇｅ２ 14
３．３．３详细设计 15
４打印机检测电路设计 18
４．１打印头温度检测电路 18
４．１．１打印头温度检测选择 18
４．１．２打印头温度检测原理 19
４．１．３热敏电阻线性化处理及误差分析 19
４．１．４根据温度的控制 20
４．２字车初始位置检测电路设计 20
４.２．１字车初始位置检测原理 20
４．２．２ＨＰ传感器的特点 21
４．３缺纸检测电路的设计 21
４．３．１缺纸检测的设计原理 21
４．４纸张倾斜检测电路 22
４．４．１纸张倾斜检测原理 23
４．４．２纸张倾斜动作过程 23
４．４．３纸张倾斜的判断过程 23
４．４．４纸张不倾斜判断过程 24
４．５送纸方式检测 24
４．５．１打印机进纸方式检测原理 24
５驱动与控制电路设计 25
５．１打印头驱动设计 25
５．１．１打印头驱动原理与特点 25
５．１．２打印头驱动电路设计 25
５．２传动机构选取 26
５．３步进电机驱动 27
５．３．１步进电机简介 27
５．３．２常用的驱动控制方法 28
５．４步进电机电流细分驱动 28
５．４．１步进电机细分驱动原理 28
５．４．２驱动控制器分析 29
５．４．３ＳＰＷＭ控制技术的原理 30
５．４．４电流追踪型四相ＰＷＭ电路构成和原理 30
５．５细分控制的硬件实现 32
５．５．１主驱动线路 32
５．５．２反馈检测比较电路 33
５．６细分控制软件实现 33
５．６．１控制器软件实现过程 33
５．６．２ＧＰＬＤ环形分配器和ＰＷＭ输出实现 34
６打印机电源设计 34
６．１打印机电源各部分设计 34
６．２交流滤波电路设计分析 35
６．３桥式整流滤波电路 35
６．５检测电路 36
结论 38
参考文献 39

摘要

随着科学技术的发展，办公设备的运行速度和处理速度越来越快。作为在专用行业中广泛使用的针式打印机的性能已经不能满足使用者的需求，过去的针式打印机的打印速度慢、噪声大、电源效率不高。为了满足当今市场上对针式打印机性能要求，就要求针式打印机生产商对其进行重新设计和开发，以提高针式打印机的打印速度、减小打印机噪声、提高电源效率，本系统就是在这样的背景下提出的。
本文在分析了国内外针式打印机发展现状和技术的基础上，针对专用客户的要求，提出设计和解决方案。本系统分为两大模块软件模块和硬件电路模块。软件模块在ＩＡＲ软件平台上开发了一个新颖的软件升级系统，该软件系统有利于提升产品性能和扩展硬件功能。硬件模块由检测电路模块、驱动模块和电源模块等组成。其中检测电路模块和驱动模块以在控制领域广泛使用的ＡＴ９ｌＳＡＭ７ＳＥ３２为主控器以及ＡＬＴＥＲＡ公司生产的可编程逻辑芯片ＭＡＸＩＩ（ＥＰＭ３１２８Ａ）为辅助电路作为开发平台。检测模块主要对打印头温度、字车位置、缺纸、纸张倾斜和送纸方式等进行电路设计和软件测试；驱动与控制模块完成了打印头驱动电路设计和步进电机驱动设计，其中步进电机采用电流细驱动方案；电源模块采用采用小型化、轻便化、高可靠、低能耗、低噪声和抗干扰等诸多优点开关电源。该开关电源采用ＦＡ５３０４ＡＰ作为开关电源的开关控制器，成了开关电源的控制电路、检测电路和滤波电路的设计。本文所涉及到的各部分都已经应用在真实产品中，经过测试和调试均达到要求，该产品从进入市场以来得到客户的好评。

关键词：针式打印机；温度检测；步进电机细分驱动；开关电源

Abstract
With the development of computer,the operating processing speed of office equipment is faster than before．As widely used in private industry，the performance of stylus printer can not meet the needs of the users．Over the past stylus printer print slow，has noisy and power efficiency is not high．The printer manufacturers have to re-design and development it in order to meet today's market demand for stylus printer performance，which has hilgh printing speed，
low printing noise and high power efficiency．By analyzing information ofthe social needs，this paper carried out asystem design for the stylus printer．
