精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)熱敏打印機設(shè)計解決方案Develop

planofthermalprinterAuthor：ShangHaiC&W瞿江洪第一篇綜述摘要：介紹熱敏打印機的工作原理，組成結(jié)構(gòu)。論述驅(qū)動板的硬件和軟件的組成，介紹設(shè)計過程中注意事項，并提出解決的方案。關(guān)鍵詞：熱敏打印機、二相八拍、步進電機、模塊化、任務(wù)調(diào)度、實時處理引言：熱敏打印機是一種常規(guī)的票據(jù)打印設(shè)備，它具有體積小、重量輕、打印點密集清晰以及低噪聲的特點。熱敏打印機廣泛用于實驗室、售賣設(shè)備等領(lǐng)域。熱敏打印機是集軟硬件于一體的嵌入式實時處理系統(tǒng)。熱敏打印機系統(tǒng)架構(gòu)熱敏打印機由硬件平臺和驅(qū)動軟件兩部分構(gòu)成。按照功能性的組成分為以下幾個功能單元：步進電機、打印點數(shù)據(jù)通訊、發(fā)熱單元控制、傳感器信號單元、錢箱控制、通訊接口、鍵盤、指示燈組、字庫、非易失性數(shù)據(jù)單元、可操作的外部擴展數(shù)據(jù)空間、復(fù)位電路，供電回路、外部震蕩、核心處理單元等。設(shè)計依據(jù)GB/T15425-2002

UCC/EAN—128barcodeEAN.UCC系統(tǒng)128條碼GB/T12904-2003

商品條碼IEEE1284-1995

計算機并口術(shù)語、定義和縮略語AbbreviationDescriptionADCAnalog-to-DigitalConverterMCUMicrocontrolunitDTRDataTerminalReadyDTXDiscontinuousTransmissionEMCElectromagneticCompatibilityESDElectrostaticDischargeI/OInput/OutputICIntegratedCircuitLEDLightEmittingDiodePCBPrintedCircuitBoardRxReceiveDirectionTXTransmitDirectionUARTUniversalAsynchronousReceiver&TransmitterFTFastpulsetestS/NSerialnumberCITNewCellFQANewCell

第二篇總體性能

產(chǎn)品性能概況1）工作頻率：24Mhz2）工作電壓：DC9~12V/2000mA3）靜態(tài)耗流：<50mA4）打印紙寬：57.5±0.5mm5)有效打印寬度：48mm6)打印速度：50mm/s7)走紙速度：70mm/s8)可靠性：100萬行9）打印紙規(guī)格：TF50KS-E、AF50KS-E、F5041C

紙寬：57.5±0.5mm

外徑：Ф50mm

內(nèi)徑：Ф13mm

紙厚：60~70μm,53~60g/m2

接口性能1）電源接口：PSII-LPS接口2）25pin標(biāo)準(zhǔn)并口/串口通訊接口3）14pinJTAG接口4）RJ11-6pin接口5）26pin打印機芯轉(zhuǎn)接口6）1*2鍵盤和雙LED指示燈顯示接口環(huán)境性能Normaloperation:-00°Cto+50°CNormaloperationhumidity:20~85%Storagetemperature-20°Cto+60°CStoragehumidity:5~95%Weight:circa1.0KGSize:143.8(W)×96.5(D)×1.6(H)mm主要應(yīng)用方向和工作流程微型熱敏打印機作為一種常規(guī)的票據(jù)打印設(shè)備，廣泛應(yīng)用于售賣系統(tǒng)、試驗室以及非存根型單據(jù)系統(tǒng)中。第三篇硬件總體硬件總體架構(gòu)TPM100的總體和應(yīng)用架構(gòu)如下圖示：硬件總體框架圖

TPM100硬件總體方案為μpsd32**+cs51414+l6219r+x4043+lm393+max202+25p80+sn74ahc123+sn74ahc74+sn74ahc001g+sn74ahc05pw+lm7806+sn74hc573。

