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1、重庆理工大学毕业论文 基于MCS51的微型打印机硬件设计 绪论现在，社会科学技术日新月异，人们的生活节奏也越来越快，同时，大大小小的公司也得到不同程度的发展，人们的工作也变得越来越繁杂。日常工作中，不管你是大公司，还是小公司，难免需要打印各式各样的文档，那么种类繁多的打印机也就应运而生。市场上，大多数打印机的性价比都不高，不仅体积大不便于携带，而且价格较贵成本太高。那么人们就想造出一种新的打印机，小巧好用又实惠，所以微型打印机就登上了历史的舞台，展现其优越的一面。微型打印机跟其他打印机相比，其最大的优点就是体积小、外观美、性能可观，而且价格相对其他打印机来说优势明显，而其特有的多份拷贝、复写打

2、印和连续打印功能，使许多专业打印领域对其情有独钟1。 微型打印机中比较常见的是针式微型打印机，著名品牌EPSON 在我国使用得比较早，比较广泛。针式打印机技术比较成熟，而且结构原理较简单，再加上它不错的性价比和较低的后期耗材费用，使它非常的受欢迎。它虽然有打印针容易损坏、噪声较高、分辨率较低等缺点，但由于现代科学技术的发展，在产品不断地改进下，针式打印机较大的提高了打印速度、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、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他类型打印机不可取代的功能2。由于针式

3、打印机原理的关系，它打印出来的单据可以保存较长的时间，所以很多公司都喜欢使用它，特别是政府部门和服务行业，并且因为针式打印头控制简单，可以采用比较便宜的控制板方案来生产，大批量生产速度较快，易满足市场的供求。本文主要研究微型打印机的控制硬件电路。因为打印机并不能直接工作，必须有控制电路控制其按照一定的时序进行打印，因此，如何对微型打印机控制电路进行设计就成了本文首先要解决的问题，这也正是本文所要研究的主要内容。本文所完成的任务是在单片机上对微型打印机控制实现的设计方法进行研究，得到最优结果。第一部分微型打印机的概述，本部分介绍了微型打印机的发展、分类及其研究价值。第二部分针式打印机的驱动原理及

4、硬件组成，介绍了针式打印机组成，打印原理、打印方式，复位检测电路，驱动放大电路，打印信号同步检测电路及USB通讯电路等。第三部分芯片资料及其功能，本部分主要介绍芯片AT89S52和芯片PL2303HX的引脚功能及其工作概况，三极管放大原理分析。第四部分软件设计，本部分介绍了打印机的详细工作原理及打印过程、打印格式。然后，根据设计思路介绍了部分软件设计方法，并总结出了主程序运行流程图。第五部分结论，对全文进行总结。1.1 本课题研究的意义微型打印机在现代社会应用得相当广泛，比如，工业生产、医疗系统、电力系统、餐饮业、公司等，几乎随处都能见到它的身影。微型打印机的种类也有很多，比较典型的分类可分为

5、针式微型打印机和热敏微型打印机两种。热敏微型打印机虽然出现得比较晚，但由于其打印速度快、噪声小等优点，迅速地占领了微打的大部分应用市场；而针式微型打印机因其独特的工作原理及可靠的性能，在一些专业领域大放光彩，是热敏微型打印机无法替代的。本文在分析M-150II 微型打印机机芯的物理结构和驱动原理的基础上，对针式微型打印机的开发设计的关键细节做了详尽的论述，尽可能设计一种简单、实用的方案3。1.2 微型打印机的发展和现状微型打印机包含很多种。按用途可分为专用微型打印机和通用微型打印机； 按打印方式可分为针式微型打印机、热敏微型打印机和热转印微型打印机等；按工作场所可分为便携式微型打印机、台式微型