The development of stylus printer at home and abroad are analyzed．This paper proposes design and solution way to meet specific customer requirements．The system is divided into software modules and hardware circuit module．This paper develops a new software upgrade system based on IAR software platform，which helps improving product performance and expanding the hardware capabilities．Hardware module includes detection circuit module，driver module and power supply module AT91 SAM7SE32 producing by ATMEL and ALTERA programmable logic chip MAXII(EPM3 1 28A)are composed of the development platform for detection circuit module and the driver module．The detection module completed print head temperature，the word Car location，out of paper,paper feed tilt and detection．Drive and control modules completed a print head driver circuit design and stepper motor driv design，which uses current segmentation—driven stepping motor program．Power Modules ar
available in small，lightweight，high reliability,low power，low noise and anti-jamming，and many other advantages of switching power supply．The switching power supply using FA5304AP as switch controller,which complete switching power supply control circuit，detection circuit and filter circuit design
All parts involved in this paper have been used in the actual products，and satisfied the market requirements through testing and debugging．This product has been accepted by customers since it entered the market in July．
Key Words：Dot—Matrix Printer；Stepper Motors Drivers；Switching Power
设计题目针式打印机系统设计
设计内容、目标和要求
（设计内容目标和要求、设计进度等）

主要内容：
　 1 了解国内外针式打印机的发展现状和主要成果；
2 运用Auto CAD 绘制总体系统图及打印头机械图；
3 运用protel 99se绘制单片机控制电路原理图；
4 利用Keil C51或汇编编制控制程序；
5 撰写毕业论文，要求观点正确，字迹清楚、工整；
6 查阅与本课题有关的外文资料，翻译一遍5000字外文。
对学生要求：
1 具有一定的机械设计知识
2 具有很强的计算机操作技能

针式打印机系统设计

