CN111145465B - 电子打印机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电子打印机系统，包括嵌入式微控制器、显示交互模块、数据存储模块、电源管理模块、USB接口模块、Wi‑Fi通讯模块和以太网接口模块，所述以太网接口模块与嵌入式微控制器之间采用RMII接口，所述嵌入式微控制器通过相应的串口通信协议接口与Wi‑Fi通讯模块电性连接，所述嵌入式微控制器与数据存储模块之间通过SPI进行数据通信，所述嵌入式微控制器通过显示驱动电路与显示交互模块电性连接，所述USB接口模块包括USB host接口和USB device接口，所述USB host接口和USB device接口通过数据传输电路与嵌入式微控制器电性连接，该电子打印机系统设计合理，成本低廉，相比传统打印机，电子打印机不仅机身成本较低，更能省去纸张、油墨等长期耗材成本。

Description

电子打印机系统
技术领域
本发明是电子打印机系统，属于打印机技术领域。
背景技术
传统打印机，无论是以热敏、针式、喷墨、激光或其他原理进行工作，其打印目的都是将图文内容打印到纸质上，而在很多场景下，打印成纸质并非必须，也并非最优方式：如收银打印的消费小票，大多只是用来复核金额，消费者经常不取或直接丢弃，如取号打印的排号单，只是用于一次验证，用户拿着怕丢，还得不断核对号数，这些场景下，消耗的纸张、油墨、色带、染料等打印耗材十分巨大，如大量用于消费小票打印的热敏纸，国内每年消耗100亿卷以上，而这些耗材的产生，通常需要木材、水、煤等，造成严重的资源浪费，不仅如此，有些耗材会产生化学污染，危害人体健康，如热敏纸所含双酚A，已被美国和加拿大明令禁止，而纸质的保存也是个问题，热敏纸上的字迹通常半个月左右字迹就开始消退，加上纸质容易揉搓、变形、撕裂，导致字迹模糊或丢失，很快失去保存价值、失去凭证意义。
所以，使用电子模块取代机械模块，将原本要打印出来的纸质图文，用算法转换转成电子图文，并通过网络上传到服务器，用户通过手机扫码、人脸识别、指纹识别等方式，自动从服务器下载电子图文到客户端，具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供电子打印机系统，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明设计合理，成本低廉，相比传统打印机，电子打印机不仅机身成本较低，更能省去纸张、油墨等长期耗材成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电子打印机系统，包括嵌入式微控制器、显示交互模块、数据存储模块、电源管理模块、USB接口模块、Wi-Fi通讯模块和以太网接口模块，所述以太网接口模块与嵌入式微控制器之间采用RMII接口，所述嵌入式微控制器通过相应的串口通信协议接口与Wi-Fi通讯模块电性连接，所述嵌入式微控制器与数据存储模块之间通过SPI进行数据通信，所述嵌入式微控制器通过显示驱动电路与显示交互模块电性连接，所述USB接口模块包括USB host接口和USB device接口，所述USB host接口和USB