6、打印机和嵌入式微型打印机。当前国际上，惠普、EPSON、松下和佳能等公司一直是打印机行业的领军企业，国内虽然拥有联想、长城和四通等品牌，但是市场占有率小，市场开拓较难。这与国外品牌优秀的质量与性能是息息相关的，再加上国内品牌技术较落后，研发难度大，研发经费不足等情况，要想在主流领域发展国人自己的品牌，难上加难。1968年，爱普生第一台针式打印机问世，到现在针式打印机的历史已有40多年，在这40多年间，针式打印机的技术也在不断的发展和更新。(1)控制器发展：以前针式打印机的控制器主要为MSC51系列的单片机，而现在利用ARM系列的单片机，在打印速度和稳定性能上都有显著的提高，而且在自身质量和噪声

7、处理方面有了明显的改善。再加上如今各种集成和工艺更佳的门电路，配合微型打印机使用，体验效果更加优秀。(2)电源发展：优秀的电源对微型打印机的性能提高有很大的帮助。电源己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、高可靠性、低能耗、低噪声和抗干扰能力强等诸多优点，因此深受设计者的喜爱。(3)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。(4)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

8、发展高性能控制技术运用到打印机中使打印质量更高4。1.3 常见的微型打印机一、针式微型打印机：针式微型打印机是比较常见的微型打印机，国内很早就有用EPSON打印头（打印机芯）生产的产品。针打有个好处就是打印的单据可以长时间保存，当然，你选购的色带上的油墨必须质量好，所以很多便利店中所用的微打都是针打，并且因为针式打印头控制简单，可以采用比较便宜的控制板方案来生产，所以比较便宜5。 二、热敏微型打印机：热敏微型打印机也是比较常见的微型打印机，但比针式微型打印机出来得要晚。 HYPERLINK /view/152067.htm t _blank 热敏打印机打印速度快，噪音小，打印头很少出现机械损耗

9、，并且不需要色带，免去了更换色带的麻烦。但它也有缺点，因为其使用的是热敏纸，所以不能无限期保存，在避光的条件下可以保存一年到五年，也有长效热敏纸可以保存十年6。 三、便携式微型打印机：又称便携式票据打印机，便携式微型打印机现在大部分采用的是蓝牙数据通讯技术，相比较早采用的IrDA技术，其数据传输距离远，无方向性，较台式微型打印机体积小，电池供电，能随身携带使用7。 四、台式微型打印机：与便携式微型打印机比较，其打印速度较高8。1.4 研究的主要内容及简要分析本论文研究的主要内容是基于图1-1所示的完整的系统主要模块结构图，下面简要说明各个模块的功能。打印头驱动电路键盘模块AT89S52指示灯模

10、块 图1-1 打印机系统主要模块结构图单片机模块：对整个微型打印机而言，单片机作为本系统核心的部分，起到控制和枢纽的作用，本设计采用常见的AT89S52来实现。打印头模块：EPSON作为微型打印机的先驱，其产品小巧可靠，本设计使用EPSONM150针式打印头。驱动电路模块：对于本系统来说，由于单片机管脚电流小，驱动能力比较弱，而打印机中的打印针和电机都需要设计驱动电路，本设计采用较为简单的三极管放大电路作为电机驱动电路。键盘模块：由于需要选择打印功能，所以本设计需要一个起停按钮，三个功能选择按钮，即四个独立按钮。指示灯模块：绿灯亮表示打印机正常工作。1.5 打印机的主要技术指标打印机设计主要有

11、以下技术指标： 打印机能打印字符，汉字，图形； 打印机能按键选择打印字符，汉字，图形； 打印机能通过串口选择、传送要打印的内容； 打印机成本低、体积小、电路简单，便于安装与维修； 打印机具备良好的防水、防火、防撞、防静电干扰、防电磁干扰功能。2 打印机系统的硬件设计与实现2.1 微型打印机的组成EPSON M-150II微型打印头主要组成部分有：直流电机Motor、测速感应线圈Timing Detector、干簧管复位开关Reset Detector、电磁打印针Print SolenoidABCD、色带、滑槽轮和蜗杆等。图2-1 打印头管脚接口微型打印机的管脚接口如图2-1所示，11个管脚名称

