专利名称：邮资标签打印机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种使用性能保证安全的热敏/热转印式专用标签打印设 备，确切地说，涉及一种邮资标签打印机，属于计算机外围设备-打印机的技 术领域。
背景技术：
才艮据打印方式，通用标签打印机分为热敏型和热转印型两种，它们通常是 使用专用的标签纸和碳带，打印带有各种信息(即具有规定格式的图形、字符 和条码)的标签。标签打印机的工作原理是由一个上位控制计算机通过标准的
串行接口/并行接口/USB接口下发标签格式信息、内容信息和打印指令，再由 标签打印机的控制装置解释这些指令、组织标签内容和控制打印标签。其中标 签的格式、内容和打印控制指令会因打印机的不同型号而有所不同，但它们的 控制方式和内容都是公开的。因此，尽管市场上各种型号的标签打印机都有自 己的指令集，但是打印机设备的制造厂商在销售时，会将相关的驱动程序和指 令集等其它软件随同打印设备一起销售给用户，用户使用厂家提供的专用的打 印软件或编程手册设计好条码标签、进行简单编程后，就可以驱动标签打印机 打印各种不同格式的标签。用户也可以根据厂家提供的指令手册，自行编写标 签打印程序。因此，通用标签打印机是一种不接受用户业务系统控制的开放式 通用输出设备。
这种打印设备可以满足一般性应用需求，但用于打印一些敏感或关键的标 签时会存在一些问题。例如邮政部门需要使用标签打印机来打印邮资标签来代 替邮票，作为一种邮资已付的凭证时，如果使用这种公开打印控制指令和方法 的标签打印机将具有很大的危险性。因为邮资标签作为一种有价票证-邮资凭 证，涉及到国家财政收入-邮政资费的安全使用和严格控制，因此打印邮资标
4签设备的安全和合法使用都有非常严格的规定。普通标签打印机显然无法满足
这点要求。这主要表现在下述几个方面
设备认证邮政业务管理系统必须能够验证、识别每个打印设备，以保证 只有合法的打印设备、通过合法的连接途径才能够被允许用作邮资标签打印机。 通用标签打印机不能被上位计算机识别，无法验证设备的合法性和进行必要的 设备管理，业务管理系统不能通过读取通用标签打印机的各自唯一编号、编码、 或名称等方式来识别每一个设备，以防止未经批准的假冒打印设备进入用户的 应用系统。
信息安全通用标签打印机没有数据加解密功能。要保证邮资信息在网络 上的安全传输，必须对通信信息进行加解密处理，而这种加解密应该由端到端 来完成即由邮资管理中心和标签打印机分别独立完成。另外，为了区分安全 责任，标签打印机加解密功能所涉及的算法和密钥都必须由用户自行确定和掌 握，不能由厂家编写。现有的各种通用标签打印机的软硬件架构显然都不具备 上述条件。再者，通用标签打印机的打印指令通常没有校验功能，其上位计算 机可以通过打印指令随意选择打印各种格式的标签，这样就不能对设备的独立 使用进行安全控制，这种状况对于有价票证-邮资标签打印机也是不允许的。
记录存档作为有价票证的打印输出设备，必须将有关打印设备使用状况
的各项有效信息详细记录备案在该打印输出设备内，且可以随时读出。但是现
有的各种通用标签打印设备都不能记录自身的打印数据，不利于事后检查。再
者，现在的通用标签打印设备都是由厂家自行生产，用户不能对该打印设备进 行一些个性化、特殊化的设置，不利于用户对设备的控制。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种可识别认证和受控使用的标签打 印设备-邮资标签打印机，该装置结构简单、实现容易，硬件成本低廉，但是， 打印操作非常安全、可靠，还能长期存储打印数据，是一项低成本、高可靠性
的邮件资费打印设备。为了达到上述目的，本实用新型提供了一种邮资标签打印机，该装置包括: 标签打印机，该标签打印机的控制电路板上，设有单片机及其控制的多个外围 电路时钟电路、复位电路、外存储器、打印头驱动电路、电机驱动电路、传 感电路、通信接口电路、电源电路、以及包括按^t、指示灯、显示屏和蜂鸣器 的输入、输出电路；其特征在于
