专利名称：喷墨打印控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及喷墨打印机的控制，为一种喷墨打印控制系统。
背景技术：
目前国内外的喷墨打印机控制系统成本过高，而且打印精度较低。本实用新型通 过优化电路结构及芯片等方法，降低了喷墨打印机控制系统的成本，有效提高打印精度及 打印速度。
发明内容本实用新型要解决的问题是目前国内外的喷墨打印机控制系统成本过高，而且 打印精度较低，需要提高打印精度及打印速度。本实用新型的技术方案为喷墨打印控制系统，连接喷墨打印机，包括处理器主 板、副板、电机驱动板、喷头板和人机交互装置，人机交互装置包括PC机和按键板，处理器 主板通过USB接口连接PC机，喷头驱动板和按键板分别与处理器主板连接，电机驱动板、喷 头板分别与喷头驱动板连接。处理器主板的控制芯片为Altera的FPGA，USB接口为Cypress的USB2. 0控制器， 所述FPGA与USB2. 0控制器通过总线连接，FPGA还外接2片SRAM和加密芯片。副板由喷头驱动电路、清洗电路、吸风散热风扇控制电路、过压保护电路、传感器 电路等各独立电路组成，由处理器主板控制，其中喷头驱动电路由2片EPSON的IOBit数模 转换器DAC组成，所述2片DAC通过并行总线连接处理器主板，清洗电路连接喷墨打印机的 电机。电机驱动板由1片Microchip的PIC单片机以及1片DMOS全桥驱动IC组成，电 机驱动板的输出连接喷墨打印机的X轴、Y轴电机。喷头板通过信号接收器连接到喷头，所述信号接收器采用TI公司的 Quad-ChannelM-LVDS Receiver 高速信号接收芯片。按键板包括按键矩阵、LED、蜂鸣器和液晶屏。本实用新型使用USB2. 0控制器、FPGA、MCU等处理器，优化了电路结构，采用成本 较低的芯片及其他电气元件，从而有效降低了打印机控制系统的成本，提高了打印机的打 印精度及工作效率。
图1为本实用新型的结构方框图。图2为本实用新型处理器主板的USB接口部分电路原理图。图3为本实用新型处理器主板的FPGA部分电路原理图，图3 (a)显示了 FPGA的输 出电路，图3(b)为加密电路。图4为本实用新型喷头驱动板的驱动电路原理图。[0015]图5为本实用新型喷头驱动板清洗电路的原理图。图6为本实用新型电机驱动板的电路原理图。图7为本实用新型喷头板的电路原理图。图8为本实用新型按键板的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型为一种喷墨打印控制系统。该系统使用USB2. 0控制器、FPGA、MCU等 处理器，快速而精确地完成大型图片的喷绘工作。喷墨打印控制系统由处理器主板、副板(喷头驱动板)、电机驱动板、喷头板、按键 板五部分组成。喷墨打印控制系统处理器主板为中心，通过USB接口，由PC机与处理器主 板通讯，从而控制副板、电机驱动板、喷头板，按键板完成人机交互。如图1为本使用新型方框图，本实用新型连接喷墨打印机，包括处理器主板、副板 (又称喷头驱动板)、电机驱动板、喷头板和人机交互装置，人机交互装置包括PC机和按键 板，处理器主板通过USB接口连接PC机，喷头驱动板和按键板分别与处理器主板连接，电机 驱动板、喷头板分别与喷头驱动板连接。图2 图8为本实用新型核心部分的电路原理图。
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。喷墨打印控制系统核心处理部分位于处理器主板上。如图2所示，处理器主板使 用Cypress的USB2. 0控制器CY7C68013A-U8AXC，通过USB连接到PC机，完成PC与系统的
高速数据交互。增强型Cypress EZ-USB FX2LP 系列处理器 CY7C68013A-U8AXC，含括增强型 USB Core、高速8051 Core和16K RAM，GPIF接口、Slave FIFO接口、提供全部传输类型(等时、 批量、中断、控制传输)，符合USB2. 0规范，传输速率可以到480Mbps，还向下兼容USB1. 1。 控制器采用24MHz无源晶体作为时钟，外围电路中的IIC EEPROM用于存放VID/PID或固件， 型号为ATMC64。系统打印数据从使用PC端数据经过USB控制器后，数据被传送到现场可编程门阵 列FPGA(Field Programable Gate Array)，并由FPGA作为核心，自动控制系统各个部分的工作。如图3(a)所示，本实用新型所使用的FPGA为Altera公司的EP1C6QM0C8N，其 输入侧以及与SRAM的连接可参考芯片的使用手册，本实用新型中不再做详述。EP1C6Q是 Altera公司低价位Cyclone系列FPGA的一种。它采用1. 5V内核电压，内嵌92106位存储 区间，可提供两个锁相环和双倍数据传输速率(DDR)的接口电路。EP1C6Q240C8N为240引脚的FQFP封装形式，能提供185个IO用户引脚和5980个 逻辑单元，具有20个4608位的RAM存储区，数据传输速率可以到200MHz。每个存储区均包 括单口或双口 RAM、R0M、FIF0等各类存储器件，并支持8位、16位、32位、36位等数据存储类 型。