專利名稱：一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱敏微型打印機領(lǐng)域，更具體地說是一種技術(shù)方案簡便的小型的 嵌入式熱敏打印機控制模塊。
背景技術(shù)：
近幾年中國打印機市場細分趨勢進一步彰顯，客戶需求進一步個性化。隨著人們 生活需求的不斷提高和市場細分的加速，打印機小型化成為發(fā)展趨勢，行業(yè)用戶對于微型 打印機的需求不斷增長。熱敏打印機憑借噪音低、速度快、可靠性高、打印字符清晰等優(yōu)點， 目前已在POS終端系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、移動警務系統(tǒng)、移動政務系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、汽車計價器、 手持設備等領(lǐng)域得到廣泛應用，并呈現(xiàn)突增趨勢。另外熱敏打印機正在一些領(lǐng)域逐步替代 針式打印機，熱敏打印機市場進一步擴大。熱敏打印機的工作原理是打印頭上安裝有半導體加熱元件，打印頭加熱并接觸熱 敏打印紙后就可以打印出需要的圖案，其原理與熱敏式傳真機類似。圖象是通過加熱，在膜 中產(chǎn)生化學反應而生成的。這種化學反應是在一定的溫度下進行的。高溫會加速這種化學 反應。當溫度低于60°C時，紙需要經(jīng)過相當長，甚至長達幾年的時間才能變成深色；而當溫 度為200°C時，這種反映會在幾微秒內(nèi)完成。熱敏打印機有選擇地在熱敏紙的確定位置上加熱，由此就產(chǎn)生了相應的圖形。加 熱是由與熱敏材料相接觸的打印頭上的一個小電子加熱器提供的。加熱器排成方點或條的 形式由打印機進行邏輯控制，當被驅(qū)動時，就在熱敏紙上產(chǎn)生一個與加熱元素相應的圖形。 控制加熱元素的同一邏輯電路，同時也控制著進紙，因而能在整個標簽或紙張上印出圖形。國內(nèi)市場現(xiàn)有的熱敏打印機控制方案多采用51單片機設計，因其資源少、性能 低，大大制約了硬件和軟件的設計。導致現(xiàn)有熱敏打印機控制模塊體積巨大，靈活性差，這 違背了熱敏打印機體積小巧，應用靈活的特點，大大制約了熱敏打印機的發(fā)展。本實用新型 主要針對以上現(xiàn)象，推出一種體積小巧，便于嵌入的熱敏打印機控制模塊。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供了一種能夠控制熱敏打印機可靠工作，且具有小體 積、低功耗、技術(shù)方案簡便等特點的嵌入式熱敏打印機控制模塊。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的。本設計公開了一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，主要包括電源管理單元、 主控芯片單元、通訊轉(zhuǎn)換單元、字庫擴展單元、功率控制單元和打印機控制單元。其改良結(jié) 構(gòu)是采用封膠灌裝工藝將整個控制模塊封裝在約4cm3的模塊內(nèi)，引腳符合IC國際標準。本 方案采用高性能微控制器作為主控芯片，該微控制器具有卓越的運算處理能力，提高了軟 件設計與升級的靈活性。并帶有豐富的外設，大大簡化了硬件設計，縮小了占板面積，有效 地提高了應用的靈活性。單芯片技術(shù)方案，無需外擴大容量SDRAM和FLASH存儲器，相對多 芯片技術(shù)方案，集成度更高，能耗更低。[0009]比較獨特的是整體結(jié)構(gòu)采用封膠灌裝工藝，激光打標，生產(chǎn)流程符合RoHS指令。圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖，主要包括電源管理單元(1)、主控芯片單元O)、 通訊轉(zhuǎn)換單元(3)、字庫擴展單元0)、功率控制單元( 和打印機控制單元(6)。電源管理單元(1)由電壓檢測部分(7)和電壓轉(zhuǎn)換部分(8)組成電壓檢測部分(7)使用分壓方式將輸入電壓信號0 轉(zhuǎn)換到主控芯片單元(2) 電壓檢測范圍內(nèi)，主控芯片單元(2)根據(jù)輸入電壓設定打印加熱時間，并檢測輸入電壓 (25)的合法性，防止過壓損壞熱敏打印機芯08)和切刀09)；電壓轉(zhuǎn)換部分(8)使用LDO將電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需電壓，為系統(tǒng)供電。主控芯片單元O)內(nèi)部帶有 FLASH(9)、RAM(IO)、I/O 口 (11)、ADC(12)、定時器 (13)、PWM 控制器(14)、UART (15)、SPI 控制器(16)和看門狗(17)。