CN2593276Y

CN2593276Y - 便携式智能条码一体机

Info

Publication number: CN2593276Y
Application number: CN 02225058
Authority: CN
Inventors: 何闻乐; 陈国铭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-12-17
Anticipated expiration: 2012-01-10

Abstract

本实用新型是便携式智能条码一体机，它涉及打印设备领域。它解决了原有条码机必须要跟计算机连接使用，并存在体积大，连线多，功耗大等技术缺点。其设计原理是运用嵌入式计算机技术把电脑与热转印/热敏打印机控制板设计为一体，核心控制系统的硬件采用单片机CPU、ROM、RAM、时钟芯片，它们通过数据地址总线连接，同时ROM中内置监控程序：机器初始化程序、键盘监控程序、液晶显示程序、打印程序、字库程序。核心控制系统以总线扩展连接EPM7128、74LS245、A3952、检测信号接口等芯片，形成主板系统。主板分别连接打印头、步进电机、键盘、液晶显示屏、检测管、切纸马达等外部设备，并以程序来监控外设工作。便携式智能条码一体机将应用于条码条签打印的流动作业。

Description

便携式智能条码一体机

技术领域：

本实用新型涉及打印设备领域，具体为便携式智能条码一体机。它是一台具有计算机功能又具有热转印/热敏条码打印机功能的便携式条码印制设备。

背景技术：

随着条码技术的发展，条码在各个领域得到了越来越广泛的应用，如在邮政、超市、物流管理、图书馆、票务等一些领域，需要在现场根据具体的数据打印出条码标签。而目前只能采用由一台计算机连接一台热转印/热敏条码打印机来实现，体积大，连线多，功耗大，流动作业，即使我们采掌上电脑代替计算机来实现流动作业，也由于掌上电脑与打印机的连接信号较多而在流动作业中容易做成工作不稳定。而另方面由于由计算机与打印机两个独立的设备组成，操作者不能直接从屏幕上得到打印机的工作状态，如打印机的电池电量是否充足，打印机的碳带是否用完，打印标签纸是否用完，打印头是否抬起等。而在条码打印机中，因打印碳带是一次性，它需要经常更换，同时，纸和电池也是需要经常更换，得不到这些信息，就会经常会出现由于这些原因引出标签只能打印出一半，造成用户的极大不方便(特别是在票务应用场合，如打印火车票等)。此外，由计算机和打印机组成，就造成了设备成本的升高，性能价格比较低的出现。这些原因都大大地制约了条码的应用。

发明内容：本实用新型的目的：

设计一台使用方便，成本低廉既具有计算机功能又具有热转印/热敏条码打印机功能的便携式智能条码一体机。本实用新型的技术方案为：

设计思路：

运用嵌入式计算机技术把电脑与热转印/热敏打印机控制板设计为一体，使条码机既具有键盘输入，显示，数据存储运算、数据查询等计算机功能，又具有直接驱动热转印/热敏打印头打印，控制走纸走碳带，回收碳带，控制切纸刀等控制功能；还有纸、碳带、温度、打印头、切刀状态监测电路，使电池电量、缺纸、缺碳带，打印头抬起等工作状态信息可以直接在显示屏幕上直接显示出来，此外还具有两个RS-232串行通讯口可连接条码阅读器，普通串口打印机与其它计算机通讯，接调制解调器通过电话线或手机与互联网连接；电路板上设计有锂电池电源管理电路，提供设备工作所需的各种电压及提供有过压、过载保护；同时根据打印头及电机的负载调节锂电池电流，提高电源效率，达到节能的效果；机器支持汉字功能，装有宋体及黑体的全中文矢量字库及英文矢量字库，可造字。