device接口通过数据传输电路与嵌入式微控制器电性连接，所述电源管理模块通过供电电路分别与嵌入式微控制器、显示交互模块、数据存储模块、USB接口模块、Wi-Fi通讯模块和以太网接口模块电性连接，所述电源管理模块用于将5V直流适配器的输出电源转换为电压值为3.3V的直流电源，为其他电路模块提供电能，所述显示交互模块用于配置Wi-Fi联网信息和显示消费数据关联二维码，所述数据存储模块用于存储离线情况下打印的消费数据，所述Wi-Fi通讯模块用于将采集到的收银系统消费数据上传至远程服务平台，同时下载关联二维码并转交给显示交互模块显示，Wi-Fi通讯模块与远程服务平台通讯异常的情况下，采集到的消费数据存储在数据存储模块，联网状态恢复正常时，再将存储在数据存储模块的离线数据上传至远程服务平台，所述以太网接口模块，一方面用于以太网数据采集，采集网络收银机发出的消费数据，另一方面是用于与远程服务平台通讯，所述嵌入式微控制器用于协调各模块之间的正常运作，同时负责系统数据运算以及逻辑处理和异常处理，所述嵌入式微控制器通过指令电路连接有指示灯，所述电子打印机系统的使用步骤如下：
步骤一：驱动下载安装；下载驱动然后进行安装，将此电子打印机系统-USB打印线-收银系统连接好，接上适配器接通电源，安装过程中，根据打印模板大小选择“58”或“80”热敏驱动安装，等待安装成功，安装成功后查看“设备和打印机”，确保打印驱动安装成功；
步骤二：电子打印机设置；首先连接网络，分为无线连接或有线连接，无线连接时，进入“联网设置”—>单击选中连接—>点击“选择”切换输入WIFI密码—>确认，连接成功后指示灯不亮，有线连接时，直接用网线连接路由器和电子打印机的网口，检查指示灯是否有亮，进入“系统信息”—>输入验证码登录—>点击“设置”—>“设置网络地址”：将上面的IP地址网段设置成与路由器同一个网段不同IP—>点击立即重启生效，有线网络与无线网络都连接的情况下，优先使用有线网络，网络连接成功后电子打印机系统会向服务器平台申请电子小票码，直接使用打印机打印即可；
步骤三：设置收银软件；安装好电子打印机驱动后，打开收银软件，设置打印方式如下：驱动打印，则选择刚安装好的驱动进行打印，使用默认驱动打印，则将刚安装的驱动设置成默认驱动，具体根据收银系统设置操作；
步骤四：电子小票获取；按照收银系统正常收银流程结算打印，收银系统收到用户消费完成的指令后，将所述用户的消费信息编码为二进制数据，将所述二进制数据生成二维码，点击打印后电子打印机上弹出小票二维码，打开微信扫一扫扫描二维码并对二维码进行解析，得到所述二维码所对应的数据，将所述数据按照录入时间分配的序列号排列形成电子消费信息列表，账单直接记录在“拾账本”小程序上，通过扫描二维码即可获取纸质消费信息，方便快捷。
一实施例中：所述嵌入式微控制器选用STM32F407VET6型单片机，所述单片机以32位ARM为核心处理器，内部具有196K字节的超大容量随机存储器RAM以及512K字节的Flash内部存器，所述单片机内部集成专用的复位电路和看门狗功能，并且配备了多大17个内部定时器，同时还具有4个UART通讯接口和3个SPI通讯接口，通过外部的晶振为嵌入式微控制器提供给稳定的工作时钟信号，所述晶振采用的频率是8MHz和容值22pf的瓷片电容注册的晶振电路。
一实施例中：所述电源管理模块由输出电压为3.3V的LM1117三端稳压芯片和滤波电容构成，所述LM1117是一种三端集成电路稳压芯片，仅有输入端、输出端以及公共地端，LM1117稳压芯片所需的外围器件较少，芯片内部集成了过流和过热保护电路。
一实施例中：所述数据存储模块选用存储容量为8M字节的W25Q64作为存储芯片，每个扇区至少可写或擦除100000次，数据保存长达20年。
一实施例中：所述Wi-Fi通讯模块采用频段为2.4GHz的Wi-Fi通讯模块ESP8266，ESP8266芯片内部使用的是LWIP协议，对用户是UART通用串行数据通信形式为接口进行数据通信，用户只需通过UART接口发送简单AT命令即可实现Wi-Fi入网。
一实施例中：所述以太网接口模块采用IP101G、H16127MCG网口变压器和SLVU2.8-4以太网口保护TVS二极管阵列构成，所述以太网接口模块使用的参考时钟由外部晶振电路提供，参考时钟为50MHz。
