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基于STM32单片机蓝牙针式打印机的设计和应用

作者:黄涛时间:2019-06-17来源:电子产品世界收藏
标签:缭绕 hweo 澳门美高梅注册送28主页

作者 黄涛(江西方兴科技有限公司,江西 南昌 330025)

本文引用地址:http://www-eepw-com-cn.chaiyouchoushuibeng.com/article/201901/397275.htm

  摘要:针对高速公路拥堵时应急收费的便携式收费系统,研发了一台基于单片机的便携式蓝牙针式,该采用电池供电,通过蓝牙与便携式收费机实现无线通信。本文描述了该组成和

  关键词;打印机;;

  0 引言

  收费站有限的车道和收费设施往往是交通流量高峰时段发生拥堵的主要原因,可以通过增加收费车道和收费岗亭来解决。但这要增加大量的投资,在交通流量平峰时又将造成车道和岗亭闲置;而且在已建成通车的路段由于征地和拆迁的困难,增加车道的成本和代价巨大,且难以估计。高速公路手持收费系统由手持收费机和便携式蓝牙打印机组成,在交通发生拥堵的时候实现一个人就是一个收费岗亭,大大缓解收费岗亭的压力,减少车辆排队等候的时间。该打印机为电池供电,通过蓝牙与便携式收费机无线通信,采用专用针打机头,专门用于高速公路89 mm穿孔针打票。

  1 系统设计

  蓝牙打印机硬件采用嵌入式架构,单片机控制各个模块协同工作,单片机采用ST公司的系列的STM32F101单片机。打印机配备了蓝牙、USB两种数据接口,可实现无线和有线两种打印方式,USB接口还可以作为打印机字库下载和打印机参数设置接口。打印机面板共有4个指示灯和2个按键,指示灯分别用于指示开机、充电、蓝牙连接状态和故障,按键为开/关机键和进纸键。电源管理电路主要包括DC-DC电源转换电路、开/关机电路和电池充电控制电路。打印机内置蜂鸣器,当按下开/关机键,开机和关机时蜂鸣器会长鸣一声,另外,当电池电压过低或打印机出现故障时蜂鸣器也会发出警示音。单片机通过AD采集电池电压估算电池电量,当电量不足时开机指示灯由绿灯转为红灯,提醒用户及时充电。打印头采用STAR针式打印头,驱动电路包括针头驱动、针头移动驱动和进纸步进电机驱动电路。图1是该打印机的电路原理框图。

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  2 设计

  2.1 开/关机电路

  打印机采用轻触式软开/关机方式,开/关机电路如图2。

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  按键S1为开/关机键,Vbat接电池,通过场管V201控制电源模块的输入电源Vout,PWR_Ctl接单片机GPIO的输出,PWR_State接单片机GPIO的输入。电路工作原理是,关机状态下,当按下开/关机键S1,二极管D204导通,电阻R207产生压降,V201的VGS电压为(Vbat-0.7 V),V201导通,Vout通电,单片机启动,控制PWR_Ctl输出高电平,Q203导通,S1松开后维持R207的压降,V201保持导通状态,开机成功;开机状态下,当按下S1,单片机检测到PWR_State由高变低,控制PWR_Ctl输出低电平,Q203截止,S1松开后,R207没有压降,V201断开,关机。为了防止开/关机误操作,可以让单片机检测S1(S1按下PWR_State为低电平,S1松开PWR_State为高电平)是否持续按下若干时间(比如1~3 s)才开/关机。

  Charge_in接外部充电器的正极,即使关机状态下接上充电器单片机依然能对充电状态显示。DC_IN接单片机GPIO的输入,充电时为低电平,未接充电器时为高电平。

  2.2 打印头驱动电路

  采用日本STAR公司SP320S系列点阵打印机的打印头,专门用于89 mm宽穿孔票据的针式打印。该打印头的驱动电路包括针头驱动电路、针头移动直流电机驱动电路和进纸步进电机驱动电路,其中针头驱动电路和步进电机驱动电路由STA471A达林顿管驱动,电路较为简单,本文主要介绍针头移动直流电机驱动电路,如图3。

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  电路中,Carriage_Ctl为单片机IO控制脚,Motor+和Motor-分别接直流电机的正负端。当Carriage_Ctl输出高电平时,Q104导通,Q105、Q106导通,Q107截止,Motor+输出电流,直流电机转动;当Carriage_Ctl输出低电平时,Q104截止,Q105、Q106截止,直流电机停止转动,停转时直流电机由于惯性转动发电,同时由于Q107导通,Q107充当直流电机发电的负载,由于负载比较大,直流电机惯性阻力增大,迫使电机立即停转,这时Q107充当刹车功能。

  3

  由于蓝牙打印机在户外移动环境下使用,存在各种外界干扰的可能,所以对蓝牙数据传输的稳定性有一定的要求,保证每张票据打印都准确无误。打印机和手持终端之间的数据传输设定了握手协议,在手持终端正式发送打印数据之前先进行握手。握手成功确定蓝牙通信正常后终端再发送打印数据,打印机接收数据后对数据进行校验,防止数据丢包导致打印错误。数据校验正确并成功打印后,打印机再向手持终端发送打印成功应答。打印机完成一次完整的票据打印流程如图4所示,软件流程图如图5所示。

  4 结论

  STM32系列单片机具有丰富内部资源和齐全的系列产品,不用增加其他外围扩展电路就能实现片上系统,减少了开发工作量并缩短开发周期,在各方面指标上都远远优于51系列单片机,能满足不同电子产品的需求,这些突出的优势使得STM32系列单片机在生产生活的各个领域都有很大的发展潜力,得到越来越广泛的应用。

  参考文献

  [1]孙书鹰,陈志佳,寇超.新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用[J].2010(12):59-63.

  作者简介:

  黄涛(1983- ),男,本科,工程师,主要研究方向:高速公路机电设备研发.

本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第2期第61页,欢迎您写论文时引用,并注明出处



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