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书设计题目针式打印机系统设计设计内容、目标和要求（设计内容目标和要求、设计进度等）主要内容： 1 了解国内外针式打印机的发展现状和主要成果； 2 运用制总体系统图及打印头机械图； 3 运用 9制单片机控制电路原理图； 4 利用 51 或汇编编制控制程序； 5 撰写毕业论文，要求观点正确，字迹清楚、工整； 6 查阅与本课题有关的外文资料，翻译一遍 5000 字外文。对学生要求： 1 具有一定的机械设计知识 2 具有很强的计算机操作技能指导教师签名： 2008 年 12 月 18 日基层教学单位审核院（系）审核 #n1,n2,n3,k,r1,r2,t,w,e,p,vp,n1,n2,n3,k; r1,r2,p202,02,02; t10,w10,e10; if(0) r1*tk); r1*tk); p1=p1+p2=p2+vp1=vp1wk; vp2=vp2+wk; ap1=ap1ekwk*wk; ap2=ap2+ekwk*wk; if(0) r2*tk+ r2*tk+ p1=p1+p2=p2+vp1=vp1wk; vp2=vp2+wk; ap1=ap1ekwk*wk; ap2=ap2+ekwk*wk; /*/ m,n1,n2,n3,k1,k2,k3,r1,r2,t,w,e,p,vp,m,n1,n2,n3,k1,k2,p202,02,02; t10,w10,e10; ep,u,fp,cb,sb,ct,st,q,ev,fv,ea,tt p1-p1; p2-p2; ep=; u=; u)0) *r2=ep+ *r2= cb=t; sb=t; p1=p1+(*p2=p2+(*p1-p1; p2-p2; p1-p1; p2-p2; t ct=t; st=t; q=sb+ev=vp11-(*wfv=vp22+(*ww(sb+fv*q; *(ev*fv*q; vp1=vp1wvp2=vp2+r1*wea=ap11+www(*ea=*w(*fa=ap22+www(*fa=.0*w(*e(sb+fa*q; *(ea*fa*q; ap1=ap1wweap2=ap2wwst+r1*eww ee /*/ m,n1,n2,k1,k2,r1,r2,t,w,e,p,vp,m,n1,n2,k1,p202,02,02; t10,w10,e10; 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字车初始位置检测原理 . 22 传感器的特点 . 23 缺纸检测电路的设计 . 23 缺纸检测的设计原理 . 23 纸张倾斜检测电路 . 24 纸张倾斜检测原理 . 25 纸张倾斜动作过程 . 25 纸张倾斜的判断过程 . 25 纸张不倾斜判断过程 . 26 送纸方式检测 . 26 打印机进纸方式检测原理 . 26 驱动与控制电路设计 . 27 打印头驱动设计 . 27 打印头驱动原理与特点 . 27 打印头驱动电路设计 . 27 传动机构选取 . 28 步进电机驱动 . 29 步进电机简介 . 29 常用的驱动控制方法 . 30 步进电机电流细分驱动 . 30 步进电机细分驱动原理 . 30 驱动控制器分析 . 31 控制技术的原理 . 32 电流追踪型四相电路构成和原理 . 32 细分控制的硬件实现 . 34 主驱动线路 . 34 反馈检测比较电路 . 35 细分控制软件实现 . 35 控制器软件实现过程 . 35 环形分配器和输出实现 . 36 打印机电源设计 . 36 打印机电源各部分设计 . 36 交流滤波电路设计分析 . 37 桥式整流滤波电路 . 37 检测电路 . 38 结论 . 40 参考文献 . 41 摘要随着科学技术的发展，办公设备的运行速度和处理速度越来越快。作为在专用行业中广泛使用的针式打印机的性能已经不能满足使用者的需求，过去的针式打印机的打印速度慢、噪声大、电源效率不高。为了满足当今市场上对针式打印机性能要求，就要求针式打印机生产商对其进行重新设计和开发，以提高针式打印机的打印速度、减小打印机噪声、提高电源效率，本系统就是在这样的背景下提出的。本文在分析了国内外针式打印机发展现状和技术的基础上，针对专用客户的要求，提出设计和解决方案。本系统分为两大模块软件模块和硬件电路模块。软件模块在软件平台上开发了一个新颖的软件升级系统，该软件系统有利于提升产品性能和扩展硬件功能。硬件模块由检测电路模块、驱动模块和电源模块等组成。其中检测电路模块和驱动模块以在控制领域广泛使用的为主控器以及公司生产的可编程逻辑芯片（）为辅助电路作为开发平台。检测模块主要对打印头温度、字车位置、缺纸、纸张倾斜和送纸方式等进行电路设计和软件测试；驱动与控制模块完成了打印头驱动电路设计和步进电机驱动设计，其中步进电机采用电流细驱动方案；电源模块采用采用小型化、轻便化、高可靠、低能耗、低噪声和抗干扰等诸多优点开关电源。该开关电源采用作为开关电源的开关控制器，成了开关电源的控制电路、检测电路和滤波电路的设计。本文所涉及到的各部分都已经应用在真实产品中，经过测试和调试均达到要求，该产品从进入市场以来得到客户的好评。