課程設(shè)計arm--藍牙熱敏無線打印機

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄0</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　一、設(shè)計目的和要求2</p><p><b>　　二、設(shè)計原理2</b></p>

2、<p>　　2.1 工作原理2</p><p>　　2.2 技術(shù)原理3</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容3</b></p><p>　　3.1項目流程以及分析3</p><p>　　3.2 硬件分析4</p><p>　　3.2.1功能需求分析4</p>

3、<p>　　3.2.2基礎(chǔ)知識梳理5</p><p><b>　　3.3軟件分析6</b></p><p><b>　　3.4實驗結(jié)果6</b></p><p><b>　　總結(jié)與致謝8</b></p><p><b>　　參考文獻：9</

4、b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電子信息技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了無窮的方便，同時，隨著無線技術(shù)的發(fā)展，無線接入技術(shù)的普及，使電子設(shè)備的使用更加的方便。藍牙熱敏無線打印是集機電技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無線藍牙技術(shù)于一體。其體積小、噪音低、打印清晰、維護方便等優(yōu)點，得到用戶好評。</p><p>　　本文著重

5、分析了熱敏打印的工作特點和控制原理，比較并討論了當前常見熱敏打印系統(tǒng)的優(yōu)缺點，提出了本研究的設(shè)計方案，并從硬件、軟件及系統(tǒng)調(diào)試三個方面詳細描述了熱敏打印系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　首先對系統(tǒng)整個工作原理進行詳細分析和設(shè)計經(jīng)過多方面的驗證，形成了系統(tǒng)開發(fā)的完整的設(shè)計方案，結(jié)合硬件電路與軟件功能，完成了基于ARM系列主控芯片的微型藍牙熱敏打印機的驅(qū)動和系統(tǒng)設(shè)計，ARM主控芯片通過以藍牙接收PC以及各種帶藍牙電子

6、設(shè)備的接收數(shù)據(jù)，然后控制熱敏打印頭打印的微型實時打印機。通過對熱敏打印頭控制特點以及ARM主控芯片硬件資源的深入分析，基于簡化系統(tǒng)的設(shè)計、提高系統(tǒng)集成度和可靠性、方便系統(tǒng)軟件開發(fā)的原則，確定了打印驅(qū)動的硬件選型和方案的確定。在軟件設(shè)計中，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)原理和集成開發(fā)環(huán)境，同時結(jié)合熱敏打印機的特點，對整個系統(tǒng)進行詳細設(shè)計和分析。分別對數(shù)據(jù)接收、熱敏打印機頭電機驅(qū)動、熱敏打印頭加熱、字符處理等各個模塊進行了詳細的設(shè)計、編碼和調(diào)試。&

7、lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：熱敏打印 嵌入式系統(tǒng) 藍牙接口 模塊設(shè)計</p><p><b>　　一、設(shè)計目的和要求</b></p><p>　　已知參數(shù)和設(shè)計要求：</p><p>　?。?）開發(fā)平臺:嵌入式STM32F103ZET6平臺；</p><p>　　（2）熱敏打印頭:通過加熱頭,對

8、熱敏打印紙加熱。</p><p>　　（3）無線通信:通過藍牙接收手機或上位機發(fā)送過來的打印信息。</p><p>　?。?）字庫：通過串口更新字庫。</p><p><b>　　二、設(shè)計原理</b></p><p><b>　　2.1 工作原理</b></p><p>　　

9、藍牙打印機，就是指在主機端用一單片機來仿真打印機進行工作，截取從主機并口傳出的數(shù)據(jù)及控制信號，并通過藍牙無線連接傳送到打印機端。在打印機側(cè)的單片機則根據(jù)所收到的藍牙數(shù)據(jù)來仿真主機對打印機進行控制操作，從而實現(xiàn)打印機與主機的藍牙無線連接。由于大部分的移動設(shè)備（手機、筆記本、平板電腦）都置有藍牙芯片，不需要數(shù)據(jù)線連接即可快速被識別，操作簡單，連接方便。       </p&g

10、t;<p>　　熱敏打印機的原理是用加熱的方式使涂在打印紙上的熱敏介質(zhì)變色。熱敏微型打印機式也式比較常見的微型打印機，但比針式微型打印機出來得要晚。熱敏打印機打印速度快，噪音小，打印頭很少出現(xiàn)機械損耗，并且不需要色帶，免去了更換色帶的麻煩。但它也有缺點，因為其使用的是熱敏紙，所以不能無限期保存，在避光的條件下可以保存一年到五年，也有長效熱敏紙可以保存十年。 熱敏打印工作流程如圖所示：</p><p>