FLASH(9)用來存儲一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊的全部控制程序；RAM(IO)用來保存程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)信息；I/O 口(11)控制按鍵和LED(26)與用戶進行人機交互，并連接切刀控制04)用 以驅(qū)動切刀09)；ADC(12)采集經(jīng)過電壓檢測(7)部分轉(zhuǎn)換后的輸入電壓信號，主控芯片根據(jù)采集 的輸入電壓值判斷輸入電壓的合法性和計算打印加熱時間；采集過溫檢測數(shù)據(jù)，判斷熱敏 打印機芯08)的熱敏片溫度是否超標；定時器(13)控制打印的加熱時間和過溫檢測OO)頻率；PWM控制器(14)產(chǎn)生PWM控制信號，完成步進電機控制03)；UART (15)經(jīng)通訊轉(zhuǎn)換(3)與用戶設備通訊、2 )；SPI控制器(16)使用SPI總線方式與字庫⑷通信并傳輸打印數(shù)據(jù)(18)；看門狗(17)看門狗復位，保障整個系統(tǒng)的可靠性。通訊轉(zhuǎn)換單元(3)使用電平轉(zhuǎn)換芯片將TTL電平UART轉(zhuǎn)換成用戶所需接口。字庫擴展單元(4)外擴字庫存儲芯片，存儲字庫數(shù)據(jù)，減小打印通訊數(shù)據(jù)量。功率控制單元( 采用主控芯片低功耗模式和外圍器件下電方式降低整個模塊 的能耗，滿足低功耗的需求。打印機控制單元(6)實現(xiàn)以下功能打印數(shù)據(jù)傳輸(18)主控芯片單元(2)傳輸打印數(shù)據(jù)至熱敏打印機芯08)；打印電壓控制(19)控制打印機芯的加熱電壓上、下電時序和步進電機、切刀電 機供電；過溫檢測OO)檢測熱敏打印機芯08)的熱敏片溫度，防止加熱過久或誤操作導 致熱敏打印機芯08)燒毀；缺紙檢測檢測熱敏打印機芯08)的裝紙狀態(tài)；壓軸檢測02)檢測熱敏打印機芯08)的壓軸狀態(tài)；步進電機控制控制熱敏打印機芯08)走紙步進電機時序；切刀控制04)控制切刀09)出刀、退刀和切刀位置檢測。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；5[0036]圖2為傳統(tǒng)的電路原理框圖；圖3為本實用新型的電路原理框圖；圖4為本實用新型的程序結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。圖2所示為傳統(tǒng)的電路原理框圖，采用51單片機(30)作為主控芯片，受資源限 制，功能簡單且外圍電路復雜。內(nèi)部存儲資源不足，需要通過外部總線(36)擴展FLASH(31) 和RAM(32)，同時增加了用于總線控制的邏輯器件(33)；外部設備資源不足，內(nèi)部無ADC和 模擬比較器，需要外接模擬比較器(34)用于缺紙檢測、壓軸檢測和過溫保護；內(nèi)部無硬件 SPI控制器，需要通過軟件模擬SPI (35)來傳輸打印數(shù)據(jù)和讀取字庫，不僅速度受到限制且 占用CPU資源；內(nèi)部無PWM控制器，需要通過I/O 口模擬方式控制步進電機。圖3為本實用新型的電路原理框圖，本實用新型采用高性能微控制器作為主控芯 片(37)，該微控制器外設資源豐富，大大簡化了硬件設計。內(nèi)部帶有大容量FLASH(38)和 RAM(39)，無需外擴資源就能滿足復雜的程序設計要求；帶有中斷功能的I/O 口(40)，直接 用于缺紙檢測和壓軸檢測；使用內(nèi)部ADC(41)進行過溫檢測；使用硬件SPI控制器02)高 速傳輸打印數(shù)據(jù)和讀取字庫數(shù)據(jù)；增加電源檢測^幻功能，根據(jù)輸入電壓自動配置打印 加熱時間，并檢測輸入電壓的合法性，防止過壓損壞熱敏打印機芯和切刀；增加功率控制 (44)功能，管理整個模塊的能耗，滿足低功耗的需求。本實用新型為單芯片技術(shù)方案，相對 傳統(tǒng)多芯片技術(shù)方案，集成度更高，能耗更低。圖4所示，為本實用新型的程序結(jié)構(gòu)圖，本實用新型采用高性能微控制器作為主 控芯片，該微控制器具有卓越的運算處理能力，提高了軟件設計與升級的靈活性。本實用新 型程序基于前后臺操作，為保證程序的實時性，串口數(shù)據(jù)接收采用中斷方式，為了防止數(shù)據(jù) 接收速率大于處理速率導致?lián)縼G失，程序中使用軟件FIFO。對用戶命令解析，如果是打印 命令，根據(jù)字符內(nèi)碼讀取字庫，將讀取的數(shù)據(jù)按照設定的字體進行轉(zhuǎn)換，并將處理后的數(shù)據(jù) 發(fā)送到熱敏打印機芯，再經(jīng)過數(shù)據(jù)鎖存、加熱和走紙等操作最終完成打印。為保障高速均勻 連貫打印，打印過程采用雙緩存“乒乓”操作。其他命令執(zhí)行相應處理。