TPM100硬件由通訊、電源、微控制器、功率電路、打印數(shù)據(jù)管理、字庫管理以及鍵盤和指示燈等幾部分構(gòu)成。電源電源部分提供了3組不同電平的輸出：7.4V、5V、3.3V。輸入電源為9~12V。7.4V作為功率部分的供電電源；5V作為邏輯部分的主電源；而3.3V則作為外擴字庫的供電電源。通訊TPM100可支持標(biāo)準(zhǔn)并口和RS-232串口通訊方式，在出廠時就需要進行相關(guān)設(shè)置，確定通訊方式。通訊部分作為與外部的信息交互單元由硬件電路通訊電路和通訊緩沖兩個部分構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)并口：數(shù)據(jù)總線寬度8bits，控制總線4bits，占用一個外部中斷源。電路由MCU、sn74ahc74、sn74ahc05pw、sn74hc573、sn74ahc001g構(gòu)成。RS-232串口：由兩根數(shù)據(jù)線TXD、RXD，兩根應(yīng)答線DTR、DSR組成，占用一個UART中斷源。電路由max202和MCU的通用端口和串口構(gòu)成。通訊緩沖：采用MCU自帶的SRAM空間。通訊方式的選擇：用一個跳帽選擇對應(yīng)的通訊方式。

功率電路TPM100的功率電路有兩個部分，即發(fā)熱單元和步進電機。它們都采用7.4V的供電電源。發(fā)熱單元：其功率控制部分由熱敏打印頭內(nèi)部集成，在TPM100設(shè)計過程中僅僅需要給打印頭提供7.4V電源和相關(guān)的邏輯控制線。為了保護發(fā)熱單元不受到損壞，設(shè)計過程中需要考慮硬件保護的問題，硬件保護電路由sn74ahc123和mcu的一個通用i/o構(gòu)成。步進電機：通過步進電機驅(qū)動芯片將邏輯信號轉(zhuǎn)換成功率信號驅(qū)動步進電機。電路由l6219r和mcu的6個通用i/o組成，送出一組2相8拍的功率信號。打印數(shù)據(jù)管理打印數(shù)據(jù)管理分為兩個部分：打印數(shù)據(jù)緩沖管理和打印數(shù)據(jù)的發(fā)送。打印數(shù)據(jù)緩沖管理：在MCU自帶的SRAM空間開辟一個空間作為打印緩沖。打印數(shù)據(jù)的發(fā)送：占用MCU三個通用i/o，模擬串口發(fā)送數(shù)據(jù)致打印頭。字庫管理TPM100的字庫包括三個部分：標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫、內(nèi)部西文字庫（產(chǎn)家設(shè)定的西文字庫）和自定義字庫。標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫采用spi外擴方式存放在外部flashmemory25p80中，采用3.3V供電。內(nèi)部字庫存放在程序空間。自定義字庫存放在MCU自帶的SRAM空間，可自定義數(shù)量為96個（12*24點陣）。鍵盤和指示燈支持兩個按鍵和一個可控制指示燈以及一個電源指示燈（5v），按鍵占用一個外部中斷源和一個通用i/o，可控制指示燈占用一個通用i/o。指示燈狀態(tài)及說明：序號指示燈狀態(tài)說明1亮在線2滅離線3閃爍告警按鍵說明：鍵盤由[SEL]在線控制按鍵和[LF]走紙按鍵構(gòu)成，在線方式下，按下[SEL]進入離線方式，在這個狀態(tài)下，TPM100不接受下傳數(shù)據(jù)，按下[LF]可走紙，松開即停止。再按[SEL]可恢復(fù)在線方式。按住[SEL]，然后接通電源，可進入自檢模式。微控制器TPM100采用μpsd32**作為微控制器，協(xié)調(diào)各個功能單元的工作。