具体设计方案：

我们设计的便携式智能条码一体机，主要由主板，输入和显示设备，打印设备，打印状态检测部件、电源、内置程序组成。

该机器运用嵌入式计算机技术把电脑与热转印/热敏打印机控制板设计为一体，其核心控制系统的硬件包括：单片机CPU、ROM、RAM、时钟芯片，它们通过数据地址总线连接，同时ROM中内置监控程序：机器初始化程序、键盘监控程序、液晶显示程序、打印程序、字库程序；此外其核心控制系统以总线方式扩展连接EPM7128、74LS245、A3952、检测信号接口芯片，形成主板系统；主板分别连接外部设备：打印头、步进电机、键盘、液晶显示屏、检测管、切纸马达，外部设备受内置监控程序控制。

该机器主板采用嵌入式CPU通过其数据地址总线分别连接以下芯片：数据存储器RAM、程序存储器ROM、FLASH电子盘、时钟芯片DS12887、打印控制IC EPM7128、数据缓存74LS245、切刀控制IC A3952、检测信号接口的数据地址总线，CPU通过其不同的IO口分别连接A3952、蜂鸣器的输出控制端，CPU通过IO口连接电压检测电路的出入端，电压检测电路输入端连接脉宽调制IC DC/DC转换的输出端，CUP的RS232串行口连接机器的串行口0和串行口1，打印控制IC EPM7128的串行数据输入连接TL459的串行数据输出端。

输入和显示设备包括：键盘和液晶显示屏，键盘连接主板的打印控制IC EPM7128的IO口，液晶显示屏连接主板的打印控制IC EPM7128的数据地址总线。

打印设备包括：打印头、步进电机和切纸马达，打印头采用热转印或热敏打印头，打印头的串行数据控制线连接主板的打印控制IC EPM7128的串行数据输出端，打印头的温度反馈信号连接主板的TL459的A/D转换输入端，切纸马达控制端连接主板A3952的控制输出端。

打印状态检测部件包括：纸检测、碳带检测、打印头检测、标签定位检测，均采用光电感应管进行检测，光电检测反馈信号连接主板的检测信号接口输入端；电源连接主板的脉宽调制IC DC/DC转换的输入端输入。

内置程序包括：机器初始化程序、键盘监控程序、液晶显示程序、打印程序、字库程序，其中机器初始化程序、键盘监控程序、液晶显示程序、打印程序存储于主板的程序存储器ROM中，字库程序存储于主板的FLASH电子盘中。本实用新型的有益效果：

本实用新型能便携使用，成本低廉，将广泛应用于条码条签打印的流动作业，如在客运高峰期间在广场、工厂、学校等场合里售火车票，在火车上补票，在物流管理中作为货物运输的条码管理等。

附图说明：图1为本实用新型结构和零部件分布图。图2为主板零件分布图。图3为机器初始化程序流程图。图4为键盘监控程序流程图。图5为液晶显示程序流程图。图6为打印程序流程图。图7为机器主板与各部件间的连接关系图。图8为主板电路原理图。图1中：0、串行口0，1、串行口1，2、锂电池，3、主板，4、进纸步进电机，5、打印机构，6、电动/手动切纸刀，7、切纸刀手动手柄，8、键盘，9、进纸口，10、液晶显示屏，11、打印头，12、收碳带轴，13、放碳带轴，14、机箱锁，15、打印纸，16、背光开关，17、电源开关。图2中：20、CPU，21、内存512KRAM，22、EPM7128，23、256K ROM，24、4M电子盘，25、DS12887带存储日历时钟，26、A3952切纸刀电机驱动，27、5V输出，28、串口0，29、串口1，30、12V输出，31、电池接口，32、开关，33、蜂鸣器，34、PC104总线接口，35、键盘接口，36、打印状态检测接口1，37、打印状态检测接口2，38、步进马达驱动，39、切刀驱动及检测接口，40、打印状态检测接口3，41、TL459温度数值取样IC，42、打印头接口，43、红外线调制解调。

