喷墨打印机在单片机测控系统中的应用

1．51单片机与打印机接口设计

1.1并口打印机的工作时序

通常情况下，并口喷墨打印机(以下简称打印机)是由普通PC机来驱动的。PC机中的并行端口有三种工作模式，分别是SPP(标准并行接口)，EPP(增强型并行接口)，ECP(扩展型并行端口)。由于SPP实现起来最简单，因此，本系统参照此接口。

PC机按SPP模式驱动喷墨打印机时采用17根信号线，如果要求单片机完全按照这种方式工作，实现起来比较繁琐，占用了很多I/O资源。通过仔细分析SPP信号线以及打印机的工作原理之后，我们使用了10根信号线：8根数据线，1根状态线(用来判断打印机是否空闲)，1根控制线(用来选通打印机)，试验结果表明这种简化是完全可行的。PC机并行端口引脚定义请参考相关资料。图1是简化的并口打印机工作时序。简化的打印机工作时序可以概括为：主机(在此为单片机)在打印机忙线BUSY为低电平时输出数据，产生选通脉冲信号STROBE，将数据总线上的数据D0～D7锁存入打印机中,在打印机处理此数据期间，忙线为高电平，此时主机不能向打印机发送数据，否则将被丢失。打印机处理完此数据或执行完打印操作后，忙线变成低电平，表示数据被接收处理完毕，打印机可以接收下一个数据了。

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1.2单片机与并口打印机的接口电路

设计的51单片机和打印机的接口电路如图2所示。单片机只用了10根信号线来驱动喷墨打印机。单片机P0口的8根数据线通过74HC377锁存后和并口的数据线相连，向打印机传送命令和数据,I/O引脚P12接并口的BUSY信号线，单片机检测到P12管脚为高电平时，继续读取该管脚的状态，直到为低电平时(表明打印机可以接受下一个字符)才往数据口发送一个字符。单片机最高位地址总线P2.7(A15)为低电平时，数据便可在单片机写控制信号线WR的上升沿锁入74HC377，随后P2.6为低电平时，选通信号STROBE有效，数据进入打印机。这样，喷墨打印机端口地址为0x0000～0x3fff，由于51系列单片机的存储器和外设是统一编址的，外部存储器地址只能从0x4000开始。如果系统存储空间不够，可以改用全译码电路来实现。

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2EPSON ESC/P打印控制语言简介

采用EPSON公司的打印控制语言ESC/P，在它的开发网站上下载编程手册，里面对这种打印机语言作了详细介绍，本文列出了实际应用中常用的控制代码。
　　初始化打印机：ESC @
　　选择图形方式：ESC (C nL nH m

其中nL=01H，nH=00H，m=01H或31H。注意，初始化后打印机处于字符方式。因此要在图形方式下打印时，必须先执行该命令。
　　设置单元大小：ESC (U nL nH m

nL=01H，nH=00H，m=05H，0AH，14H，1Eh，28H，32H，3CH，m取不同的值时单元大小不一样。单元越小打印机分辨率越高，因而打印质量也就越高。

选择单色/彩色命令：ESC (K nL nH m n

nL=01H，nH=00H，m=00H，n=00H，01H，02H。当n=00H时，打印机处于默认的彩色模式,当n=01H时，打印机置为单色模式，即只能打印出黑色,当n=02H时，打印机置为彩色模式，可打印四种颜色。

打印光栅图像命令：ESC . c v h m N1 Nh d1…dk

c=0，1，2表示打印模式。当c=0时，打印机工作在非压缩模式,c=1时，打印机处于压缩模式,v：垂直方向打印密度，在这里v=30，因此垂直方向打印密度为3600/v=120(dpi),h：水平方向打印密度，在此h=10，因而水平方向打印密度为360(dpi),m：打印头横向移动过程中垂直方向所含点数，也就是光栅个数或扫描行数,nL，nH：水平方向所含点数为((256*nH)+nL),k：所有数据个数，非压缩方式下值为m*int((nH*256+nL+7)/8)，压缩方式下其值不定,d：数据。如果打印机要打印汉字或者图形，那它一定要工作在图形方式，因此每送一次数据给打印机都要用到它。要熟练掌握该命令才能准确、快速地编写应用程序。另外，打印机工作在光栅图形模式下，它在水平方向和垂直方向上的分辨率是不一样的，因此在打印过程中送给打印机的点阵和通常情况下(比如液晶显示)是不一样的，必须要经过转换后(横向放大三倍，纵向不变)才能够打印出正常字体。

设置水平位置，设置水平相对位置，设置垂直位置，设置垂直相对位置这4条命令也用得比较多，其用法也很简单，另外还有一些偶尔用到的命令，详情可参阅EPSON C4X编程手册，在此就不一一列举了。

3打印程序设计

打印机的驱动软件采用C51编写，在keil C51环境下编译通过，能够正常工作。以下是其中的一些关键部分：

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函数功能：把字节character发送到打印口。其工作过程是，先读取打印机忙状态信号，如果忙继续查询，直到不忙再送去一个字符到打印口，随后发出选通信号。

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4结束语

单片机应用系统中，如果打印任务很大(比如打印大幅面的图形和汉字)，而且又在野外操作，如地质勘测时得到的一些实时数据、曲线，就不得不采用单片机驱动喷墨打印机来实现，本文针对此应用给出了一种可行的方案。

参考文献
［1］EPSON Programming Guide For 4 Color EPSON Stylus Ink Jet Printer［Z］.SEIKOEPSON Corporation,Nagano,Japan.,2003.
［2］8051 Microcontrollers Hardware Manual［Z］.ATMEL Corporation.,1997.