关键词：针式打印机；温度检测；步进电机细分驱动；开关电源 of of is As in of of is to it in to s By of at to is a AR 28A)of ar of a ar in of as ll in in by it 绪论课题背景当前是计算机高速发展的时代，随着计算机技术的发展，很多办公设备也得到不断的更新换代。在办公设备中打印机是一个不可缺少的得力助手。打印机也经历了针式打印机、喷墨式和激光式等形式的更新换代。每种形式的打印机都有其自身的优点与缺点：针式打印机速度慢、在打印过程中发出较大的噪音，但是针对复写纸打印的优点，是其他形式的打印机不可替代的特性乜。喷墨打印机噪声小，价格便宜但是在使用中需要不断的添加耗材，其综合性价比就降低很多。激光打印机是应用较多的一种，并具备很多优点，但是它仍旧不能进行多层打印。针式打印机的特点是：结构简单、技术成熟、性价比高和消耗费用低等特点口。针式打印机虽然噪声较高、分辨率较低和打印针头易损坏，但近年来由于技术的发展，较大地提高了针式打印机的打印速度、降低了打印噪声、改善了打印品质，并使针式打印机向着专用化和专业化方向发展，使其在银行存折打印、财务发票打印、记录科学数据连续打印、条形码打印、快速跳行打印和多份拷贝制作等应用领域具有其它类型打印机不可取代的功能。现在，在中国有许多行业的单据需要存档保存，针式打印机能够打印出符合规格的票据，因此它比其它形式打印机更能适合票据打印的要求。目前，中国及国际市场上对针式打印的需求容量仍然很大，众多打印机厂商在据市场已经开始进行激烈竞争，无疑会推动专用打印机技术的进一步发展，虽然通用针式打印机市场日渐缩小，但针式打印机已经走上了专业市场前台，专业市场将成为一个新的增长点。本课题是在研究国际国内打印机市场形势的基础上提出的，根据自身和行业需求致力于针式打印机的开发工作，并最终将其发展成自己的品牌。之所以选择开发针式打印机有两个主要因素：一是针式打印机特有的击打能力是其它打印机无法代替的，凭借较强的专用性，以及随着政府、行业信息化、金税、金保等工程的深化对针式打印机的需求会继续推动整个针式打印机市场的发展。在未来几年内，对针式打印机的市场发展前景，我们依然抱着乐观的态度。二是当前市场的主流是激光打印机，当前激光打印的市场被几家著名的厂商占领，由于品牌效应，新的公司要想进入这一领域的市场很难与之抗衡，所以我们定位在主流厂商不看好的领域，将自己的品牌做好，然后在有一定名望的时候进驻主流领域。国内外现状及发展当前打印机行业一直是国际上几大公司：惠普、松下和佳能等公司占领。国内的品牌有联想、长城和四通等品牌。虽然拥有自己的品牌，但是占的市场份额较小，市场一直被国外品牌占领。这与国外品牌的质量与性能息息相关，要想在主流领域发展国人自己的品牌较难立足。针式打印机具有结构简单、技术成熟、性价比高和使用成本低等优良特性，过去针式打印机噪声较高、分辨率低、打印针头易损坏畸。随着计算机技术的发展，打印机控制技术也有很大程度提升。随着技术的发展，针式打印机可以实现高速打印字符秒甚至更高；由于控制技术改进降低了打印时产生的噪声；随着计算机技术的发展，采用高性能微控制器作为针式打印机的控制器使每秒的出针频率更高从而改善了打印品质。针式打印机从爱普生年第一台问世到现在已有四十多年的历史乜，在这四十年间，技术不断革新。（）控制器发展：从作为控制器发展到现在的在速度和性能都有很大的提升，这就使打印速度和噪声处理方面有明显改善。此外针式打印机离不开门电路的配合工作，如今的门电路已不是往日所能匹敌的。（）电源发展：打印机的工作离不开电源为之提供能量，电源的好坏对打印机性能有很大的影响。电源已从传统的晶体管稳压电源发展到现今广泛使用的开关电源，开关电源具有小型化、轻便化、高可靠、低能耗、低噪声和抗干扰等诸多优点。（）检测电路：打印机要完成各项任务离不开检测电路的协同工作。随着科学技术发展，检测器件的准确性越来越高，这就为打印机性能提高做好基础。（）控制技术：打印机根据设定可以工作在不同的打印模式下，如可以工作在超高速、高速和高密等工作模式下。这是由控制器控制步进电机实现的，随着技术的发展高性能控制技术运用到打印机中使打印质量更高，如本系统所使用的步进电机细分控制就使打印机打印质量有显著提高。主要硬件选取打印机作为一个独立的工作实体需要有自己的主控单元和各种机械部件按照一定的工作机理安装构成。开发新的产品要在最短的时间内上市，并且将开发的费用和产品的成本降到最低限度，只有这样才能在市场上具有竞争力。所以本课题也离不开这一原则，即开发周期短、开发费用低。经过对各种控制器的对比，这些包括价格性能和技术支持等方面。现在市场上的微控制器主要有以下厂家、三星、周立功和等厂家，作为一个工业产品他们各有自己的优缺点。考虑到自己产品的使用环境和各厂家的技术支持微控制器选用公司的。存储器选择：目前，存储器种类较多如，和等。