具体实施方式：

结合图1(本实用新型结构和零部件分布图)和图2(主板零件分布图)描述机器的组成：机器主要由主板、打印机芯、液晶显示屏、键盘、由8单元1000mAH锂电池组成的专用电池、电动手动两用切纸刀组成。打印机芯中除打印头、走纸伺服机构外，还包括有纸张、碳带、定位、打印头温度及打印机定位检测电路，电池插到主板的连接插头为系统提供电源，液晶显示屏由主板的一个20针连接线连接驱动。主板的键盘接口是非标准键盘接口J12(16针双列插座)并可扩充为标准电脑键盘接口。主板的打印机机芯接口包括两个双列16针的打印头驱动接口J8AA和J8BB、一个9针插座J4和两个2针插座J5、J6的检测信号接口、一个6针步进电机驱动信号插座J10，这些接口通过软电缆连接到打印机机芯，控制打印机工作。电动手动两用切纸刀也由主板通过4针电缆J3控制。打印机机头的连线还应增加去耦磁环套在连线外层，保证产品的电磁兼容性达到国家标准。

如图7(机器主板与各部件间的连接关系图)所示：电路采用由单个CPU(Am86ES)控制，使用8MByteFlashRom作为数据存储电子盘，具有256K内存，以大规模集成电路FPGAEPM7128作为液晶显示驱动打印头数据输出走纸控制，键盘扫描控制蕊片，同时使用AD转换蕊片TL549监控打印头的温度，用DS12887作系统时钟并存储系统基本工作参数，用PWM直流电动控制ICA3925作为动刀控制。串行口采用CPU中的两个RS-232接口。

结合图7(机器主板与各部件间的连接关系图)和图4(键盘监控程序流程图)分析可见：当按动键盘时，7128自动将键盘数据读出锁存并作消除抖动处理，然后向CPU发出中断，CPU将数据读取并作出相应动作。

结合图7(机器主板与各部件间的连接关系图)和图5(液晶显示程序流程图)分析可见：当显示时，先由CPU向7128发出读取显示屏状态，当显示屏空闲时通过7128向显示屏发出显示数据。

结合图7(机器主板与各部件间的连接关系图)和图6(打印程序流程图)分析可见：当打印数据时，CPU把flash中的字符和图形数据传送到7128中，由7128根据打印头状态将打印数据传送到打印头中并控制走纸电机运转，同时向CPU发出打印请求，由CPU向打印头输出打印信号进行打印。

如图8(主板电路原理图)所示：在电源管理电路中，由MAX724将电池电压转换为逻辑电路所需电压，由S18000S提供打印头及电机工作所需电压，将由LM339监测电池电压外还用TL7705监测逻辑电压，保证设备正常工作。详细描述机器的原理和工作过程：主板工作原理：(参阅图7和图8)

主板采用嵌入式CPU。CPU具有32个可编程控制信号，具有地址编码自动译码片选功能。CPU可以通过编程根据地址实现自动生成片选信号/LCS、/UCS、/MCS0～/MCS3选择读写RAM区、ROM区和FLASH电子盘区域，字库与程序存放在ROM区，当需要打印时由CPU把点阵生成在RAM内，然后通过数据总线传送到7128的打印缓冲区存储，再由7128输出到打印头，然后由CPU的STR0、STR1、STR2、STR3、STR4、STR5控制打印头加热，通过对碳带加热印到打印纸上或者通过对热敏纸加热印在热敏纸上，数据则存储在FLASH电子盘中，电子盘采用页面技术解决了存储空间的限制，使电子盘可扩充容量，当需要修改页面时，由CPU向7128的页面地址寄存器写入所需页面数据，5位页面地址SA0～SA4由7128生成。采用FLASH电子盘使电子盘数据可读、写及删除，保证了数据的安全性。CPU还自带两个异步通讯接口或一个异步、一个同步通讯接口，可扩充为红外通讯接口，使本产品既可连接各种串行外设，又可与计算机通讯，同时还可以上网。键盘和液晶显示屏工作原理：(参阅图7、图4和图5)