12、见表2-1：管脚号1234567891011定义点反馈接地Motor接地Motor电源打印针公共端打印针A打印针B打印针C打印针D同步信号输出1（接地）同步信号输出2（行反馈）表2-1 打印机管脚名称 当打印机打完一个点后，利用点反馈就能定位下一个要打印的点，同理，当打印机打完一行后，利用行反馈就能控制电机走纸并将打印针复位到这一行的开头。M-150II 打印机有4个打印针，每个针头对应24点，每行共96点，若英文字符采用57点阵的话，则一行可打印16个字符，打印速度为1行/秒。它使用的打印纸宽度为45mm，它的使用寿命能达到500000行，再加上其拥有小巧的机身：73.4mm42.6mm12

13、.8mm，约60g的重量，非常便于携带安装和日常的维护。2.2 打印原理打印时，单片机控制隔离开关给电机供电，同时滑槽轮及蜗杆在电机的带动下转动，并使机头滑架左右移动，从而不断改变打印点的位置。走纸机构通过凸轮在蜗杆的带动下实行走纸，同时色带通过蜗杆移动。随着电机的转动，测速感应线圈输出一个3V的正弦信号，经过晶体管整形电路后成为方波，方波再输入到单片机，用来检测打印同步信号。打印头每移动一点行，单片机可以检测到168个高、低电平作为打印同步信号，其中前96个高、低电平对应特定的打印点的位置，后72个高、低电平对应打印头从最右端返回起始位置所用时间9。打印针从方波的第1个高电平信号到第96个低

14、电平信号按A-B-C-D的次序循环打印，直至完成一点行的打印任务。当机头滑架返回到最左边时，磁铁使干簧管闭合，单片机检测到这一同步信号，开始下一点行的打印10。2.3 硬件系统组成 打印机硬件系统主要由单片机最小电路、USB通讯电路、电机驱动电路、打印同步信号检测电路、按键和指示灯电路等部分组成。单片机作为中枢控制系统，滑槽轮及蜗杆在电机的带动下转动，并使机头滑架左右移动，从而不断改变打印点的位置。走纸机构通过凸轮在蜗杆的带动下实行走纸，同时色带通过蜗杆移动。电机转动时，感应电机里面的感应线圈产生一个正弦信号，经过晶体管整形为方波，再输入到单片机，用来控制打印针的动作。本文主要设计了EPSON

15、打印头的驱动控制电路部分，其硬件结构框图如图2-2所示。AT89S52 USB通讯电路复位检测电路打印机驱动电路 打印同步信号检测电路单片机晶振电路按键电路，指示灯电路图2-2 硬件系统组成2.3.1 单片机最小系统 时钟电路51单片机的时钟有两种产生方式：内部方式和外部方式。51单片机片内有一个振荡器，它由一个高增益反向放大器构成。XTAL1作为反向放大器的输入端，XTAL2作为输出端。当把石英晶体和两个电容连在XTAL1和XTAL2两端这就组成了一个相对稳定的自激振荡器，那么我们就将这种时钟方式称为内部方式，如图4。一般，振荡晶体的规格在1.2MHz12MHz之间，两电容的规格在20pF1

16、00pF之间，但我们通常使用30pF。图2-3 时钟电路 复位电路 AT89S52单片机在启动时需要复位，复位信号从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中，系统各部件处于确定的初始状态。如果RST引脚上出现一个持续2个机器周期（24个振荡周期）的高电平，则系统就可以复位。复位方式有按键手动复位和上电自动复位两种11。在本设计中，采用按键电平复位，如图2-4所示。复位工作原理：上电时，电容两端的电压在此前为0V且不能突变，所以上电瞬间RST输出为高电平，对系统进行复位，然后电容通过电阻R1充电使其两端的电压逐渐增高直至等于VCC，RST输出也逐渐降低直至为0V，即为低电平，单片机开始正常工作。图