采用上述技术方案后，一方面，能够应用于大量非必须纸质打印的场景，不仅解决了纸质打印资源浪费、有毒污染、凭证失效等问题，还解决了机械打印模块成本高、体积大、易损坏、带噪音的问题，更为用户带来电子化便利，如一次留存永久复用、电子小票自动核验、电子排号自动提醒、消费金额自动积分等增值服务；
另一方面，此电子打印机系统成本低廉：相比传统打印机，电子打印机不仅机身成本较低，更能省去纸张、油墨等长期耗材成本，维护简单：传统打印机机械结构复杂，有打印头、齿轮等易损部分，更需要经常更换耗材，而电子打印机无易损部分，无需更换耗材，体验良好：体积比传统打印机小60%以上，打印实时无噪音；
此外，对消费者来说，电子小票一次留存，永久使用，能够实现自动化凭证开票、退货换货、金额积分、停车抵扣等，提供电子账单，为消费者提供含完整单品明细的自动记账，并进行分门别类的账单统计，提供消费足迹，为消费者记录消费历史和消费足迹，对让消费者对自身消费一目了然，对社会效应来说，传统纸质小票的生产需要消耗木材、水等有益资源和煤等污染资源，每年消耗量十分巨大，通过电子小票取代纸质小票，实现无纸化环保消费，并且传统热敏纸含双酚A等化学物质，会对人体健康造成伤害，特别是对孕妇、小孩或长期接触热敏纸的收银员，通过电子小票取代热敏纸，实现无污染的健康消费。
附图说明
图1为本发明电子打印机系统的功能模块图；
图2为本发明电子打印机系统的电源管理模块电路图；
图3为本发明电子打印机系统的以太网接口模块电路图；
图4为本发明电子打印机系统的Wi-Fi通讯模块电路图；
图5为本发明电子打印机系统的数据存储模块电路图；
图6为本发明电子打印机系统的显示交互模块电路图；
图7为本发明电子打印机系统的USB host接口电路图；
图8为本发明电子打印机系统的USB device接口电路图；
图中：1-嵌入式微控制器、2-显示交互模块、3-数据存储模块、4-电源管理模块、5-USB接口模块、6-Wi-Fi通讯模块、7-以太网接口模块、8-USB host接口、9-USB device接口、10-指示灯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图8，本发明提供电子打印机系统，包括嵌入式微控制器1、显示交互模块2、数据存储模块3、电源管理模块4、USB接口模块5、Wi-Fi通讯模块6和以太网接口模块7，所述以太网接口模块7与嵌入式微控制器1之间采用RMII接口，所述嵌入式微控制器1通过相应的串口通信协议接口与Wi-Fi通讯模块6电性连接，所述嵌入式微控制器1与数据存储模块3之间通过SPI进行数据通信，所述嵌入式微控制器1通过显示驱动电路与显示交互模块2电性连接，所述USB接口模块5包括USB host接口8和USB device接口9，所述USB host接口8和USB device接口9通过数据传输电路与嵌入式微控制器1电性连接，所述电源管理模块4通过供电电路分别与嵌入式微控制器1、显示交互模块2、数据存储模块3、USB接口模块5、Wi-Fi通讯模块6和以太网接口模块7电性连接，所述电源管理模块4用于将5V直流适配器的输出电源转换为电压值为3.3V的直流电源，为其他电路模块提供电能，所述显示交互模块2用于配置Wi-Fi联网信息和显示消费数据关联二维码，所述数据存储模块3用于存储离线情况下打印的消费数据，所述Wi-Fi通讯模块6用于将采集到的收银系统消费数据上传至远程服务平台，同时下载关联二维码并转交给显示交互模块2显示，Wi-Fi通讯模块6与远程服务平台通讯异常的情况下，采集到的消费数据存储在数据存储模块3，联网状态恢复正常时，再将存储在数据存储模块3的离线数据上传至远程服务平台，所述以太网接口模块7，一方面用于以太网数据采集，采集网络收银机发出的消费数据，另一方面是用于与远程服务平台通讯，所述嵌入式微控制器1用于协调各模块之间的正常运作，同时负责系统数据运算以及逻辑处理和异常处理，所述嵌入式微控制器1通过指令电路连接有指示灯10，所述电子打印机系统的使用步骤如下：