硬件單元功能描述及接口要求通訊部分通訊部分由串口通訊和并口通訊構(gòu)成（注：兩種通訊方式不能共存并由出產(chǎn)設(shè)置決定采用定制通訊方式）。TPM100的串口通訊部分采用RS232IE標(biāo)準(zhǔn)串口電器規(guī)范，共一組數(shù)據(jù)線（RXD/TXD），一組應(yīng)答線(DSR/DTR)；TPM100的并口通訊部分采用兼容pacsz1284并口通訊規(guī)范，數(shù)據(jù)寬度8bits，控制總線寬度4bits。外接部分外接部分由鍵盤和LED指示燈兩部分構(gòu)成；鍵盤有兩個按鍵：SEL和LF按鍵。SEL為在線控制線，LF為走紙鍵。LED指示燈一為電源指示燈，一為狀態(tài)指示燈。打印機芯控制部分打印機芯控制分為三個部分：步進電機控制、發(fā)熱單元控制以及傳感器信號的處理。當(dāng)前采用打印機芯內(nèi)置步進電機是一個兩相八拍的電機，對應(yīng)的在設(shè)計過程中也需要采用兩相八拍的電機驅(qū)動芯片，根據(jù)電機性能設(shè)定輸出電流不超過350mA。步進電機控制芯片控制信號說明：字庫管理部分打印機的字庫由西文字庫和標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫組成。西文字庫分為兩塊：打印機默認(rèn)的西文字庫和開放給用戶的用戶自定義字庫空間，用戶可以通過指令定義自己需要的西文字符。漢字字庫作為標(biāo)準(zhǔn)字庫，不允許做修改，字庫存放在25p80的flashmemory中，通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口進行數(shù)據(jù)交互。電源管理系統(tǒng)需要三組電源：3.3V/5V/7.4V，其中，3.3V為字庫供電電源；5V為邏輯電路供電電源；7.4V為功率電路供電電源。主要器件的原理和性能指標(biāo)略連接器PIN腳定義硬件測試點設(shè)計調(diào)試用測試點TPM100在設(shè)計中需要留出方便實驗室軟、硬件調(diào)試和測試的測試點。包括串并口、JTAG以及一些重要的時鐘線和控制線。生產(chǎn)測試點模塊在生產(chǎn)線進行生產(chǎn)測試時，夾具上的探針通常會連到電源、串并口、按鍵、SPI/I2C接口，復(fù)位信號等等。這些測試點在設(shè)計的初期就要考慮留出，既要考慮測試的方便又要考慮測試點位置對外觀、貼標(biāo)識等的影響，并且測試點的位置要固定不變。應(yīng)用所需測試點基本上，TPM100不會對客戶直接開放，所有的維修和應(yīng)用設(shè)計都將在公司完成，所以，應(yīng)用測試點在此不作考慮。軟件設(shè)計計劃項目軟件設(shè)計的需求分析熱敏打印機需要支持以下功能：

支持通用指令集

支持標(biāo)準(zhǔn)并口或RS-232串口（只能選擇其一）

支持富士通384點寬打印頭

支持條碼CODE128國標(biāo)打印

支持西文12*24點陣打印

支持中文GB231224點陣打印

支持自動換行打印

支持自檢功能

支持中、西文混合打印<串并口的pin腳定義請參照硬件篇〉軟件系統(tǒng)的驅(qū)動開發(fā)略調(diào)試和測試接口的設(shè)計

軟件開發(fā)的風(fēng)險分析<要求：合理分析和預(yù)測由于平臺原因在軟件開發(fā)中可能發(fā)生的會影響整個項目計劃的問題，以提前規(guī)避或準(zhǔn)備解決方案>這個項目的最大問題也是我們一直知道而沒有解決的問題，目前對富士通的這款打印機芯的技術(shù)材料是殘缺的，尤其是控制方面的說明，幾乎是沒有，所以，所有的控制方式和相關(guān)的保護都需要我們通過試驗的方式去獲得，這樣將造成兩個問題：一是開發(fā)周期不可限定；二也是最嚴(yán)重的，可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法穩(wěn)定工作或者系統(tǒng)無法工作在最佳狀態(tài)。項目的主體架構(gòu)沿用微型針式打印機的軟件架構(gòu)，所有這個方面的問題不大。軟件開發(fā)需要著重關(guān)注兩個問題：可靠性設(shè)計和可測試性設(shè)計。