17、2-4 复位电路2.3.2 直流电机驱动电路根据Epson M-150II开发手册和实际调试情况可知，电机和打印线圈的电压应满足如图2-5所示关系，否则就可能会出现字符打印混乱，模糊难认，打印不稳定等现象。为了使打印出的字符效果更好，我们在Q1和Vcc之间串入了D1，用以降低电机两端的电压，使其电压稍低于线圈的电压12。实践证明：当电机两端的电压略低于线圈的电压时，打印出的字符效果更好，打印过程更稳定些13。图2-5 电机与打印线圈的电压关系电机的启停，通过单片机P1.4的输出来控制，如图2-6所示。当P1.4输出为高电平，三极管Q1导通，电机启动；当P1.4输出为低电平，三极管Q1关断，电机

18、停止。图2-6 直流电机驱动电路2.3.3 驱动放大电路此模块是整个硬件电路中最核心的部分，其设计如图2-7所示。I/O驱动能力主要指它使用输出工作方式下的输出电流和灌电流。负载越重，就需要更大的驱动能力。如果单片机输出口驱动能力大于外部要求的就不用驱动电路了。但事实上一般单片机都要另外设计驱动电路，以小电流控制大电流。而这里要控制打印机的工作，驱动的是打印机的打印针，光靠单片机管脚的电流是不足以驱动的。为了加强驱动能力，在这里采用的是单三极管驱动放大电路。打印机的针头D、针头C、针头B和针头A分别用三极管Q2、Q3、Q4和Q5来驱动。图2-7 驱动放大电路2.3.4 打印同步信号检测电机转动

19、时，感应线圈输出幅值为3V的正弦波，经打印头11端口发出，再送到晶体管整形为方波后，最后送入到单片机中断，用来检测此方波作为打印同步信号，以确保打印点之间的距离相等。打印针同步信号如图2-8所示。由图可知：A、C打针是在方波降低到来时冲打，B、D打针在方波上升到来时冲打14。图2-8 同步信号检测图2-9 打印同步信号检测电路 感应线圈产生的3V正弦波经P11口输入，经过由两个NPN型的三极管组成的简易施密特触发器后，波形变为方波，再输入到单片机的中断口。2.3.5 USB通信电路 USB转串口模块全称为USB to Serial port Module，它可以直接将USB信号转换成串口信号，

20、波特率从751228800，有22种波特率可以选择，并支持5、6、7、8、16共5种数据比特位，是一款相当不错的USB转串口芯片15。图2-10 USB转TTL通信电路2.3.6 按键电路 单片机数据输入设备中最常见最广泛的一种就是键盘。键盘由多个按键组合而成的。按键其实质就是一种常开型按钮开关，通常情况下，按键中的两个触点处于断开状态，当你按下按键时，两个触点就处于闭合状态。 一般，键盘的种类有两种：编码键盘和非编码键盘。通过硬件电路，编码键盘可以产生一个被按按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为单片机的中断请求信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，单片机几乎不常用。非编码

21、键盘按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘类似，无论是硬件结构还是软件设计都比较简单16。图2-11 按键电路由图2-11可以看到，当按键没有按下时，P2.0P2.3四个I/O口由于通过电阻直接和5V电源连接，因此认为此时P2.0P2.3为高电平，当按下按键时，5V电源通过R1R4四个电阻直接接地，这时，P2.0P2.3为低电平。理论上，当我们按下按键时单片机只接受到一个信号，但实际上是这样的吗？实际中，当按下按键的时候，我们的手有抖动，或者由于按键自身的问题，会产生抖动，这种抖动会使单片机认为你按下了好几次，因此误发出信号。按下按键的前期我们称为下降沿抖动

22、，松开按键的后期抖动我们称为按键的上升沿抖动，这两种抖动我们都称为前沿抖动。如图2-12所示。图2-12 按键的抖动为了精确控制，不让单片机误接受信号并误发出信号，确保每按一次按键单片机只进行一次处理，使键盘可靠地工作，我们必须采用某种方式消除抖动。怎么消除呢？消抖方法有硬件消抖和软件延时两种。硬件消抖法就是在键盘中附加去抖动电路，从根本上消除抖动产生的可能性。典型的电路实际上是由RS触发器构成的单脉冲电路。当按钮开关按下时输出低电平，当开关松开时恢复高电平，即输出一个负脉冲，以此消除抖动17。软件消抖基本原理是：可以先检测一下按键是否按下，等过一个很短时间，再次检测按键是否按下，假如再次检测