该装置还包括一个可以单独编程、加载、调试、独立运行和用于配合所述 标签打印机控制电路单片机工作的加解密控制电路插板，该加解密控制电路插 板上设有单片微处理器及其外围电路时钟电路、复位电路、通信接口电路和 外存储器，该加解密控制电路插板上的单片微处理器的片内存储器具有读保护 功能，并存储有分别用于实现打印设备认证、数据加解密计算、以及打印指令 校验功能的标识该邮资标签打印机唯一编号的表头号数据模块、数据加解密算 法和密钥软件模块、以及打印指令校验算法和密钥软件模块，该加解密控制电 路插板上的单片微处理器通过扩展的串行接口与所述标签打印机的主控制电路 板的单片机相连接，实现两者之间的数据信息交互。
所述加解密控制电路插板中的外存储器是用于存储该装置的印制历史数 据，即邮资标签打印总张数和累计总金额。
所述加解密控制电路插板上的单片微处理器和标签打印机的单片机是16 位或32位的微处理器芯片。
所述标签打印机藉由通信线路与邮资标签打印机的上位管理设备-打印控 制计算机相连接，以便将该打印控制计算机发送的设备论证信息、加密传输的 打印数据和打印指令的校验参数经由该标签打印机及其扩展串行接口传输到加 解密控制电路插板进行相应的设备编号数据'睑证、打印数据解密处理和对校验 参数是否正确进行核对后，再由标签打印机按照事先规定的打印格式打印相应 的邮资标签。
所述加解密控制电路插板中的控制电路也可以直接设置在标签打印机的控 制电路板上，此时，该加解密控制插板中的控制电路的单片微处理器仍然藉由 扩展的串行接口和所述标签打印机的单片机进行数据信息交互。本实用新型是一种邮资标签打印机，它是申请人为邮政部门研制的以数据 管理中心为中心节点、以邮政综合网为网络资源的星形广域网结构的新型邮件 资费处理系统的专用终端设备，该装置能够在上述邮件资费处理系统的远程邮 资数据管理中心的控制下打印一种新型的邮资标识符号，用作邮资已付的凭证， 从而实现了邮资标签信息的集中生成、存储和查询，分布式印制的功能。
本实用新型的主要技术特点是结构简单，操作简便，安全性好，硬件成
本低廉，符合邮政实际生产需要。该装置是在通用标签打印机的基础上，增设 一个基于单片机的独立控制电路插板-加解密控制电路插板而组成的，其中加 解密控制电路插板是一个具有独立编程、存储、计算和调试能力的单片纟毁处理 器芯片为核心的控制部件，通过扩展的串行接口与标签打印机主控制板进行通 信、实现交互，以便使标签打印机在该加解密控制电路插板的控制之下工作。 本实用新型的电路结构筒单，设备成本和使用成本都远远低于现在的邮资 机，其制造成本大约只是现在邮局广泛使用的邮资机的三分之一，且打印过程
没有油墨损耗；设备的电子化程度高，使用噪声低，没有污染，操作筒单、方 便，且符合邮政实际生产需要，故障率很低，大大减轻设备维护压力，节约维 修成本。再者，使用本实用新型后，实现了邮资标签的按需打印，降低了存储、 配送、购买及销毁邮资标签所带来的附加流通成本，减少管理环节和管理漏洞， 促进了邮资的量化管理。
本实用新型按照邮资机的管理方式进行操作，对每台设备印制邮资标签的 金额，遵循"先审批、后使用"的原则，进行总量控制。每台设备都有自己的 用邮额度，并且系统对每台设备的邮资使用过程进行详细记录，保证邮资的安 全使用。另外，只有合法设备并通过合法途径才能联接邮件资费处理系统的邮 资数据管理中心，然后接受其控制，打印邮资标签。
总之，本实用新型的操作必须实时联网在线使用，以便各级管理部门能够 对设备使用情况进行远程实时管理和控制，主要的管理功能包括设备远程注 资、设备远程加接锁、远程设备状态查询、实时表头查询、远程邮资使用纪录 查询、远程邮资使用流水查询等，因此本实用新型装置为从管理的角度加强邮资打印设备和邮资的安全使用提供了一种很好的技术支持手段。所"，本实用 新型设备的推广使用具有很好的经济效益和社会效益。
图1是本实用新型的控制电路结构组成示意图。
图2是本实用新型与上位控制设备-打印控制计算机连接的工作状态示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，