可靠性設(shè)計熱敏打印機是一個實時的多任務(wù)系統(tǒng)，它要求任務(wù)即時處理，同時某些任務(wù)之間又有固定的邏輯或者先后關(guān)系。熱敏打印機的以下任務(wù)是不允許同時進行的，否則將會發(fā)生危險。

可測試性設(shè)計為了便于測試并尋找bug，在軟件的設(shè)計過程中采用模塊化設(shè)計，并對一些關(guān)鍵設(shè)備開放專用的測試接口。在任務(wù)管理中建立完整的任務(wù)狀態(tài)以及緩沖狀態(tài)標(biāo)志管理制度，并建立相應(yīng)得測試接口，便于在任何時候觀測任務(wù)或者緩沖的工作狀態(tài)。第五篇

結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計系統(tǒng)采用單向插入連接器，避免由于連接器接入方向錯誤導(dǎo)致的危險。熱設(shè)計散熱片與機殼的保護鋼板連接，增加散熱面積。

整機的外觀顏色TPM100的PCB為綠色、j8連接器為乳白色、其余連接器為黑色。整機的外觀造型TPM100為一款依照目前常規(guī)熱敏打印機外殼設(shè)計的模塊，模塊上留有6個定位孔（圓孔Ф6mm），方便用戶固定模塊。整機的外形尺寸（長X寬X高）；143.8(W)×96.5(D)×1.6(H)mm可附機械尺寸圖（略）；整機的結(jié)構(gòu)形式屏蔽框連接方式連接器共有三個對外連接器接口：DB25通訊接口、12v電源接口以及RJ11錢箱接口。通訊連接器是一個25pin的DB直插臥式連接器，TPM100用的是母座，電纜端用的是公頭。連接器結(jié)構(gòu)圖如下：

12v電源用的是一個3pin仿PSII直插臥式連接器，TPM100用的是母座，電纜端用的是公頭。連接器結(jié)構(gòu)圖如下：

錢箱接口用的是標(biāo)準(zhǔn)6pinRJ-11連接器。連接器結(jié)構(gòu)圖如下：

需要注意生產(chǎn)和包裝、運輸對公座的影響。16.6.2.2

固定方式TPM100板上留了6個定位孔（圓孔Ф6mm），對應(yīng)著常規(guī)打印機外殼的螺栓位置，方便用戶將TPM100板緊固在機殼上。整機的屏蔽方式、接地與防靜電方法。TPM100的定位孔連到了系統(tǒng)的主地，用戶可以通過緊固螺栓、螺母來達到模塊與機殼的大面積接地，從而達到較好的屏蔽效果和防靜電的效果。工藝設(shè)計PCBPCB板廠在生產(chǎn)PCB時需要在各層工藝邊加上銅箔，增強整板的剛性；PCB板在出貨前板廠應(yīng)至少烤板1小時，防止PCB在包裝之前受潮。PCB板平整度要求為0.5%；拼版圖需要仔細(xì)標(biāo)明各尺寸，同時留的光學(xué)定位點不能影響生產(chǎn)貼片。第六篇

測試研發(fā)測試軟件功能測試TPM100的軟件功能測試由軟件工程師和軟件測試工程師完成。軟件工程師偏向開發(fā)性和功能性測試，軟件測試工程師做功能確認(rèn)測試，每個正式的軟件版本都需要經(jīng)過軟件測試工程師的測試確認(rèn)、發(fā)布、歸檔至質(zhì)量部后方能批量生產(chǎn)。軟件測試方案TPM100作為標(biāo)準(zhǔn)單元，軟件測試時參照標(biāo)準(zhǔn)單板的測試案例和測試規(guī)范。軟件測試實際上包括兩大部分：功能測試和性能測試。功能測試主要是進行獨立的單元、指令或者是打印數(shù)據(jù)測試，它的重點在于系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)需求。性能測試則是偏重于整體功能的測試，如：連續(xù)工作能力測試、不同指令之間的邏輯測試、不同任務(wù)間的邏輯測試等等，它強調(diào)測試的非常規(guī)化，測試條件也偏向于邊界點的測試。功能測試這部分工程師可以直接對照用戶使用手冊進行測試，在這里不作冗述。18.1.3

