【摘 要】
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针式打印机是一种不同于激光、喷墨和热敏打印机的产品。它是靠机械作用力撞击色带,进而把色带上的油墨压印到纸上来显示信息。这个显著特点使其可以打印多层的压感纸。针式打印机具有独特的装纸通道,可以适应证件的打印。因此针式打印机在邮政、物流、税务等领域取得了广泛的应用。本论文致力于研究一个全新的基于Cortex-M4 CPU和CPLD（Complex Programmable Logic Device）技
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针式打印机是一种不同于激光、喷墨和热敏打印机的产品。它是靠机械作用力撞击色带,进而把色带上的油墨压印到纸上来显示信息。这个显著特点使其可以打印多层的压感纸。针式打印机具有独特的装纸通道,可以适应证件的打印。因此针式打印机在邮政、物流、税务等领域取得了广泛的应用。本论文致力于研究一个全新的基于Cortex-M4 CPU和CPLD（Complex Programmable Logic Device）技术的针式打印机设计方案。由于采用了复杂可编程逻辑器件CPLD控制打印头,针对不同针排列类型的打印头可以通过CPU设定控制参数,从而实现驱动多种针排列类型的打印头而无需变更硬件。采用NMOS（N-Metal-Oxide-Semiconductor）管驱动打印头线圈,取消了针驱动线圈的放电电路。取而代之的是用CPLD以斩波驱动电路的方式控制NMOS管放电阶段的电流,通过合理控制NMOS管在雪崩状态下的电流,使其泄放针驱动线圈内存储的能量。斩波周期和占空比由CPLD控制。这种方案大幅度节省了成本。在CPLD内部还设计了步进电机驱动信号监测功能,当驱动信号超时则产生报警信号通知CPU关闭驱动脉冲,保护了驱动电路。系统采用低功耗设计思路,按功能模块进行划分,在休眠时关闭无需活动的电路单元。针对纸张检测功能,发明了一种纠偏算法可以适应平面反射型光电传感器的离散性,且同时监测多个传感器信号并完成对纸张纠偏动作。从系统的EMC（Electromagnetic Compatibility）设计角度对系统进行了功率地和信号地的分割,打印头驱动和电机驱动电路在功率地的区域布局布线;数字电路和模拟电路在信号地的区域布局布线;最终在开关电源的接地端接地。针对系统中的高频信号和敏感信号线,比如时钟信号和模拟信号,使用地线伴随方式进行布线,使用电阻电容网络滤除高次谐波;使用TVS（Transient Voltage Suppressor）二极管进行ESD（Electro-Static Discharge）防护,提高抗干扰性能。实测取得了较好的EMC测试结果。在论文的研究过程中发表了1个发明专利和4个实用新型专利。发明专利为:一种打印机纸张纠偏系统和纠偏方法。实用新型专利分别为:一种针式打印机的低功耗电路;一种基于CPLD实现的打印机电路;一种多路感性负载驱动控制电路;基于MOSFET和TVS的针式打印机打印头驱动电路。
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