步骤一：驱动下载安装；下载驱动然后进行安装，将此电子打印机系统-USB打印线-收银系统连接好，接上适配器接通电源，安装过程中，根据打印模板大小选择“58”或“80”热敏驱动安装，等待安装成功，安装成功后查看“设备和打印机”，确保打印驱动安装成功；
步骤二：电子打印机设置；首先连接网络，分为无线连接或有线连接，无线连接时，进入“联网设置”—>单击选中连接—>点击“选择”切换输入WIFI密码—>确认，连接成功后指示灯10不亮，有线连接时，直接用网线连接路由器和电子打印机的网口，检查指示灯10是否有亮，进入“系统信息”—>输入验证码登录—>点击“设置”—>“设置网络地址”：将上面的IP地址网段设置成与路由器同一个网段不同IP—>点击立即重启生效，有线网络与无线网络都连接的情况下，优先使用有线网络，网络连接成功后电子打印机系统会向服务器平台申请电子小票码，直接使用打印机打印即可；
步骤三：设置收银软件；安装好电子打印机驱动后，打开收银软件，设置打印方式如下：驱动打印，则选择刚安装好的驱动进行打印，使用默认驱动打印，则将刚安装的驱动设置成默认驱动，具体根据收银系统设置操作；
步骤四：电子小票获取；按照收银系统正常收银流程结算打印，收银系统收到用户消费完成的指令后，将所述用户的消费信息编码为二进制数据，将所述二进制数据生成二维码，点击打印后电子打印机上弹出小票二维码，打开微信扫一扫扫描二维码并对二维码进行解析，得到所述二维码所对应的数据，将所述数据按照录入时间分配的序列号排列形成电子消费信息列表，账单直接记录在“拾账本”小程序上，通过扫描二维码即可获取纸质消费信息，方便快捷。
本实施例中，所述嵌入式微控制器1选用STM32F407VET6型单片机，所述单片机以32位ARM为核心处理器，内部具有196K字节的超大容量随机存储器RAM以及512K字节的Flash内部存器，所述单片机内部集成专用的复位电路和看门狗功能，并且配备了多大17个内部定时器，同时还具有4个UART通讯接口和3个SPI通讯接口，通过外部的晶振为嵌入式微控制器1提供给稳定的工作时钟信号，所述晶振采用的频率是8MHz和容值22pf的瓷片电容注册的晶振电路。
进一步的，所述电源管理模块4由输出电压为3.3V的LM1117三端稳压芯片和滤波电容构成，所述LM1117是一种三端集成电路稳压芯片，仅有输入端、输出端以及公共地端，LM1117稳压芯片所需的外围器件较少，芯片内部集成了过流和过热保护电路。
进一步的，所述数据存储模块3选用存储容量为8M字节的W25Q64作为存储芯片，每个扇区至少可写或擦除100000次，数据保存长达20年。
通过以上结构，在此电子打印机系统应用后，电源管理模块4将适配器提供的5V直流电源转化为供系统工作的3.3V电源，为其他电路模块提供高质量的、性能强劲的电源，以太网接口模块7接入网络收银机和网络打印机所在的局域网，通过嗅探技术获取网络收银机和网络打印机之间的有用通讯数据，并且过滤来自局域网其他网络设备的干扰数据，以太网接口模块7采集到有效的收银机消费数据后，将数据传递给嵌入式微控制器1处理，Wi-Fi通讯模块6负责将采集到的收银系统消费数据上传至远程服务平台，同时下载关联二维码并转交给显示交互模块2显示，在Wi-Fi通讯模块6网络异常的情况下，采集到的收银系统消费数据暂存至数据存储模块3中，一旦Wi-Fi通讯模块6检查到网络恢复正常，则从数据存储模块3中读取暂存数据并上传至远程云服务平台，嵌入式微控制器1负责协调各模块之间的正常运作，同时负责系统数据运算以及逻辑处理和异常处理，对消费者来说，提