權(quán)利要求1.一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于由電源管理單元(1)、主控芯 片單元O)、通訊轉(zhuǎn)換單元(3)、字庫擴展單元0)、功率控制單元( 和打印機控制單元 (6)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于所述 的電源管理單元(1)由電壓檢測(7)部分和電壓轉(zhuǎn)換(8)部分組成，其中電壓檢測(7)部分使用分壓方式將輸入電壓信號(2 轉(zhuǎn)換到主控芯片單元O)電壓 檢測范圍內(nèi)；電壓轉(zhuǎn)換(8)部分使用LDO將電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需電壓，為系統(tǒng)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于所述 的主控芯片單元(2)內(nèi)部帶有 FLASH (9)、RAM (10)、I/O Π (11)、ADC(12)、定時器(13),PWM 控制器(14)、UART (15)、SPI控制器(16)和看門狗(17)。FLASH(9)用來存儲一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊的全部控制程序； RAM(IO)用來保存程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)信息；I/O 口(11)控制按鍵和LEDQ6)與用戶進行人機交互，并連接切刀控制04)用以驅(qū) 動切刀(29)；ADC(12)采集經(jīng)過電壓檢測(7)部分轉(zhuǎn)換后的輸入電壓信號，主控芯片根據(jù)采集的輸 入電壓值判斷輸入電壓的合法性和計算打印加熱時間；采集過溫檢測數(shù)據(jù)； 定時器(13)控制打印的加熱時間和過溫檢測00)頻率； PWM控制器(14)產(chǎn)生PWM控制信號，完成步進電機控制03)； UART(15)經(jīng)通訊轉(zhuǎn)換(3)與用戶設備通訊、2Τ)；SPI控制器(16)使用SPI總線方式與字庫(4)通信并傳輸打印數(shù)據(jù)(18)； 看門狗(17)看門狗復位，保障整個系統(tǒng)的可靠性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于所述 的通訊轉(zhuǎn)換單元(3)使用電平轉(zhuǎn)換芯片將TTL電平UART轉(zhuǎn)換成用戶所需接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于所述 的字庫擴展單元(4)外擴字庫存儲芯片，存儲字庫數(shù)據(jù)，減小打印通訊數(shù)據(jù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于所述 的功率控制單元( 采用主控芯片低功耗模式和外圍器件下電方式降低整個模塊的能耗， 滿足低功耗的需求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，其特征在于所述 的打印機控制單元(6)實現(xiàn)以下功能打印數(shù)據(jù)傳輸(18):主控芯片單元( 傳輸打印數(shù)據(jù)至熱敏打印機芯08)； 打印電壓控制(19):控制打印機芯的加熱電壓上、下電時序和步進電機、切刀電機供電；過溫檢測OO)檢測熱敏打印機芯08)的熱敏片溫度，防止加熱過久或誤操作導致熱 敏打印機芯08)燒毀；缺紙檢測檢測熱敏打印機芯08)的裝紙狀態(tài)； 壓軸檢測0 檢測熱敏打印機芯08)的壓軸狀態(tài)； 步進電機控制控制熱敏打印機芯08)走紙步進電機時序；切刀控制04)控制切刀09)出刀、退刀和切刀位置檢測。
專利摘要本實用新型公開了一種小型的嵌入式熱敏打印機控制模塊，主要包括電源管理單元、主控芯片單元、通訊轉(zhuǎn)換單元、字庫擴展單元、功率控制單元和打印機控制單元。其改良結(jié)構(gòu)是采用封膠灌裝工藝將整個控制模塊封裝在約4cm3的模塊內(nèi)，引腳符合IC國際標準。本方案采用高性能微控制器作為主控芯片，該微控制器具有卓越的運算處理能力，提高了軟件設計與升級的靈活性。并帶有豐富的外設，大大簡化了硬件設計，縮小了占板面積，有效地提高了應用的靈活性。單芯片技術(shù)方案，無需外擴大容量SDRAM和FLASH存儲器，相對多芯片技術(shù)方案，集成度更高，能耗更低。
文檔編號B41J29/393GK201824653SQ201020506888
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者周立功 申請人:廣州致遠電子有限公司