23、的时候发现按键没有按下，说明按键时在产生抖动，如果发现按键再次被按下，就认为按键真的在被按下。键按下的时间与操作者的按键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动时间与按键的机械特性有关，一般为510ms不等。软件消抖法即是采用延时（一般延时1020ms）的方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合或断开时才读出其状态18。2.3.7 指示灯电路 打印机工作时，我们需要一种比较直观的方式来表现其正在正常工作，那么指示灯就作为我们的首选。图2-13 指示灯电路2.4 打印机硬件原理图设计和PCB设计2.4.1 打印机硬件原理图 打印机硬件原理图见附录1。2.4.2 打印机PCB设计PCB电路板

24、在设计的过程中应当遵循一些基本原则： 电气连接正确：电路板上的元器件应安照原理设计图正确的连接； 符合电路设计者的意图：PCB电路板应与原理设计图相对应，不能随意修改； 符合电路板安装的要求：PCB电路板的设计应考虑到安装的位置、尺寸大小、外形等外部因素； 元器件布局合理：元器件布局应当考虑到元器件的尺寸大小、类别、器件之间的散热、相互干扰等； 电路板布线合理：与元器件布局一样，电路板布线也要考虑到线宽线长，线与线之间的间距等。 标号清楚明白：PCB电路板在设计时，元器件的标号应当清楚明白，使人一目了然。最后，在设计PCB电路板时，在不影响其功能效果的情况下，应尽量减少PCB的面积，以节约成本

25、。打印机PCB设计见附录2。PCB设计一般流程如图2-14所示。绘制正确的原理图 确定元件封装 设置环境参数 规划电路板 导入网络表 元件布局 制定详细的布线规则 PCB布线 敷铜和补泪滴 设计规则检查保存和导出PCB文件图2-14 PCB设计流程2.4.3 PCB抗干扰设计（1）印刷电路板整体布局与连线印刷电路板时，电路板的几何尺寸受到仪器机箱外壳大小的限制，大小要适中，要有利于元件放置和电气连线。如果尺寸过大，不仅增加成本，而且布线加长，阻抗加大，整体效果下降；如果尺寸过小，布线较近，线与线之间的相互干扰较大，而且电路整体的散热效果较差。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上。应尽量把相

26、互有关的器件放得靠近些，例如，石英晶体振荡器和MCU的时钟输入端都易产生噪声，应尽可能相互靠近，同时，将石英晶体振荡器的外壳接地。I/O驱动器件、功率放大器件应尽量放置在印刷电路板的边缘部分，尽量靠近引出的接插件的位置。容易产生噪声的器件、大电流电路等应尽量远离记录仪中的逻辑电路，如有可能，可设计在另外一块电路扳上。最后，还要考虑电路板在机箱中放置的方向，将发热量大的器件放置在上方。印刷电路板的电气连线方面，应尽量缩短各元器件之间的引线。在印制导线拐弯处一般取圆弧形，避免采用直角拐弯，这样可以减小高频信号的对外发射。（2）电源和地线设计数字地与模拟地应使它们尽量分开，两者的地线不要相互混淆，最

27、后实行单点接地连接，而且接地线应尽量加粗。3 系统的软件设计3.1 打印格式M-150微型打印机有4个打印针（A、B、C、D），单片机控制隔离开关给电机供电，滑槽轮及蜗杆在电机的带动下转动，并使机头滑架左右移动，从而不断改变打印点的位置。走纸机构通过凸轮在蜗杆的带动下实行走纸，同时色带通过蜗杆移动。打印头每移动一点行，单片机可以检测到168个高、低电平作为打印同步信号，其中前96个高、低电平对应特定的打印点的位置，后72个高、低电平对应打印头从最右端返回起始位置所用时间。打印针从方波的第1个高电平信号到第96个低电平信号按A-B-C-D的次序循环打印，直至完成一点行的打印任务19。当机头滑架返