以下结合附图对本实 用新型作进一步的详细描述。
参见图1，介绍本实用新型的控制电路的结构组成，该装置是在通用标签 打印机的基础上，增设一个基于单片机的独立控制电路插板-加解密控制电路 插板2而组成的，加解密控制电路插板2是一个具有独立存储、计算能力、且 可以单独编程、加载、调试、独立运行的部件，该插板2通过一个扩展的串行 接口与标签打印机的控制电路板1进行通信、实现交互，以便使标签打印机在 该插板2的控制之下工作。图中，标签打印机的控制电路板1上设有CPU单片 机10及其控制的多个外围电路时钟电路ll、复位电路12、外存储器13、打 印头驱动电路14、电机驱动电路15、传感电路16、通信接口电路17、以及包 括按键、指示灯、显示屏和蜂鸣器的输入、输出电路18和电源电路19;而配 合该标签打印机控制电路单片机工作的加解密控制电路插板2上设有单片微处 理器20及其外围电路时钟电路21、复位电路22、通信接口电路24和外存储 器23。该加解密控制电路插板2上的单片微处理器20和标签打印机的单片机 是16位或32位微处理器芯片。其中加解密控制电路插板2上的单片微处理器 20的片内存储器具有存储数据的读保护功能，也就是在该单片微处理器中存储 的软件和数据都具有可改写、但不可读出和复制的性能特点。该微处理器芯片 20内分别存储有标识该邮资标签打印机唯一编号的表头号数据模块、数据加解
8密算法和密钥软件模块、以及打印指令校验算法和密钥软件模块，务别用于实 现打印设备认证、数据加解密算法和打印指令校验功能。然后，该加解密控制 电路插板2上的单片微处理器20通过扩展的串行接口与标签打印机的控制电路板1的单片机10相连接，实现两者之间的数据信息交互，这样，所有的邮资标 签打印信息都必须经过加密控制电路插板2的解密才能被正确打印。上述结构 的控制电路还能够保证该加解密控制电路插板2可实现功能可扩充性和功能实 现的独立性。参见图2,本实用新型中的标签打印机1藉由通信线路与邮资标签打印机的上位管理设备-打印控制计算机3相连接，以便将该打印控制计算机3 (乃至资费管理中心的数据中心服务器)发送的设备验证信息、加密传输的打印数 据和打印指令的校验参数经由本实用新型中的标签打印机i及其扩展串行接口传输到加解密控制电路插板2进行相应的设备编号数据验证、打印数据解密处理和对校验参数是否正确进行核对后，再将相关信息和数据返回给标签打印机1,由后者按照事先规定的打印格式打印相应的邮资标签。由于标签打印机1接收到的控制指令和标签信息都是加密信息，该信息必须经过加解密控制电路插板2进行解密、验证后，确认是否将正确信息返回给标签打印机1，以打印标签。因此，在加解密控制电路插板2上的单片微处理器20是具有片内存储器读保护功能的芯片，该芯片存储有该设备的认证号和认证秘钥、加解密算法及其密钥、以及打印印制数据的密钥等信息，用于实现设备认证、标签数据信息的加解密处理和控制打印的功能，也就是邮政资费管理中心经由打印控制计算机3和联网认证登录后的本实用新型设备下发的标签信息必须经过加解密控制电路插板2的解密后才能被正确打印。这样，为了保证安全，加解密控制电路插板2中的单片微处理器20片内存储器内存储的表头号数据模块、数据加解密算法和密钥软件模块、以及打印指令校验算法和密钥软件模块都具有可改写、但不可读出和复制的性能特点(以保证只有邮政部门才能掌握和控制其中相关的各个软件模块)。加解密控制电路插板2中的外存储器是EEPROM芯片，用于存储该装置的印制历史数据，即邮资标签打印总张数和累计总金额。此外，本实用新型的加解密控制电路插板2中的控制电路也可以直接设置在标签打印机的控制电路板1上，此时，该加解密控制插板2中的控制电路的 单片微处理器仍然藉由扩展的串行接口和标签打印机的单片机进行数据信息交互。本实用新型已经制成样机若干台，并在邮局经由打印控制计算机和通信 线路连接至邮政业务资费管理中心，进行了试验实施。