基于77E58的高速行式热敏打印机控制板的研制

摘要：基于77E58研制了一种高速行式热敏打印机控制板，打印速度为20行汉字／秒。充分利用行式热敏打印头的双缓冲结构，实现了打印头加热和数据传送同步进行，简化了电路设计，提高了打印速度；对打印头的保护采用一种独立于单片机的双重保护电路，提高了对打印头保护的可靠性。介绍了行式热敏打印的原理、高速热敏打印机控制板的硬件和软件设计。
　　关键词：热敏打印机热敏行式打印机微型打印机高速
　　
　　热敏打印机具有噪音低、速度快、可靠性高、打印字符清晰等优点，目前已在ＰＯＳ终端系统、银行系统、医疗仪器等领域得到广泛应用。热敏打印机根据其热敏元件的排列方式可分为行式热敏(ＴｈｅｒｍａｌＬｉｎｅＤｏｔＳｙｓｔｅｍ)和列式热敏（ＴｈｅｒｍａｌＳｅｒｉａｌＤｏｔＳｙｓｔｅｍ）。列式热敏属于早期产品，目前主要应用在一些对打印速度要求不高的场合，国内已有作者在其产品中使用。行式热敏属２０世纪９０年代技术，其打印速度比列式热敏快得多，目前最快速度已达到２２０ｍｍ／秒。要实现高速热敏打印，除了选取高速热敏打印头外，还必须有相应的控制板与之配合。由于其进口原装控制板价格昂贵，且有的不支持汉字打印，因此受日本精工代理商的委托，开发了一种基于７７Ｅ５８的高速行式热敏打印机控制板，该控制板具有打印速度快、性能稳定等特点，目前已在中国移动、中国联通、中国电信等１０００多家营业厅的话费清单打印机中得到应用。
　　
　　１行式热敏打印的原理
　　
　　行式热敏打印头(ＬＴＰ２３４２)原理框图如图１所示。在一条长７２ｍｍ的基体上均匀安装了５７６个发热元件。打印前将Ｖｐ连到打印机电源，要打印的数据在时钟ＣＬＫ的配合下由ＤＡＴ端移到移位寄存器。当一个点行５７６位数据全部移到移位寄存器后，锁存端(ＬＡＴＣＨ)为低，将移位寄存器的数据锁存到锁存寄存器；然后在数据选通端(ＤＳＴ)产生低电平，此时根据输入的数据是１或０决定发热元件是否发热，从而在热敏纸上产生要打印的点行。行式热敏打印头的控制信号的时序图如图２所示。
　　
　　２高速行式热敏打印机的实现方法
　　
　　要实现行式热敏打印机打印的高速化，在设计时必须考虑如下三方面的内容。
　　
　　（１）选用高速行式热敏打印头
　　
　　虽然行式热敏打印比列式的速度快，但不同的行式热敏打印头的打印速度差别相当大，从最慢的２０ｍｍ／ｓ到最快的２２０ｍｍ／ｓ。速度的快慢主要取决于打印头的工作电压、发热元件的发热效率、走纸电机的性能以及数据传送方式等。因此要实现高速打印，必须选取高速的热敏打印头，如日本精工(ＳＩＩ)的ＬＴＰ２３４２(７５ｍｍ／ｓ)、ＬＴＰＦ３４７(２２０ｍｍ／ｓ)、日本ＥＰＳＯＮ的５３２(１５０ｍｍ／ｓ)等。
　　
　　（２）选用高速微处理器及快速存储器
　　
　　热敏打印机控制板的主要功能是接收由主机发来的数据，然后将每一个字符的字形码从内存(ＲＯＭ)中取出，并按照一定格式放入内存?穴ＲＡＭ?雪中的打印点行缓冲区，最后将点行缓冲区的内容送到打印头的移位寄存器中，进行加热打印。打印的汉字采用２４×２４点阵，这样对每一个汉字，就要先由该汉字的机内码计算出存放在ＲＯＭ的地址，再从ＲＯＭ中读取７２次数据，然后计算ＲＡＭ中的地址，往ＲＡＭ中写入７２次数据。对于如此大量的数据存储及转换，必须采用高速的ＣＰＵ和存储时间小的ＲＯＭ及ＲＡＭ，否则将在数据存储及转换上花费大量时间，从而降低打印速度。
　　
　　（３）先进的控制模式
　　
　　从热敏打印头的方面看，控制时序是如下进行的：数据传送→数据锁存→打印头加热→走纸，然后开始下一行的传送和打印。数据锁存是瞬间完成的，它的时间可以忽略不计，故对一般的控制模式，打印头的主要时间分配如表１所示。
　　
　　表1一般控制模式
　　
　　第1行打印第2行打印数据传送打印头加热走纸数据传送打印头加热走纸
　　对于行式热敏打印机，为了提高打印速度，都采用双缓冲寄存器。因此必须充分利用这个特点，采用先进的控制模式，如表２所示。先进的控制模式就是在打印头加热时，ＣＰＵ完成下一行的数据转换及数据传送。
　　
　　表2先进的控制模式
　　
　　第1行打印第2行打印数据传送打印头加热走纸打印头加热走纸CPU进行第2行数据转换及数据传送CPU进行第3行数据转换及数据传达
　　以ＬＴＰ２３４２打印头为例比较两种控制模式的打印速度。ＬＴＰ２３４２每一点行为５７６个点。假设数据的传输频率为１ＭＨｚ，每一点行的加热时间为１ｍｓ，走纸电机的驱动频率为１５００ｐｐｓ,这样用一般控制模式，打印每

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