11、;　　圖中顯示了打印三行內(nèi)容時的工作流程圖。數(shù)據(jù)位“高”則表示打印，為“低”則表示不打印。</p><p><b>　　2.2 技術(shù)原理</b></p><p>　　在主機端用一單片機來仿真打印機進行工作，截取從主機并口傳出的數(shù)據(jù)及控制信號，并通過藍牙無線連接傳送到打印機端。在打印機側(cè)的單片機則根據(jù)所收到的藍牙數(shù)據(jù)來仿真主機對打印機進行控制操作，從而實現(xiàn)打印機與主機的

12、藍牙無線連接。主機端的藍牙作為主設(shè)備進行查詢和發(fā)起連接，打印機端的藍牙則作為從設(shè)備等待連接的建立。熱敏打印機打印技術(shù)原理如圖所示：</p><p>　　圖2-2 熱敏打印機打印技術(shù)原理圖</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　3.1項目流程以及分析</p><p>　　一、藍牙無線熱敏打印

13、系統(tǒng)項目開發(fā)流程</p><p>　　1、項目分析GPIO口和程序下載</p><p>　　2、串口以及上位機通信</p><p><b>　　3、步進電機模塊</b></p><p>　　4、熱敏打印字庫下載</p><p><b>　　5、程序?qū)崿F(xiàn)</b></p&g

14、t;<p>　　具體功能實現(xiàn)流程如圖2-2</p><p>　　圖3—1 具體功能實現(xiàn)流程</p><p><b>　　3.2 硬件分析</b></p><p>　　3.2.1功能需求分析</p><p>　　（1）JRP-2RA微型熱敏打印機芯</p><p>　　多項JRP公司

15、之專利設(shè)計使打印更均勻、運行更平穩(wěn)；機芯具有體積小,工作電壓寬(3.5-8.5 DC V),高效等特點。獨特的設(shè)計使得JRP-2RA機芯具有易裝紙，高可靠性特點。 </p><p><b>　　特性： </b></p><p><b>　　◆易裝紙 </b></p><p><b>　　◆體積小，重量輕 <

16、/b></p><p>　　◆一體金屬基架、金屬齒輪軸，穩(wěn)定、可靠、高壽命，散熱性能優(yōu)良 </p><p>　　◆打印速度快:最高可達80mm/s(電機驅(qū)動電壓為DC 8.5V) </p><p>　　◆工作電源寬(3.5-8.5 DC V) </p><p>　　◆打印精度高(8dots/mm) </p><p&g

17、t;　　◆機械耐磨壽命長(大于50km) </p><p>　　◆噪聲低：無刷磁激勵步進電機驅(qū)動；高耐磨、耐高低溫特殊工程塑料齒輪組成，使傳動噪聲極低。</p><p>　　◆適用性：JRP-2RA在安裝結(jié)構(gòu)及電氣插口與日本富士通公司的FTP-628MCL101機芯相兼容,適用于微型熱敏票據(jù)打印機以及熱敏票據(jù)打印電子收款機等。</p><p><b>　　

18、（2）步進電機 </b></p><p>　　步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝?/p>

19、過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 </p><p>　　步進電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供</p><p>　　電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的。步進電機每前進一步，紙張前進0.0

20、625mm。如圖所示：</p><p><b>　　（2）硬件電路圖</b></p><p>　　圖3-2 熱敏打印機系統(tǒng)整體電路圖 </p><p>　　3.2.2基

21、礎(chǔ)知識梳理</p><p><b>　　GPIO口： </b></p><p>　　位運算：<<(左移) >>(右移) |(或) &(與) ~(取反) ^(異或)</p><p>　　按位或：1|0==1 1|1==1 1|x==1 恒等于1</p><p&

22、gt;　　0|0==0 0|1==1 0|x==x 不會改變原值 </p><p>　　按位與：1&0==0 1&1==1 1&x==x 不會改變原值 </p><p>　　0&0==0 0&1==0 0&x==0 恒等于0</p><p>　?。▁取值可能為0或1）

23、</p><p>　　注意：數(shù)據(jù)在默認書寫過程中，是沒有二進制形式的，數(shù)據(jù)以十進制形式為其默認值。 </p><p><b>　　置1： </b></p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的任意一位置一： a |(0x01 << n);</p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的連續(xù)兩位置一： a | (0x03 <&

24、lt; n);</p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的連續(xù)三位置一： a | (0x07 << n);</p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的連續(xù)位置一： a | (0x0F << n);</p><p><b>　　清零： </b></p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的任意一位清零：a &= ~(0

25、x01 << n);</p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的任意兩位清零：a &= ~(0x03 << n);</p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的任意三位清零：a &= ~(0x07 << n);</p><p>　　將數(shù)據(jù)a中的任意四位清零：a &= ~(0x0F << n);</p>