EMP7128是专为该产品开发的专用IC，它的时钟由CPU的时钟信号CLKOUTA提供，CPU通过IO读和IO写命令对7128的各寄存器写入指令和数据、读入各种转台和数据，然后7128将根据CPU所写入的指令进行工作，7128通过SC0-SC7信号自动对键盘进行扫描，KBD0-KBD7是键盘数据，当按下键盘后，键盘数据产生低电平，7128马上对数据自行锁存，并进行去抖动处理，然后自动将键盘扫描码转换为ASC代码，通过信号INT1对CPU发出中断，CPU响应中断后将键盘输入读入。7128通过DI和E、/CS信号控制液晶显示屏，当CPU向7128发出写显示命令后，7128向液晶屏发出片选/CS信号和使能信号E，这时DI先发出高电平，通过74LS245读入液晶屏状态，如忙则等待，否则通过74LS245写入控制命令给液晶屏，然后DI发出低电平，再通过74LS245向液晶屏写入显示数据，这时显示控制过程完成。液晶屏将在屏幕中显示出所写数据，并自动改变光标位置。由于CPU速度较快，液晶屏速度较慢，为了使CPU与液晶屏显示同步，在向液晶屏发出显示信号后，7128的ARDY信号将发出低电平，使CPU进入等待状态直到显示完成。打印工作原理：(参阅图7、图8和图6)

打印时，当CPU写打印数据到7128的打印缓冲区后，7128同步信号ACLK、ALAT把数据通过BDI传送到打印头中，信号JAD0则向7128通过数据校验，当数据传送完成后7128向CPU通过INT3发出中断，CPU响应中断后，通过STR0-STR5控制打印头打印，打印头的温度则通过信号反馈到TL549AD转换的A端，通过D端传送到7128温度寄存器中，当温度数字达到设定的值后，CPU将7128的状态寄存器读到打印完成指示位，然后CPU重新使信号STR0-STR5变为无效，同时向7128通过TMROUT0信号发出进纸信号，7128通过M0-M3控制步进电机前进一步，一行打印完成，除打印外7128也控制机芯的走纸伺服机构使新换的打印纸自动定位，还有在打印完成后将已打印的标签按定位标志自动定位到切纸刀下，使切纸刀能准确、完整地把标签切下，然后把标签后退到合适的位置，使打印能在打印纸的最顶端开始打印，其实现过程如下：当新打印纸装上打印机后，按动定位键，这时CPU接收到定位命令后通过TMROUT0发出走纸信号给7128，7128马上驱动步进电机前进，同时CPU不断查询定位检测信号，当定位检测信号有效时，则向7128命令寄存器写入命令使电机按照预定长度进纸，然后停下电机。当打印完成后，同样7128将继续进纸，直到定位信号有效，然后按预定长度进纸后停下。这时如系统设置是使用电动切刀，则CPU向切刀控制马达IC A3952SB发出启动信号，当切纸完成，切刀信号反馈回CPU，CPU则马上发出马达后退控制信号，使切刀后退至原来的位置。如用手动切纸则等待切刀信号有效，当切刀信号有效后，CPU将发出信号使7128通过M0-M3驱动步进马达后退，将打印纸退到正确位置后把马达停下等待下一次打印。CPU对马达转动方向将通过CPU信号MDIR控制7128产生不同M0～M3信号序列实现。在检测电路中，打印纸、碳带、切刀检测由遮断式红外开关实现，打印头检测由微动开关实现。当打印纸使用黑标定位时，定位检测采用红外反射开关检测；当打印纸使用标签式打印纸时，定位检测由打印纸检测开关通过对打印纸的透射完成，这时CPU将通过对打印纸的自动检测调节数字电位器X9312的电位值使检测红外线能刚好在两标签间的空隙能透射到接收管，从而达到使检测开关能识别出每个标签，保证在进纸过程中不产生累积误差。检测信号从检测开关传送到主板后，主板将通过TL339对信号放大反馈到CPU及7128，提高信号的可靠性，防止误动作。电源及电压监控方式：(参阅图8)