28、回到最左边时，磁铁使干簧管闭合，单片机检测到这一同步信号，开始下一点行的打印，如图3-1所示。图3-1 冲打次序57点阵：M-150微型打印机为机械式点阵打印机芯，其打印头上有四个电磁铁打针，水平安装在同一滑架上。在微型直流电机驱动下，打针随滑架水平移动，四个打针一次通电、断电，并且水平右移24个点位，则单方向打印出每行96点的轨迹20。打印头返回时，自动步进送纸，打印头往返10次可打印出 57点阵16个字符，并且空3行点行，如图3-2所示。图3-2 一点行(5+1)16每个打印点的直径为0.35mm，所打印出的57点阵字符宽1.8mm高2.5mm。每个字符相隔0.3mm，空3行点行的距离为1

29、.0mm。详细打印格式如图3-3所示。 图3-3 打印格式 【单位：mm】每个字符由57点阵组成，每个字符右侧空一点列，每行字符下面空一点行21。为了对字符进行定义，一个字符便看成68的点阵组成，即6列每列8点，每一列由一个字节的数据表示，最高位在上。如图3-4所示。图3-4 字符定义如上所述，每个字符可以由6个十六进制数据表示。即字符“广”可以定义为02H，7CH，40H，C0H，40H，00H。如此便完成了一个字符的定义，M-150 II型微打印机有全部字符集及140个自选自修改汉字。3.2 软件设计方案打印57点阵字符的时序图如图3-5所示，首先由脉冲宽度为定时信号TnTn+1的打印脉冲

30、Pn激励打印针A工作，然后由脉冲宽度为定时信号Tn+1Tn+2的打印脉冲Pn+1激励打印针B工作，同样的打印针C被打印脉冲Pn+2激励工作，打印针D被打印脉冲Pn+3激励工作，接着打印针A再次被打印脉冲Pn+4所激励。按照这样的规律，打印针A、B、C、D依次被连续的打印脉冲所激励，直到完成打印任务22。定时信号打印针A打印针B打印针C打印针D针A电流图3-5 打印时序图3.3 系统主程序流程图系统控制软件首要包括：主程序、打印机是否在线的子程序、判断是何种机型的子程序、判断滑架到达最左端的子程序、读取数据的子程序和走纸与打印的子程序、通讯子程序等，其主程序流程框图如图3-6所示。关中断，设置存

31、储器模式中断触发方式设置打开外部中断1串口初始化打印机初始化清零开启中断打印数据接收完否串口置低，关闭串口开始打印判断走纸停止位置置低接收缓冲区关闭打印机电源关闭定时器T0未完完开始图3-6 主程序流程图4 芯片资料及功能4.1 单片机芯片AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片23，引脚排列请参见下图4-1：图4-1 AT89S52芯片引脚4.1.1 引脚介绍 EQ oac(,1)引脚3239：P0口 8位双向口线 EQ oac(,2)引脚1 8：P1口 8位双向口线 EQ oac(,3)引脚2128：P2口 8位双向口线 EQ oac(,4)引脚1017：P3口 8位双向口线

32、EQ oac(,5)引脚9：RST 复位信号 EQ oac(,6)引脚18、19：XTAL1和XTAL2 外接晶体引线端 EQ oac(,7)引脚20：GND 地线 EQ oac(,8)引脚29：/PSEN 外部程序存储器读选通信号 EQ oac(,9)引脚30：ALE 地址锁存控制信号 EQ oac(,10)引脚31：/EA 访问程序存储器控制信号 EQ oac(,11)引脚40：Vcc +5V电源4.1.2 引脚的第二功能由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限制的，例如MCS-51系列单片机芯片引脚的数目是40条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过此数，因此就出现了供需问