对于、和是并行存储的并且一般存储容量较大，由于本课题对存储器容量要求不大，并且并口有限，在考虑到成本的因素和技术支持等原因最后选取的串行存储器，这款存储器有较好的技术支持，并且与控制器出自同一生产厂家，在控制器的接口放面有很好的匹配，因此在设计时不用再考虑太多的因素。本系统主要工作由于新产品从问世到稳定使用和达到理想性能需要一个过程。本系统主要工作在于产品的硬件开发和升级软件设计，硬件方面包括从控制板到供电电源，软件方面为实现产品的不断升级，设计了和部分硬件控制程序设计。本课题主要工作有以下几个方面：（）产品供电电源设计，本电源主要提供控制板的供电电源和步进电机以及打印针头的供电电源。（）对打印机针头驱动电路的设计和步进电机驱动电路的设计。（）由于是新的产品所以难免存在问题，为了对已售产品进行软件升级，所以需要为其设计一个，以增强产品的可升级和可扩展性。（）温度、位置、缺纸以及纸斜等检测电路设计。打印机系统构成作为办公用品的打印机主要有如下几部分构成：机驱动程序、打印机主控制器、电源、运动装置、机械装置以及控制应用程序等，系统总体结构如图所示。打印机工作原理针式打印机的工作原理：主机（）送来的控制码，经过打印机输入接口电路的处理后送至打印机的主控电路，在控制程序的控制下，产生字符或图形的编码，送入门阵列中，门阵列根据每针的逻辑状态来驱动打印头打印的点阵图；同时字车横向运动，产生列间距，再打印下一列，逐列进行打印；一行打印完毕后，启动走纸机构进纸，产生行距，同时打印头回车换行，打印下一行；上述过程反复进行，直到打印完毕。针式打印机的得名，关键在于其打印头的结构。打印头的结构比较复杂，大致说来，可分为打印针，驱动线圈，定位器和激励盘等等。简单的说，打印头的工作过程是这样的：当打印头从驱动电路获得一个电流脉冲时，电磁铁的驱动线圈就产生磁场吸引打印针衔铁，带动打印针击打色带，在打印纸上打出一个点的图形。因其直接执行打印功能的是打印针，所以这类打印机被称为针式打印机。本系统主要电路阐述根据题目可知本文的主要工作是打印机控制系统设计，所以主要工作在控制部分包括检测电路、驱动电路和电源电路等。检测电路检测电路完成的主要功能：为完成一项打印任务需要许多检测部件配合，这些测部件有：（）进纸方式检测，本打印机有两种进纸方式前进纸和后链式进纸，通过检测进纸方式来决定走纸步进电机的转动方向。（）缺纸检测，要进行打印首先要有纸张，这就需要通过检测告诉控制器有没有打印纸。由于进纸方式有两种，所以要对进纸方式分别进行缺纸检测。（）字车初始位置检测，为完成打印任务，要从指定的位置开始打印，这就需要一个参考起始位置。所以每次打印开始时都要从起始位置开始运行字车，这就需要检测字车是否在起始位置。（）正常打印时，打印纸要放置正确，否则打印机虽然执行打印任务，但是没有按要求完成打印，这就对纸张的放置是否正确进行检测，这就是纸斜检测。（）众所周知，针式打印机的执行元件是打印针，打印针的寿命受温度影响很大，为了对打印针进行高温保护，要实时的检测打印针的温度，以免温度过高损坏针头，所以要进行温度检测。驱动电路打印要完成各项任务，要有做功元件，每个做功元件都要有驱动电路协同工作完成任务，在打印机中主要做功元件有打印针、字车电机和走纸电机。（）针头驱动：打印头主要有铁心、线圈、弹簧、打印针和拍板等构成。要使打印针击打纸带就要求有吸引拍板的力，使拍板带动针头动作。线圈和铁心构成通电螺旋管，在有电流流过线圈时就有电磁力产生，该电磁力吸引拍板实现打印。输出的信号不能驱动线圈产生足够大的力，这就要求有线圈驱动电路，也就是针头驱动。（）步进电机驱动本系统用到两个步进电机一个是走纸步进电机，在该步进电机的带动下实现纸张的前进或后退；另一个步进电机是字车步进电机，该步进电机带动字车在支架上做左右运动。在移动过程中，根据控制指令打印头在指定位置出针实现打印阴。步进电机要有单独的驱动电路才能完成要求的任务，步进电机的驱动有多种，本系统根据实际情况设计了一套简单实用的驱动方案，该方案不仅提高了步进电机的工作性能，而且使打印质量也得到提升。电源电路本系统要完成各项功能离不开电源为之提供能量，本系统所使用的电源有两种电位和两种直流供电方式。其中电源为控制器和各种检测电路提供能量，为打印头和步进电机提供能量。打印机使用的是市电交流，这就需要采用专用的线路完成交流到直流和的整流、稳压、滤波处理，为系统各部分提供可靠的电源。同时由于打印机本身的特性对电源有一定的要求，如过流保护、过压保护、瞬时功率大等特点，只有实现要求的电源才能可靠供电。其他部分其它部分包括机驱动、输入接口。控制器程序设计等内容。这些也是打印机不可缺少的部分，由于时间关系研究方向的不同这些有团队其他同志完成。在此本文不做介绍。特殊功能设计因为在开发过程中难免会出现问题，如果这些问题存在于应用程序中，这可以通过升级应用程序解决。