26、<p><b>　　3.3軟件分析</b></p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil則為其提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）

27、將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。</p><p>　　通過Keil uVision5軟件編寫LED、蜂鳴器、步進電機、按鍵，打印圖片、字符，以及主函數(shù)的程序。</p><p>　?。?）實現(xiàn)LED指示燈閃爍與蜂鳴器發(fā)聲交替實現(xiàn)，通過設(shè)置GPIO的功能，IPOA、IPOB設(shè)置時鐘功能，最終實現(xiàn)上電后燈亮，蜂鳴器不響；按鍵按下實

28、現(xiàn)燈滅，蜂鳴器響；再次按下燈亮，蜂鳴器不響。</p><p>　?。?）步進電機驅(qū)動是打印功能實現(xiàn)的前提，使得打印機打印頭1ms轉(zhuǎn)動一次。四節(jié)拍驅(qū)動主要程序詳見附錄。</p><p>　?。?）條紋打印主要程序及分析：左右交替打印，有間隔以及左右變換，無間隔。</p><p>　?。?）實現(xiàn)多行漢字及字符打印。第一行漢字，一個字節(jié)有8位，每行有2個字節(jié)，一行有48個

29、點，24個字節(jié)。第一個漢字和第二個漢字相差32個字節(jié)，一行2個字節(jié)，16行。從第25個字節(jié)開始，轉(zhuǎn)到第二行漢字。</p><p>　?。?）二維碼打印。詳細程序見附錄。</p><p><b>　　3.4實驗結(jié)果</b></p><p>　　（1）條紋打印結(jié)果：</p><p>　　圖3-3 豎條紋打印</p>

30、;<p>　　圖3-4 左右交替間隔打印</p><p><b>　　（2）字符打印</b></p><p>　　圖3-5 多行漢字及字符打印</p><p><b>　?。?）二維碼打印</b></p><p>　　圖3-6 二維碼打印</p><p><

31、;b>　　總結(jié)與致謝</b></p><p>　　為期一周的藍牙熱敏無線打印機課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了,老師帶著我們學(xué)習(xí)了許多關(guān)于的關(guān)于寄存器管腳配置等ARM知識。雖然我的C語言和單片機的有關(guān)知識特別欠缺，但在老師的認真教導(dǎo)下,我還是學(xué)到了很多關(guān)于編寫程序比較實用的知識。在這次熱敏打印機的課程設(shè)計的過程中,我們最先學(xué)會的是關(guān)軟件的安裝,雖然很簡單,但是我們卻花了大量時間去解決過程中出現(xiàn)的問題,接下來我

32、們便接著對LED、蜂鳴器監(jiān)視器、按鍵等硬件的配置以及對的編寫,這個過我們對于C語言知識的缺乏,讓我們在編寫程序上幾平指量時間和精力老師把基礎(chǔ)知識講述的特別詳細和細,并且不斷的詢間我們能理解,以便大家有問題可以及時被堅讓我每天上課結(jié)束后,都有滿滿的成就感，最后我們開始在使用熱敏打印機打印多行漢字及字符，二維碼。</p><p>　　我覺得必須要將所學(xué)知識融匯到實踐操作中,才是自己真正的突破,另外,我覺得學(xué)習(xí)是個積累

33、的過程,這中間需要我們不斷的去花時間和精力來努力,才能真正有所成就。總的來說,在這次熱敏打印機項目中我真正學(xué)到了很多,收獲很多,但也明白了自己仍然存在很多不足的地方,敢于承認自己的不足,真正在今后的學(xué)習(xí)中去實踐來改進,讓自己取得更大的進步。最后真的很感謝這次課程設(shè)計的指導(dǎo)老師, 我會繼續(xù)努力的！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1

34、]杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[2]周立功.ARM嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建與驅(qū)動開發(fā)范例[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[3]斯洛斯(Sloss,a.n.).ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā):軟件設(shè)計與優(yōu)化[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.</p><p>　　[4

35、]ARM&Linux嵌入式系統(tǒng)教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[5]陳賾.ARM9嵌入式技術(shù)及Linux高級實踐教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.</p><p>　　[6]孫天澤,袁文菊.嵌入式設(shè)計及Linux驅(qū)動開發(fā)指南——基于ARM9處理器[M].第2版.北京:電子工業(yè)出版社,2007.</p><p&

36、gt;　　[7]田澤.ARM9嵌入式Linux開發(fā)實驗與實踐[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[8]于明.ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[9]趙星寒.ARM開發(fā)工具ADS原理與應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[10]季昱,林俊