33、题。 解决这一问题唯一可行的办法是“复用”，即给一些信号引脚赋予双重功能。如果我们把前述的信号定义为引脚第一功能的话，则根据需要再定义的信号就是它的第二功能。第二功能信号定义主要集中在P3口线中，另外再加上几个其它信号线。（1） EPROM 存储器程序固化所需要的信号P3的8条口线都定义有第二功能，详见表4-1。表4-1 P3口线的第二功能口线第二功能 信号名称P3.0 RXD串行数据接收P3.1 TXD串行数据发送P3.2 /INT0外部中断0申请P3.3 /INT1外部中断1申请P3.4 T0定时器/计数器0计数输入P3.5 T1定时器/计数器1计数输入P3.6 /WR外部RAM写选通P3

34、.7 /RD外部RAM读选通有内部EPROM的单片机芯片（例如87C51），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，它们也是由信号引脚以第二功能的形式提供的，即：编程脉冲： 30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（/EA/VPP）（2） 备用电源引入MCS-51单片机管脚9（RST/VPD）可以连接备用电源。当本身电源发生故障时，通过管脚9，备用电源就可以向内部RAM提供电压，不至于使内部RAM中的信息丢失24。4.1.3 芯片工作概况空闲模式：在空闲模式下，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变

35、。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。P1.0和P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0”，或者在使用上拉电阻的情况下设置为“1”。在用硬件复位终止空闲模式时，AT89C2051通常从程序停止一直到内部复位获得控制之前的两个机器周期处回复程序执行。在这种情况下片内硬件禁止对内部RAM的读写，但允许对端口的访问，要消除硬件复位终止空闲模式对端口意外写入的可能，原则上进入空闲模式指令的下一条指令不应对端口引脚或外部存储器进行访问。掉电模式：在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的

36、唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，恢复应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启并稳定工作。P1.0和P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0”，或者在使用外部上拉电阻时应设为“1”。模式程序储存器ALEPSENPORT0PORT1PORT2PORT3空闲内部11数据数据数据数据空闲外部11浮空数据地址数据掉电内部00数据数据数据数据掉电外部00浮空数据数据数据表4-2 空闲模式和掉电模式下的外部引脚状态4.2 PL2303HX芯片 PL2303是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器

37、，可提供一个RS232全双工异步串行通信装置与USB功能接口便利联接的解决方案。 该器件作为USBRS232双向转换器，一方面从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。 图4-2 PL2303HX芯片4.2.1 引脚介绍 EQ oac(,1)引脚1：TXD 数据输出到串口； EQ oac(,2)引脚2： DTR_N 数据终端准备好，低电平有效； EQ oac(,3)引脚3：RST_N 发送请求，低电平有效； EQ oac(,4)引脚4：VDD_325 RS2

38、32的电源，为串行端口信号的电源引脚；当串口为3.3V， 这应该是3.3V；当串行端口是2.5V，这应该是2.5V； EQ oac(,5)引脚5：RXD 串口数据输入； EQ oac(,6)引脚6：RI_N 串行端口（环指示器）； EQ oac(,7)引脚7：GND 接地； EQ oac(,8)引脚8：NC 无连接 EQ oac(,9)引脚9：DSR_N 串行端口(数据集就绪) EQ oac(,10)引脚10：DCD_N 串行端口(数据载波检测) EQ oac(,11)引脚11：CTS_N 串行端口(清除发送) EQ oac(,12)引脚12：SHTD_N 控制RS232收发器关机 EQ oa

39、c(,13)引脚13：EE_CLK 串行EEPROM时钟 EQ oac(,14)引脚14：EE_DATA 串行EEPROM数据 EQ oac(,15)引脚15：DP USB端口D+信号 EQ oac(,16)引脚16：DM USB端口D-信号 EQ oac(,17)引脚17：VO_33 常规3.3V电源输出 EQ oac(,18)引脚18：GND 接地 EQ oac(,19)引脚19：NC 无连接 EQ oac(,20)引脚20：VDD_5 USB端口的5V电压电源 EQ oac(,21)引脚21：GND 接地 EQ oac(,22)引脚22：GP0 通用I/O引脚0 EQ oac(,23)引