供的电子小票一次留存，永久使用，能够实现自动化凭证开票、退货换货、金额积分、停车抵扣等，提供电子账单，为消费者提供含完整单品明细的自动记账，并进行分门别类的账单统计，提供消费足迹，为消费者记录消费历史和消费足迹，对让消费者对自身消费一目了然，对社会效应来说，传统纸质小票的生产需要消耗木材、水等有益资源和煤等污染资源，每年消耗量十分巨大，通过电子小票取代纸质小票，实现无纸化环保消费，并且传统热敏纸含双酚A等化学物质，会对人体健康造成伤害，特别是对孕妇、小孩或长期接触热敏纸的收银员，通过电子小票取代热敏纸，实现无污染的健康消费，能够应用于大量非必须纸质打印的场景，不仅解决了纸质打印资源浪费、有毒污染、凭证失效等问题，还解决了机械打印模块成本高、体积大、易损坏、带噪音的问题，更为用户带来电子化便利，如一次留存永久复用、电子小票自动核验、电子排号自动提醒、消费金额自动积分等增值服务。
优选的，本实施例还具有以下配置，所述Wi-Fi通讯模块6采用频段为2.4GHz的Wi-Fi通讯模块ESP8266，ESP8266芯片内部使用的是LWIP协议，对用户是UART通用串行数据通信形式为接口进行数据通信，用户只需通过UART接口发送简单AT命令即可实现Wi-Fi入网。
进一步的，所述以太网接口模块7采用IP101G、H16127MCG网口变压器和SLVU2.8-4以太网口保护TVS二极管阵列构成，所述以太网接口模块7使用的参考时钟由外部晶振电路提供，参考时钟为50MHz。
此外，此电子打印机系统成本低廉：相比传统打印机，电子打印机不仅机身成本较低，更能省去纸张、油墨等长期耗材成本，维护简单：传统打印机机械结构复杂，有打印头、齿轮等易损部分，更需要经常更换耗材，而电子打印机无易损部分，无需更换耗材，体验良好：体积比传统打印机小60%以上，打印实时无噪音。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.电子打印机系统，包括嵌入式微控制器（1）、显示交互模块（2）、数据存储模块（3）、电源管理模块（4）、USB接口模块（5）、Wi-Fi通讯模块（6）和以太网接口模块（7），其特征在于，所述以太网接口模块（7）与嵌入式微控制器（1）之间采用RMII接口，所述嵌入式微控制器（1）通过相应的串口通信协议接口与Wi-Fi通讯模块（6）电性连接，所述嵌入式微控制器（1）与数据存储模块（3）之间通过SPI进行数据通信，所述嵌入式微控制器（1）通过显示驱动电路与显示交互模块（2）电性连接，所述USB接口模块（5）包括USB host接口（8）和USB device接口（9），所述USB host接口（8）和USB device接口（9）通过数据传输电路与嵌入式微控制器（1）电性连接，所述电源管理模块（4）通过供电电路分别与嵌入式微控制器（1）、显示交互模块（2）、数据存储模块（3）、USB接口模块（5）、Wi-Fi通讯模块（6）和以太网接口模块（7）电性连接，所述电源管理模块（4）用于将5V直流适配器的输出电源转换为电压值为3.3V的直流电源，为其他电路模块提供电能，所述显示交互模块（2）用于配置Wi-Fi联网信息和显示消费数据关联二维码，所述数据存储模块（3）用于存储离线情况下打印的消费数据，所述Wi-Fi通讯模块（6）用于将采集到的收银系统消费数据上传至远程服务平台，同时下载关联二维码并转交给显示交互模块（2）显示，Wi-Fi通讯模块（6）与远程服务平台通讯异常的情况下，采集到的消费数据存储在数据存储模块（3），联网状态恢复正常时，再将存储在数据存储模块（3）的离线数据上传至远程服务平台，所述以太网接口模块（7），一方面用于以太网数据采集，采集网络收银机发出的消费数据，另一方面是用于与远程服务平台通讯，所述嵌入式微控制器（1）用于协调各模块之间的正常运作，同时负责系统数据运算以及逻辑处理和异常处理，所述嵌入式微控制器（1）通过指令电路连接有指示灯（10），所述电子打印机系统的使用步骤如下：