为了方便用户及时的解决自己产品中存在的不足，并且不用通过返厂维修的方式，本系统提出在产品中固化一个。为了降低本系统的成本，将应用程序存储在串行存储设备上，在串行存储设备中不能运行应用程序，这就要求在系统上电时将应用程序装载到中运行的小程序。本系统将升级和启动引导集成在一起。设计与实现为达到使本产品尽快的进入市场，所以在前几批产品可能存在一定的问题。但是为了在以后将这部分产品进行升级处理和使硬件具有扩展性，在此主要是指应用程序的升级处理，使产品在出售后可以让用户自己进行应用程序升级，并且也为了产品性能的升级。要实现这些功能，所以为本系统单独设计一个。本章就的设计进行详细阐述。功能以及任务简介为了使本产品提前问世，所以在产品性能方面可能存在一定的问题。问题的存在不等于该问题始终存在于已售产品中，与此同时，根据发展以后技术会不断更新，使产品可以在线升级提高性能。为了解决这一问题本课题提出了用来解决产品的技术升级问题和硬件功能的扩展。简单地说，就是在系统的应用程序之前运行的一段小程序，通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终应用程序内核运行准备好正确环境。通常，是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的几乎不可能的。所以要根据自己的硬件环境和应用环境设计自己的。大多数的嵌入式系统都有自己的，根据其功能的不同分为两种工作模式：启动加载模式和下载模式。（）启动加载模式：也称谓“自主模式。即从目标机上的某个固态存储设备上将系统应用程序加载到中运行，整个过程并没有用户的介入。（）下载模式：在这种模式下，目标机上的将通过串口、并口、口或网络连接等通信手段从主机下载应用程序和配置文件等，然后保存到目标机上的类固态存储设备中。的这种模式通常在系统初次安装和更新时被使用，工作在这种模式下的通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令接口。在本系统的设计中也同时支持这两种工作模式，采用的方法是：开始启动时处于正常的启动加载模式，但是并不立即启动引导应用程序，而是延时秒钟，等待用户按键输入，如果用户按下相应的按键，则立即切换到下载模式，否则继续启动应用程序。本系统对的功能要求由于是在产品开发过程中难免存在不足之处，为了弥补售后的产品不足之处，可以对己售产品进行在线升级。此外在开发过程中，也需要对应用程序进行调试测试稳定性，为调试方便也需要在线调试。在线升级有多种方案可以选择，可以使用仿真器进行下载，这样就需要给每一台产品配带一台程序下载仿真器。这不仅不方便而且提高了产品的成本，从而降低在市场上的竞争力。经过选择决定在产品中加入实现应用程序的在线下载和调试。这不仅方便用户操作而且降低了产品的成本，使公司的利润最大化。根据以上要求所以本应具有下功能：（）方便用户对应用程序进行升级；（）方便在开发过程对应用程序进行在线调试；（）将存储在中的应用程序引导进并启动运行应用程序；（）根据端发送的控制码可以执行相应的控制指令。软件设计通常，多阶段的能提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性。从固态存储设备上启动大多都是个阶段的启动过程，也即启动引导过程分为和两部分。的这部分代码必须首先完成一些基本的硬件初始化，为的执行以及随后的应用程序的执行准备好一些基本的硬件环境。的一般通用的内容包括：定义程序入口点设置异常向量表初始化存储系统（包括地址重映射）初始化有特殊要求的端口，设备初始化用户程序的执行环境初始化堆栈指针寄存器，必要时改变处理器的模式设置中断处理程序入口进入程序在整个的初始化过程中我们都不必响应中断，因此首先禁止系统的中断，然后程序设置的速度和时钟频率，设置内部指令数据，初始化，初始化完成后即可拷贝中的代码到中，然后内存重映射，程序开始进入中执行，然后再初始化一些用户有特殊要求的端口、设备，比如或串口等，可以通过点亮，或者向串口打印一些调试信息，以此表明系统的状态是还是。然后准备进入语言代码：拷贝的段到相应的运行位置，初始化段，初始化系统堆栈，设置中断处理程序入口，设置完成就可以进入到代码了。该阶段程序流程图如图所示（流程图）的为了让程序跳入语言的“函数，我们采用直接将指针指向“”函数的方法。进入函数首先初始化硬件如；初始化输入输出引脚；初始化校验；初始化；初始化端口。详细设计要实现本设计功能有以下几种工作状态：启动引导状态，下载状态。其中下载状态又分为下载状态，并口下载状态，命令控制状态。状态跃迁。（）当进入后对控制板进行板级初始化，初始化完毕后即进入等待外部的输入以控制进入何种状态。当进入应用程序的启动引导状态时：根据状态机将调用，该函数将完成以下工作，将中的应用程序拷贝到中，拷贝完成后，对应用程序进行解密，由于中的应用程序是经过加密运算处理，以防被人盗用。