电池电压也通过TL339的检测反馈到CPU。当检测电压低于阈值时，TL339的输出信号将发生翻转向CPU发出报警信号，当CPU读到这些报警信号后，将信号译码找出响应报警信息，然后将报警信息显示在显示屏上，并驱动蜂鸣器发出报警声，然后进入等待状态，当这些报警信号无效后CPU重新回到工作状态继续工作。电池电压加到主板后将通过2个PWMDC/DC转换电路MAX724和SI-8000产生+5V和+12V电压提供给逻辑电路、打印头、马达工作，+5V主输出将通过TL7705进行电压检测。当+5V输出变化超出15％时，TL7705将向CPU发出复位信号使电路停止工作，保证了电路工作的稳定性。此外CPU根据电源反馈信号由输出信号TMRIN0控制DC/DC转换电路的+12V输出，以达到节能的目的。

Claims

1.便携式智能条码一体机，其特征在于：该机器主要由主板，输入和显示设备，打印设备，打印状态检测部件、电池、内置程序组成，并运用嵌入式计算机技术把电脑与热转印/热敏打印机控制板设计为一体；其核心控制系统的硬件包括：单片机CPU、ROM、RAM、时钟芯片，它们通过数据地址总线连接，同时ROM中内置监控程序：机器初始化程序、键盘监控程序、液晶显示程序、打印程序、条码程序、字库程序；此外其核心控制系统以总线方式扩展连接EPM7128、74LS245、A3952、检测信号接口芯片，形成主板系统；主板分别连接外部设备：打印头、步进电机、键盘、液晶显示屏、检测管、切纸马达，外部设备受内置监控程序控制。

2.根据权利要求1所述的便携式智能条码一体机，其特征在于：该机器主板采用嵌入式CPU通过其数据地址总线分别连接以下芯片：数据存储器RAM、程序存储器ROM、FLASH电子盘、时钟芯片DS12887、打印、键盘、显示多功能控制IC EPM7128、数据缓存74LS245、切刀控制IC A3952、检测信号接口的数据地址总线，CPU通过其不同的IO口分别连接A3952、蜂鸣器的输出控制端，CPU通过IO口连接脉宽调制IC DC/DC控制端和电压检测电路的出入端，电压检测电路输入端连接脉宽调制IC DC/DC转换的输出端，CUP的RS232串行口信号连接机器的串行口0和串行口1驱动输入端，串行口0和串行口1驱动的输出端与机器的串口0和串口1插座相连，多功能控制IC EPM7128的串行数据输入连接TL459的串行数据输出端。

3.根据权利要求1所述的便携式智能条码一体机，其特征在于：该机器的输入和显示设备包括：键盘和液晶显示屏，键盘连接主板的多功能控制IC EPM7128的IO口，液晶显示屏控制端连接主板的多功能控制IC EPM7128的IO口，显示屏的数据线连接数据缓存74LS245。

4.根据权利要求1所述的便携式智能条码一体机，其特征在于：该机器的打印设备包括：打印头、步进电机和切纸马达，打印头采用热转印或热敏打印头，打印头的串行数据输入端连接主板的多功能控制IC EPM7128的串行数据输出端，EPM7128控制线连打印头的控制端，打印头的温度反馈信号连接主板的TL459的A/D转换输入端，切纸马达控制端连接主板A3952的控制输出端。

5.根据权利要求1所述的便携式智能条码一体机，其特征在于：该机器的打印状态检测部件包括：纸检测、碳带检测、打印头检测、标签定位检测、纸检测、碳带检测，标签定位检测采用光电感应管进行检测，打印头检测采用微动开关检测，检测反馈信号连接主板的检测信号接口输入端；电池连接主板的脉宽调制IC DC/DC转换的输入端输入。