40、脚23：GP1 通用I/O引脚1 EQ oac(,24)引脚24：NC 无连接 EQ oac(,25)引脚25：GND_A 模拟地锁相环 EQ oac(,26)引脚26：PLL_TEST PLL锁相环测试模式控制 EQ oac(,27)引脚27：OSC1 晶体振荡器输入 EQ oac(,28)引脚28：OSC2 晶体振荡器输出 4.3 三极管三极管由两个反向连结的PN接面构成，如图4-3所示，它有两种类型：PNP和NPN。E极为发射极emitter、B极为基极base和C极为集电极collector。三极管NPN与PNP的电路符号如图24所示，发带箭头的一极为发射极，箭头所指的极为N型半导体。

41、图4-3 三极管示意图4.3.1 电流放大原理（1）放大条件内部条件：e区掺杂浓度最高，b区薄，掺杂浓度最底；c区面积最大。外部条件：发射结（e结）加正向偏置电压，集电结（c结）加反向偏置电压。电位条件：NPN型：VcVbVe ；PNP型： VcVbVe电压数值：UBE：硅0.5-0.8V, 锗0.1-0.3VUCB：几伏十几伏UCE：UCEUCBUBE几伏十几伏4.3.2 输入特性曲线 三极管的输入特性方程为iB=f(uBE)，uCE=常数，它是根据输入回路写出来的。实测的某NPN型硅三极管的输入特性曲线如下图4-4所示，由图可见曲线形状与二极管的伏安特性相类似，不过，它与uCE有关，uCE

42、=1V的输入特性曲线比uCE=0V的曲线向右移动了一段距离，即uCE增大曲线向右移，但当uCE1V后，曲线右移距离很小，可以近似认为与uCE=1V时的曲线重合，所以下图(b)中只画出两条曲线，在实际使用中，uCE总是大于1V的。由图可见，只有uBE大于0.5V(该电压称为死区电压)后，iB才随uBE的增大迅速增大，正常工作时管压降uBE约为0.60.8V，通常取0.7V，称之为导通电压uBE(on)。对锗管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降uBE的值约为0.20.3V，导通电压uBE(on)0.2V。图4-4 三极管输入特性曲线4.3.3 输出特性曲线 输出回路的输出特性方程为：iC=f

43、(uCE)，iB=常数；晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：（1）截止区：IB0，IC=ICEO0，此时两个PN结均反向偏置。（2）放大区：IC=IB+ICEO，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦且等间距。IC受IB控制，IB一定时，Ic不随UCE而变化。（3）饱和区：uCE uBE，uCB= uCEuBE 0 ，此时两个PN结均正向偏置，IC不受IB控制，失去放大作用。曲线上升部分uCE很小，uCE= uBE时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管UCE(SAT)=0.3V，锗管UCE(SAT)=0.1V。图4-5 三极管输出特性曲线4.3.4 温

44、度对特性曲线的影响（1）温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。温度每升高10C，ICBO约增大 1 倍。（2）温度升高，输出特性曲线向上移。温度每升高 1C，b -(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。4.3.5 电流放大系数（1）共发射极电流放大系数: （）为直流（交流）电流放大系数=IC/IB（=iC/iB）。（2）共基极电流放大系数: =/（1+），a 1 一般在0.98 以上。结 论 本文详细介绍了应用AT89S52单片机控制M-150 II微型打印机实现打印输出的硬件设计及软件设计。经过测试表明，利用设计能够实现数据打印，并且能够通过串口通信实现对打印机输出的控制，打印结果正确无误。通过定义不同的数组内容，可以实现对不同要求和不同内容的打印功能。这种基于单片机的微型打印机系统设计，在保证打印速度和打印效果的前提下，大大地简化了硬件电路，节约了成本，可以为使用者提供了种低成本、高可靠性的产品，在出租车计价器票据实时打印上也得到了广泛应用。致 谢首先感谢我的指导老师熊文老师，从构思论文的一开始，他就