所以只将中的二进制代码拷贝到后不能直接运行，需要进行解密运算。完成以上处理后将控制权转交给应用程序，退出，此后控制器中运行是应用程序。（）当（）函数在加载过程中检测到为空或检测到外部输入时根据状态将进入，在该状态下将调用（）函数，将根据控制器的状态选择初始化并口或是，如果的逻辑状态为，测将并口进行初始化，否则对进行初始化。该状态完成后降至状态机为状态。（）当状态机转移到状态时检测是否接收到机传来的命令或数据。如果此时检测有数据传来将状态机置为状态，状态机将跃迁到状态逗；行。得值为是代表写状态可以根据此后的控制码进度相应位置进行写。当其值为时代表状态在该状态可以根据此后的相应的控制码进行数据（）当状态机进入后，将对函数进行调用，在该函数包含一个小的状态机，该状态机有三个状态分别是：读状态、写状态、跳入中运行状态。函数流程图如图所示。如何进入这三个状态是由数据包头的结构体来完成的，根据接收到的数据结构进行操作。如果中的取值则进入状态并调用函数（）函数配合数据结构中联合的变量进行相应的操作。具体操作请看附录中代码。在此仅进行简单解释，不做详细叙述。当取值为时则进行写控制，并调用函数（）配合数据结构分量联合之中的数据结构完成相应的控制操作。对与写操作比较复杂在此给出函数的流程图并作简单解释。该函数可以完成的功能有：根据控制码给出的地址计算出对应的存储器，然后调用相应的存储器的写函数，完成应用程的下载；为了防止在下载过程中出现传输错误增加了校验，在将数据写入对应的存储器之前先对数据进行一个校验。校验无误后将数据写入存储器，否则给上位机返回一个出错标志。当的取值为时，用于在开发过程中对应用程序进行在线调试。当程序试下载完成后上位机发送控制码实现从到应用程序的跳转。此后，退出工作将控制权移交给应用程序完成相应的工作。所以在函数进入程序调试状态时没有返回。打印机检测电路设计打印机的检测电路包括打印头温度检测、字车初始位置检测、给纸（缺纸）检测、纸张倾斜检测、送纸方式检测和打印方式检测等。本系统开发的打印机主控板芯片上共有个检测器件，也就是有个检测回路，这个检测器件是：打印头温度保护检测热敏电阻；字车初始位置检测传感器（）；字车上的缺纸和纸张倾斜检测传感器；前端缺纸检测传感器；后端缺纸检测传感器等打印头温度检测电路打印头温度检测传感器（热敏电阻）是对打印头线圈的温度进行测量，并转化为电压信号，送入打印机逻辑主控板的中，该中内嵌转换芯片将接收到的模拟电压信号转换成数字信号并与参考值进行比较，来判断打印头线圈的温度，当打印头温度达到一定的设定参考值时，将发出控制指令，改变打印机的打印方式，达到保护打印头目的。打印头温度检测选择对于温度的检测有接触式和非接触式两类。对于非接触式温度检测，目前常用的是红外线辐射温度检测。接触式温度检测比较多如热电偶、热电阻、以及气体和液体等测温方式。本系统温度检测的工作范围在，所以一般的热敏电阻既可满足要求，同时热敏电阻具有测量精度高，性能稳定等特点。经过分析和为了电路设计方便最终选取（负温度系数）热敏电阻。打印头温度检测原理打印机在开机状态和每行打印前，中的转换器检测打印头的温度。打印头内部有一个热敏电阻，用作温度检测器件，它将温度量的变化转换成电压的变化，然后将这个变化的电压信号送到的一个模拟量输入通道，将这个变化的电压与一个的参考电压圪相比较，从而计算出打印头的温度，大。由于热敏电阻是负温度系数器件，因此，检测电压随温度升高而升高，随温度的降低而减小。中的模数转换器将检测到的这个模拟电压转换为一定的数字量，然后根据得到的数字量判断出打印头的温度范围，热敏电阻线性化处理及误差分析热敏电阻的线性化有多种处理方式如软件分段线性插值法和硬件电路线性化处理等方式于这两种处理方式各有优缺点。具体采用哪种方式这要与具体的应用相结合，才能体现出其真正优越性。对于分段线性插值法，处理电路比较简单，但是需要耗用大量的代码和时间来对温度进行处理，这是在很多精密温度测量中大多采用的处理方式，本系统对时间要求较高，打印机最主要的工作是在指令的控制下实施可靠的打印，对于温度要求精度级别不太高。所以该方案对本系统不适用。使用硬件电路对热敏进行线性化处理是一种切实可行的方式，针对硬件补偿方式也有多种处理方式，在此不进行详细叙谢。针对本系统的温度工作范围是之间进行测量，当温度不在该范围时可以不必关心，只关心和。两个温度点，这两个温度点是打印机工作状态转化点。所以，可以仅在该范围内进行线性化处理。考虑到系统对成本和精度的要求不易采用精密的线性化方式。本系统温度线性化选用的是最佳足参数设计法，该方式是通过与热敏电阻砖分压进行对温度测量。通过对式进行仿真得出，关于温度的函数是一条“”曲线，针对“曲线的特性：当温度低时热敏电阻的辟远大于参数电阻，“曲线的斜率逐渐变大，当达到拐点时斜率达到最大值，此后“曲线的斜率逐渐减小。