热敏打印头控制原理

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1、热敏打印头控制方式浅谈目前我们项目中使用的热敏打印头主要是两种：FTP-628MCL103（2英寸。对应项目：1210/1230，1510，1240)和FTP-638MCL101(3英寸。对应项目：1310)。对打印头的控制可以说是一个热敏打印机的最核心部分。本文将对电机、加热、报警等方面的各种控制方式做一个简单的叙述。电机控制FTP系列打印头使用步进电机进行转动控制。所谓步进电机，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加

2、上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。    虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。628与639两种打印头在电机上并无区别。根据打印头资料，可以知道，打印头排线有4个引脚用于控制步进电机。下图给出了控制电机转动的时序图。原理并不复杂，用于控制电机相位的4个信号线（A，B，nA，nB）需依次加电。一个完整的周期可以分为8个部分，对应电机的相位分别应该

3、在A，AB，B，BnA，nA，nAnB，nB，nBA。要实现这样的时序也不是难事。目前我们采用过两种方法来实现。1．使用定时器来控制。系统内置一个定时器（定时器周期为1/4点行周期），再设置一个以8为模的累加器。每次定时器触发根据当前累加器的值对4根信号线分别加电。2．使用PWM来控制。许多CPU都支持PWM输出。用PWM可以很容易的产生一个固定周期和占空比的方波信号。如果有4路相同的PWM信号再经过一个固定延时后分别启动（从图中可以直观的看出，延时为1/4电机周期）。可以说，这两种控制方式各有利弊。使用定时器方式不如使用PWM方式走纸平稳，而且，PWM一旦设置好后会自行工作，控制程序会简便

4、很多。但PWM由于其本身的精度和一些缺陷，导致PWM一旦启动，电机速度就被固定了。需要频繁改变电机速度时4个PWM很难完全协调，容易出现电机失步的情况。另一方面，PWM控制方式需要使用4个PWM输出（实际上为了同步还需要第五个PWM接外部中断），很浪费系统资源（不少CPU只有4个PWM）。而定时器方式仅使用一个内部中断即可。所以，目前而言，我们主要使用定时器的方式来控制打印头电机的转动。大的控制方式确定下来之后，还会有一些细节上的问题。首行停留问题我们把电机转动1圈对应8个相位标志为（1，2，……8），同时我们假设目前电机静止在1相位。电机现在要由静止状态启动，那么很自然的下个相位应该是2，

5、我们需要对2相位对应的信号线加电；下个周期再为3相位加电……。如果我们假设的前提成立（电机静止时在1相位），那这个步骤是正确的。但是，我们如何能保证电机静止时一定会在1相位呢？任何晃动，或者人为的拉纸都会导致电机相位变化，而我们程序里只有一个累加器来标志电机的相位，事实上并没有实时检测电机相位的方法。那唯一的方法就是在每次由静止启动的时候，都要确保电机相位在一个我们知道的地方，所以正确的步骤是，每次启动应该首先对1相位加电足够长的时间以保证电机初相位即使不在1，也有足够的时间回到1，之后再按上面的步骤启动。上面为了方便论述，将1个电机周期（8个相位）看作一个打印周期。但实际上，对于FTP打印

6、头，电机走过4个相位就已经是一个点行了。1个电机周期对应的是2个点行周期。所以如果我们将1相位作为假设的起始相位，那5相位同样也是一个起始相位。这个是需要注意的。启动加速问题根据富士通给出的建议，打印头电机不应直接从静止就达到最高运转速度的状态。而应该逐步加速。因此在程序设计的时候必须设计一个加速表，使速度由静止平稳增加到最大速度。加热控制解决了电机转动的问题只能实现正常走纸，打印还是需要实现对打印头加热点的控制。对于2英寸的打印头，横向有384个加热点；对于3英寸则有576个加热点。对于加热点的控制被抽象成对一个缓存的写入。FTP打印头内置一段缓存，缓存内用1个bit表示一个加热点是否加热

7、。因此在加热之前，我们需要将马上要打印的那个点行的数据通过串行方式写入到打印机的缓存里。如何写入数据这里就不赘述了，我们假设数据已经写入缓存。当前，需要明确的是，数据必须在电机一开始转动时就尽快写入，通常会在启动的第一个相位加电的同时就写入数据。数据写入缓存后，并不是简单的通过给一个加热线加电就可以实现加热的。经过测试，对于3英寸的打印头，576个点同时加热会使瞬间电流峰值达到11A，绝大多数锂电池可以承受的