实施例的试验样机是 在山东新北洋公司的BTP-6200I标签打印机基础上，加装加解密控制电路插 板和进行改造成为邮资标签打印设备的，实施例中的加解密控制电路插板上 的单片微处理器芯片型号是图2所示的LPC2132FBD64或LPC2132 ARM7TDMI-S,也可以选用PHILIPS公司生产的具有片内FLASH读保护功 能的LPC2131/2132/2134/2136/2138系列其它型号产品。该邮资标签打印机 的工作具有以下特征用户可以对每一台标签打印机设置符合自身业务规范 的编号，并且可以独立地将该编号存储在加解密控制电路插板的微处理器芯 片内的FLASH中。在该装置工作之前，其上位控制计算机或管理中心可以 通过通信端口读出该编号信息，籍此识别该装置是否为合法设备。此外，用 户可以自行编制其中的加解密软件模块的算法和相关密钥，并将其存储在加 解密控制电路插板的微处理器芯片内的FLASH中。试验实施的结果表明，本实用新型的试验是成功的，实现了发明目的。
权利要求1、一种邮资标签打印机，该装置包括标签打印机，该标签打印机的控制电路板上，设有单片机及其控制的多个外围电路时钟电路、复位电路、外存储器、打印头驱动电路、电机驱动电路、传感电路、通信接口电路、电源电路、以及包括按键、指示灯、显示屏和蜂鸣器的输入、输出电路；其特征在于该装置还包括一个可以单独编程、加载、调试、独立运行和用于配合所述标签打印机控制电路单片机工作的加解密控制电路插板，该加解密控制电路插板上设有单片微处理器及其外围电路时钟电路、复位电路、通信接口电路和外存储器，该加解密控制电路插板上的单片微处理器的片内存储器具有读保护功能，并存储有分别用于实现打印设备认证、数据加解密计算、以及打印指令校验功能的标识该邮资标签打印机唯一编号的表头号数据模块、数据加解密算法和密钥软件模块、以及打印指令校验算法和密钥软件模块，该加解密控制电路插板上的单片微处理器通过扩展的串行接口与所述标签打印机的主控制电路板的单片机相连接，实现两者之间的数据信息交互。
2、 根据权利要求1所述的邮资标签打印^L,其特征在于所述加解密控制 电路插板中的外存储器是用于存储该装置的印制历史数据，即邮资标签打印总 张数和累计总金额的EEPROM芯片。
3、 根据权利要求1所述的邮资标签打印机，其特征在于所述加解密控制 电路插板上的单片微处理器和标签打印机的单片机是16位或32位的微处理器心巧o
4、 根据权利要求1所述的邮资标签打印机，其特征在于所述标签打印机 藉由通信线路与邮资标签打印机的上位管理设备-打印控制计算机相连接，以 便将该打印控制计算机发送的设备验证信息、加密传输的打印数据和打印指令 的校验参数经由该标签打印机及其扩展串行接口传输到加解密控制电路插板进 行相应的设备编号数据验证、打印数据解密处理和对校验参数是否正确进行核 对后，再由标签打印机按照事先规定的打印格式打印相应的邮资标签。<formula>formula see original document page 3</formula>机,其特征在于:所述加解密控制电路滅中的控制电路也可以緣设置在标签打印机的控制电路板上，此时， 该加解密控制插板中的控制电路的单片微处理器仍然藉由扩展的串行接口和所 述标签打印机的单片机进行数据信息交互°
专利摘要一种邮资标签打印机，是在通用标签打印机基础上，增设一个加解密控制电路插板而组成。该插板上设有单片微处理器及其外围电路时钟电路、复位电路、通信接口电路和外存储器，其中单片微处理器的片内存储器具有读保护功能，存储有分别用于实现打印设备认证、数据加解密计算、以及打印指令校验功能的标识该设备唯一编号的表头号数据模块、数据加解密算法和密钥软件模块、以及打印指令的密钥软件模块，该插板上的单片微处理器通过扩展的串行接口与标签打印机的主控制电路板的单片机相连接，实现两者之间的数据信息交互。装置结构简单，硬件成本低廉，打印操作安全、可靠，还能长期存储打印数据，是一项低成本、高可靠性的邮件资费打印设备。
文档编号G07B17/00GK201111157SQ20072017340
公开日2008年9月3日 申请日期2007年9月27日 优先权日2007年9月27日
发明者孙连春, 德 毕, 王志楠, 郑广顺, 马瑞全 申请人:北京市邮政科学研究所