看到在拐点附近存在一个几乎呈线性变化的区间段。可以通过选择参数电阻足的值使曲线拐点在附近，这样就可使的区间段检测电压圪与呈线性变化，并且误差在精度要求的范围之内。电阻见的求取过程，由“函数的特点和数学定理得出，在拐点处函数的二阶导数为零，求取二阶导数，使其为即得出所要求的参数足的阻值。根据温度的控制根据传感器所检测到的打印头的实际温度，进行如下控制：温度在时，正常的双向打印；温度在时，开始单向打印，当温度重新下降到时，恢复到正的双向打印状态；当检测到打印头的温度超出的温度范围时，该打印行结束后便立即进入停止打印状态以便保护打印头。当再次检测到打印头的温度下降到以下时进入单向打印模式。字车初始位置检测电路设计字车初始位置检测和缺纸检测是打印机在开机时通过（）传感器检测承载打印头的字车是否已到达打印字符的初始位置。传感器是一个光电耦合器件或弹簧器件，它被安装在打印机的后机架或机身基板的左边。字车初始位置检测原理字车初始位置检测传感器又叫传感器，本打印机的传感器安装在打印机后机架的左侧，本系统使用的是光耦合传感器，相对于弹簧式初始位置检测传感器，该传感器灵敏度得到提升，并且出错维修也简单易行。除此之外，弹簧式传感器结构相对复杂，安装也不方便，所以采用灵敏度高的光耦合式传感器。根据字车底部挡板对传感器的位置产生通、断信号，并用这些信号来确定打印机的基准打印位置。当字车不在初始位置时，光电二极管发出的光始终能被光电三极管接收到，光电三极管接收到，此时光电三极管处遇到同状态，并向的相应引脚发送出一个低电平信号（）；然而当字车在初始位置时，字车底部的档板片挡在传感器的槽中，将二极管发出的光给挡住，光电三极管由于接收不到光电二极管发出的光而处于截止状态，向的对应引脚发送一个高电平（）信号，表示字车回到初始位置。传感器的特点传感器是一种投射型光电耦合传感器，当传感器的安装位置出现错误时，会造成其它的性能影响如：当传感器位置不正确时，字车不能准确复位；开机不能实现打印机的自检或者影响到印字左出量；字车在左向行进时撞击左面的挡板墙等故障。缺纸检测电路的设计缺纸检测是打印机在开机或印字过程中通过（）传感器对印字位置有纸、无纸状态进行检测，所以，传感器又叫缺纸检测传感器。本平推式打印机前后各一个缺纸检测传感器，即前面的缺纸传感器叫传感器后面的叫传感器。缺纸检测的设计原理缺纸检测通常有三种方式：簧片开关构成的缺纸传感器、由光敏遮断器构成的缺纸传感器和装有反射式光敏传感器构成的缺纸传感器。比较三种传感器，后两种工作原理相同，同时组成电路简单和使用寿命相对较长，这也是打印机大多采用的方式。簧片开关构成的传感器由于是机械式的，长时间工作容易老化，产生错误的检测信号。所以本系统采用光敏元件构成缺纸传感器。本打印机使用的传感器有光敏遮断器构成的缺纸传感器和反射式光敏传感器构成的缺纸传感器。虽然名字不同但是使用的器件相同，工作原理也相同。各自的电路原理如。本打印机上的缺纸检测传感器有两个，并且这两种形式均使用。其中前面的传感器是反射式的，后面的传感器是直射式。本打印机的传感器属于反射型光电耦合传感器，反射式的光电耦合传感器在检测过程中需要借助打印纸实现检测。本打印机的传感器安装在打印机前侧滚轮齿条的下面，在前面水平摩擦送纸和前链式送纸方式起作用此时可以判断打印机是否有纸或纸用尽。当有纸时，发光二极管发出的光线被白色纸张反射后，被旁边的光电三极管接收到，此时光电三极管就进入到通状态，并向控制发送一个的有纸信号；当打印无纸或纸用尽时，发光二极管发出的光由于没有纸的发射，此时光电三极管将接收不到发射光而处于截至状态，此时向发送一个的缺纸或纸用尽信号。（）直射式光电传感器本打印机后侧的缺纸或纸尽传感器是直射式光电耦合传感器。直射式光电耦合传感器在检测过程中需要机构档片的帮助，本打印机的传感器安装在打印机后侧右端的机身基板上，在后进链式送纸方式起作用，可以用来判断打印机是否有纸或纸已经用尽。直射式传感器的遮光片是一个杠杆式遮光片，该遮挡片杠杆对重量反应很灵敏。打印机在无纸情况下，遮光片挡在传感器的感光槽中间，发光二极管发出的光线被改遮光片遮挡住，这种情况下发光二极管发出的光不能被光电三极管接收到，工作在截止状态并向发出一个的高电平无纸信号。当打印机有纸时，由于打印纸压在该敏感杠杆遮光片上，由于纸的压力使的杠杆式遮光片离开传感器感光槽中间，发光二极管发出的光被光电三极管接收到而处遇导通状态。集电极对地短路，此时该点的电位为低电平，根据此信号可以判断出打印机有纸。纸张倾斜检测电路对纸张倾斜的检测只针对前方水平摩擦送纸方式进行检测，纸张倾斜检测也是通过反射式传感器完成的。

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