步骤一：驱动下载安装；下载驱动然后进行安装，将此电子打印机系统-USB打印线-收银系统连接好，接上适配器接通电源，安装过程中，根据打印模板大小选择“58”或“80”热敏驱动安装，等待安装成功，安装成功后查看“设备和打印机”，确保打印驱动安装成功；
步骤二：电子打印机设置；首先连接网络，分为无线连接或有线连接，无线连接时，进入“联网设置”—>单击选中连接—>点击“选择”切换输入WIFI密码—>确认，连接成功后指示灯（10）不亮，有线连接时，直接用网线连接路由器和电子打印机的网口，检查指示灯（10）是否有亮，进入“系统信息”—>输入验证码登录—>点击“设置”—>“设置网络地址”：将上面的IP地址网段设置成与路由器同一个网段不同IP—>点击立即重启生效，有线网络与无线网络都连接的情况下，优先使用有线网络，网络连接成功后电子打印机系统会向服务器平台申请电子小票码，直接使用打印机打印即可；
步骤三：设置收银软件；安装好电子打印机驱动后，打开收银软件，设置打印方式如下：驱动打印，则选择刚安装好的驱动进行打印，使用默认驱动打印，则将刚安装的驱动设置成默认驱动，具体根据收银系统设置操作；
步骤四：电子小票获取；按照收银系统正常收银流程结算打印，收银系统收到用户消费完成的指令后，将所述用户的消费信息编码为二进制数据，将所述二进制数据生成二维码，点击打印后电子打印机上弹出小票二维码，打开微信扫一扫扫描二维码并对二维码进行解析，得到所述二维码所对应的数据，将所述数据按照录入时间分配的序列号排列形成电子消费信息列表，账单直接记录在“拾账本”小程序上，通过扫描二维码即可获取纸质消费信息，方便快捷。
2.根据权利要求1所述的电子打印机系统，其特征在于：所述嵌入式微控制器（1）选用STM32F407VET6型单片机，所述单片机以32位ARM为核心处理器，内部具有196K字节的超大容量随机存储器RAM以及512K字节的Flash内部存器，所述单片机内部集成专用的复位电路和看门狗功能，并且配备了多大17个内部定时器，同时还具有4个UART通讯接口和3个SPI通讯接口，通过外部的晶振为嵌入式微控制器（1）提供给稳定的工作时钟信号，所述晶振采用的频率是8MHz和容值22pf的瓷片电容注册的晶振电路。
3.根据权利要求1所述的电子打印机系统，其特征在于：所述电源管理模块（4）由输出电压为3.3V的LM1117三端稳压芯片和滤波电容构成，所述LM1117是一种三端集成电路稳压芯片，仅有输入端、输出端以及公共地端，LM1117稳压芯片所需的外围器件较少，芯片内部集成了过流和过热保护电路。
4.根据权利要求1所述的电子打印机系统，其特征在于：所述数据存储模块（3）选用存储容量为8M字节的W25Q64作为存储芯片，每个扇区至少可写或擦除100000次，数据保存长达20年。
5.根据权利要求1所述的电子打印机系统，其特征在于：所述Wi-Fi通讯模块（6）采用频段为2.4GHz的Wi-Fi通讯模块ESP8266，ESP8266芯片内部使用的是LWIP协议，对用户是UART通用串行数据通信形式为接口进行数据通信，用户只需通过UART接口发送简单AT命令即可实现Wi-Fi入网。
6.根据权利要求1所述的电子打印机系统，其特征在于：所述以太网接口模块（7）采用IP101G、H16127MCG网口变压器和SLVU2.8-4以太网口保护TVS二极管阵列构成，所述以太网接口模块（7）使用的参考时钟由外部晶振电路提供，参考时钟为50MHz。
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