性能測試

18.2

硬件功能測試TPM100的硬件功能測試由硬件工程師和硬件測試工程完成。硬件工程師需要注重開發(fā)性、功能性、探索性、可靠性和穩(wěn)定性調(diào)試和測試，硬件測試工程師需要參照模塊硬件測試規(guī)范，對模塊進行完整的硬件測試，同時每個正式軟件版本發(fā)布之前均需要硬件測試工程師進行測試確認(rèn)。TPM100的硬件測試內(nèi)容如下：

電源紋波檢測：7.4v/5v/3.3v，分為上電波形檢測、靜態(tài)工作電壓檢測、動態(tài)工作電壓檢測（需要著重檢測打印工作時的電壓狀態(tài)）要求紋波不超過5%；

I2C通訊波形檢測以及通訊效果檢測；

錢箱控制信號波形檢測以及實際控制效果檢測；

通訊檢測；

傳感器信號檢測；

步進電機檢測（波形校驗以及負(fù)載測試）；

發(fā)熱單元與打印點數(shù)據(jù)傳輸檢測（波形校驗以及負(fù)載測試）；

檢測鍵盤（實際上就兩個按鍵，串口通訊方式采用返回鍵值方式，并口通訊采用ｌｅｄ指示方式）硬件功能測試操作步驟如下：首先是做不帶負(fù)載的測試（標(biāo)準(zhǔn)的試驗步驟在這里不作冗述，硬件工程師都應(yīng)該了解）1.

確認(rèn)取消負(fù)載；2.

連接１２ｖ電源，上電，監(jiān)測７．４ｖ／５ｖ／３．３ｖ電源情況；3.

通過并口或者串口發(fā)送進入硬件測試模式指令（參考硬件測試指令表）；4.

如果是串口通訊方式，通過串口返回測試名利字；如果是并口方式，如果接受正確指示燈送出一組兩短一長的信號，否則無動作；5.

發(fā)送I2C通訊波形檢測指令，通過示波器觀測波形，對照資料是否符合要求，以下的測試，凡需要監(jiān)測波形的均采用示波器觀測；如果操作正確，在串口通訊方式下，將從串口接受到“ｉ２ｃｏｋ”，否則是“ｉ２ｃｅｒｒｏｒ”；并口方式下，正確為ｌｅｄ勻速閃爍六次，否則為常亮；6.

發(fā)送錢箱控制信號波形檢測指令，觀測輸入波形是否符合設(shè)計預(yù)期；7.

發(fā)送傳感器信號檢測指令；8.

發(fā)送步進電機檢測指令，比較輸入輸出關(guān)系以及輸出波形是否達到要求；9.

發(fā)送發(fā)熱單元與打印點數(shù)據(jù)傳輸檢測指令，觀測波形是否符合設(shè)計期望；10.

發(fā)送鍵盤測試指令，然后手動操作，觀測輸入波形是否符合設(shè)計預(yù)期，如果是串口通訊，通過串口返回按鍵值；11.

發(fā)送跳出測試模式指令；注意：對應(yīng)的進入測試項目命令就有對應(yīng)的退出命令。做負(fù)載測試1.

確認(rèn)連接負(fù)載；2.

連接１２ｖ電源，上電，監(jiān)測７．４ｖ／５ｖ／３．３ｖ電源情況；3.

通過并口或者串口發(fā)送進入硬件測試模式指令（參考硬件測試指令表）；4.

發(fā)送錢箱控制信號波形檢測指令，觀測錢箱實際動作是否符合要求；5.

