微型热敏打印机硬件设计

　　1 主控器件

　　采用Freescale公司S12系列单片机中的MC9S12D64作为主控器件。该器件是一款性能优良的单片机，包含一个16位中央处理单元、64 KBFlash、4 KB RAM、1 KB EEPROM、两个异步串行通信接口和一个同步串行接口等丰富资源，能够满足本设计的需求。该器件具有良好的稳定性，使得打印机能够在恶劣的工业现场使用。

　　2 热敏打印头过热保护模块

　　热敏打印头加热时间一般为1 mS，连续加热超过1 s后，很容易烧毁热敏头，所以必须对热敏打印头添加过热保护电路。过热保护电路图如图3所示。图中VH为7.2V热敏打印头驱动电压，VH的供给与否由常开继电器控制。由CPU的一个I/O口输出控制加热电压源控制端TCl，参见图2与图3。TH为外部电阻与热敏打印头内部热敏电阻的分压值。热敏打印头温度升高，则TH电压降低。当热敏打印头温度上升到一定值时，TH电压低于比较器U1B的引脚6参考电压，则引脚7输出一个低电平，此时无论ICI为何值，与门U6的引脚3都为低电平，进而Ql截止，继电器断开，热敏打印头加热电源被切断。同时主控器件检测到比较器U1B的引脚7输出低电平信号，进入中断，暂停打印工作。当检测到U1B的引脚7为高电平后，延时一段时间，出中断。此时若热敏打印头温度降低，TH电压高于U1B的引脚6参考电压后，CPU恢复到正常工作情况；反之，比较器U1B的引脚7输出依然是低电平，继电器保持断开；主控器件再次进入中断模式。这样就可以起到保护热敏打印头的作用。

3 步进电机驱动模块

　　步进电机是将输入的电脉冲信号转换成角位移或直线位移的伺服电动机。FTP-628热敏打印头中使用的是二相四拍步进电机控制打印纸走纸及走纸速度。本系统采用LB1836M进行驱动。LB1836M是低饱和、双通道双向电机驱动器件，常用于微型打印机、相机等便携设备。图4给出步进电机的驱动电路。引脚INl、IN2、IN3和IN4是步进脉冲的输入端。OUT1、OUT2、OUT3、OUT4为步进脉冲的输出端，分别与热敏打印头中电机对应的A、NA、B、NB相连接。OUT[1：4]与IN[1：4]的逻辑关系为OUT=IN。输出驱动电压由引脚VS控制，其电压高低决定了步进电机工作电流的大小，影响步进电机运行的快慢，决定走纸快慢。LBl836M输入端的四个步进脉冲可由单片机的PWM0、PWMl、PWM2、PWM3四路PWM通道产生。四路PWM的相位关系为PWM0与PWM2反相，PWMl与PWM3反相，PWM0与PWMl相差π/2。

　　4 数据加载

　　数据加载即将内存缓冲区的数据输出到热敏打印头的移位寄存器中，然后进行打印。由于本设计采用的主控器件带有串行外围接口(SPI)，所以将SPI用于数据加载。使用SPI加载数据，不但电路比硬件方式数据移位简化，而且较I/O口模拟串行数据传输的时序移位速度更快，从而整体提高了打印机性能。

如图5所示，将主控器件设为主机，热敏打印头内部移位寄存器设为从机。主控器件MC9S12D64将打印的数据存入SPI数据寄存器。当数据寄存器写入数据后，数据开始传输。数据通过串行时钟线的同步信号循环移位8位，移入热敏打印头内部的移位寄存器中，实现了数据的加载。