發(fā)送傳感器信號檢測指令，稍描兩處傳感器，并手動修改輸入量，觀測是否能夠得到正確的傳感器反饋（僅限于串口通訊）；6.

發(fā)送步進電機檢測指令；觀測是否有失步，是否有尖嘯（注意觀測波形是否滿足打印機芯控制需要）；7.

發(fā)送發(fā)熱單元與打印點數(shù)據(jù)傳輸檢測指令，觀測實際打印出來的效果（同時監(jiān)測５ｖ和７．４ｖ電源，看是否有明顯的波動，如果有，那么需要改進存電回路）；8.

發(fā)送跳出測試模式指令；硬件測試指令表如下：生產(chǎn)測試生產(chǎn)測試是設(shè)計制造的重要部分，隨著零部件的小型化、產(chǎn)品的日漸復(fù)雜和上市時間的縮短，測試問題越來越復(fù)雜，電路板功能的擴大使得組裝級別的評估及現(xiàn)場維護成為組裝工藝過程中的重要問題。TPM100在出貨之前需要在生產(chǎn)線進行完整的生產(chǎn)測試。19.1

測試成本計算測試成本可以寬泛的定義為：（∑導(dǎo)致測試開銷的因素）/（測試的器件數(shù)量）=測試成本19.2

生產(chǎn)測試流程TPM100SMT貼片完成之后，寫S/N號、FT、FQA抽測等。單板所需接口和測試點TPM100在做生產(chǎn)測試時，需要用到打印機芯接口（26pin連接器），相關(guān)測試點要連接到測試夾具（包括電源、地、temp、并/串口、debug點等）。同時還要增加功能性測試，測試、鍵盤、LED、GPIO、ADC等接口。19.4

生產(chǎn)測試軟件TPM100的生產(chǎn)測試軟件包括multi-down、寫S/N號程序、Calibration程序、FT程序、功能性測試程序等。FQA抽測時進行測試。19.5

生產(chǎn)測試附件19.5.1

夾具TPM100在DL、BT、FT三站均需要使用夾具，其他站使用測試版。19.5.2

其他附件生產(chǎn)TPM100的其他附件包括PC、電源、并/串口線等，同時在寫S/N號還要用到條碼槍。TPM100需要在定型之前完成CE測試，并取得相關(guān)報告和證書。1.1

CE測試CE測試內(nèi)容如下：安全實驗：

1.工作電壓

2.故障試驗

3.撞擊實驗

4.震動實驗

5.沖擊試驗

6.電氣間隙、爬電距離和絕緣穿透距離

7.插頭實驗

8.保護連接導(dǎo)體電阻

9.外部導(dǎo)線接線端子

10.電源線應(yīng)力消除試驗

11.電氣連接和固定試驗

12.漏電試驗

13.可接觸性試驗

14.能量危險檢查

15.限制電源試驗

16.安全連鎖裝置試驗

17.印刷電路板試驗

18.電源保護套

19.封裝和密封零件檢驗

20.抗外力試驗21.建筑內(nèi)（上）電氣設(shè)備

22.電擊試驗

23.介電強度試驗

24.標(biāo)簽檢查和試驗

25.輻射試驗

26.發(fā)熱試驗

27.SELV測試

28.TNV測試

29.限流電路試驗

30.過載試驗

31.手動裝置試驗

32.電池防爆試驗

33.溢出試驗

34.可燃實驗

35.防火試驗

36.黏合劑試驗

37.維卡試驗

38.防水試驗

電磁兼容實驗：

1.傳導(dǎo)干擾電壓

2.輻射場強

3.干擾功率

4.天線端子干擾電話

5.諧波電流

6.波動電壓

7.射頻干擾電壓

8.低頻磁場

9.高頻磁場

10.連續(xù)干擾11.靜電

12.瞬變脈沖

13.射頻連續(xù)波

14.連續(xù)波傳導(dǎo)干擾

15.工聘磁場

16.脈沖

17.電源電壓瞬第七篇測試板設(shè)計1