片上的锁相环电路可以提供输入时钟的1 32分频或倍频、156 417pS移相或可变 占空比的时钟输出，输出时钟信号的特性可直接在集成开发软件QuartusII里设定。经过 锁相环输出的时钟信号既可以作为内部的全局时钟，也可以输出到片外供其它电路使用。 而多功能的IO结构支持差分和单端输入，并与3. 3V、32位、66MHz的PCI局部总线兼容；IO输出可以根据需要调整驱动能力，并具有压摆率控制、三态缓冲、总线状态保持等功能；整 个器件的IO引脚分为四个区，每一个区可以独立采用不同的输入电压，并可提供不同电压 等级的IO输出。为满足实时数据处理的需要，FPGA外扩了 2片SRAM来暂存待处理的数据。此夕卜， 为保护通过外接专用芯片DS28E01来进行动态加密，如图3(b)。DS28E01是Maxim公司集 成1024位EEPROM和符合IS0/IEC110118-3安全散列算法(SHA-I)的协处理器。DS28E01 的加密算法是不可逆的SHA-I加密算法。SHA-I时HASH加密函数的一种。由于HASH加密 函数是一种单向散列函数，是一种从明文到密文的不可逆映射，从数学上不能由密文反过 来推算出明文的任何消息，有效地防止程序被盗用。喷墨打印控制系统的副板，也就是喷头驱动板通过接插件接到处理器主板上。副 板由喷头驱动电路、清洗电路、吸风散热风扇控制电路、过压保护电路、传感器电路组成，各 电路为独立电路。如图4所示，喷头驱动电路由2片EPSON的IOBit DAC组成，这2片DAC通过并行 总线连接到处理器主板上的FPGA，并由FPGA直接控制。如图5所示，副板上的清洗电路使用51系列MCU控制电机专用驱动IC-A3992。为 双极微步步进电动机的脉宽调制PWM电流控制而设计的A3992，能够连续输出电流至1. 5安 培，工作电压为50伏。可通过串行接口控制内部固定停机时间脉宽调制PWM电流控制计时 电流，并可在混合衰减模式下进行操作。电极控制IC可通过有两个6位线性DAC串行接口 及参考电压来设置期望的负载电流电平。该6位控制器允许不同步进方式，包括微步至完 整步进驱动的转矩控制。负载电流在最大值增量的1.56%中设置。同步整流电路允许负载 电流在电流衰减过程中通过DMOS输出驱动器的低RDS(on)流动。此特性使该产品在大多 数应用中不需要外部钳位二极管，节约了成本与外部元件数量，而功率消耗则降到最小值。 清洗电路连接到FPGA上并由FPGA直接控制。如图6所示，连接到处理器主板上的电机驱动板使用Microchip的PIC单片机 dsPIC30F2010来分别驱动DMOS全桥驱动IC-L6203，2片全桥驱动IC分别由2个单片机控 制，用以分别控制X轴电极和Y轴电机。dsPIC30F2010芯片是改进型RISCCPU，24位宽指 令，16位宽数据总线，12KB片内闪存程序空间，512字节片内数据RAM，16X16位工作寄存 器阵列，27个中断源和3个外部中断。该芯片的外设特性包括3个16位定时器/计数器， 4个16位捕捉输入功能引脚，2个16位比较/PWM输出功能引脚，3线SPI模块以及带FIFO 缓冲区的可寻址模块。连接到处理器主板上的喷头板使用3片TI的Quad-Channel M-LVDS信号接收器 SN65LVDS048A来控制喷头，信号接收器电路如图7所示。如图8所示，连接到处理器主板上的按键板由使用一个51系列MCU-STC89C52来 控制。MCU的P2 口连接到矩阵键盘上，作为系统的输入接口。PO 口和P1.6、P1.7、P4. 2连接 到IXD控制器上，用于显示按键操作的结果；而Pl. 0用于控制液晶屏的背光。Pl. 1 Pl. 5 作为状态指示灯，用于指示各种操作状态。P4. 3连接到蜂鸣器上，用于发出声音告警信号。
权利要求1.喷墨打印控制系统，连接喷墨打印机，其特征是包括处理器主板、副板、电机驱动板、 喷头板和人机交互装置，人机交互装置包括PC机和按键板，处理器主板通过USB接口连接 PC机，喷头驱动板和按键板分别与处理器主板连接，电机驱动板、喷头板分别与喷头驱动板 连接。
2.根据权利要求1所述的喷墨打印控制系统，其特征是处理器主板的控制芯片为 Altera的FPGA，USB接口为Cypress的USB2. 0控制器，所述FPGA与USB2. 0控制器通过总 线连接，FPGA还外接2片SRAM和加密芯片。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨打印控制系统，其特征是副板由喷头驱动电路、清洗 电路、吸风散热风扇控制电路、过压保护电路、传感器电路等各独立电路组成，由处理器主 板控制，其中喷头驱动电路由2片EPSON的IOBit数模转换器DAC组成，所述2片DAC通过 并行总线连接处理器主板，清洗电路连接喷墨打印机的电机。
4.根据权利要求1或2所述的喷墨打印控制系统，其特征是电机驱动板由1片 Microchip的PIC单片机以及1片DMOS全桥驱动IC组成，电机驱动板的输出连接喷墨打印 机的X轴、Y轴电机。
5.根据权利要求1或2所述的喷墨打印控制系统，其特征是喷头板通过信号接收器连 接到喷头，所述信号接收器采用TI公司的Quad-Channel M-LVDS Receiver高速信号接收芯片。
6.根据权利要求1或2所述的喷墨打印控制系统，其特征是按键板包括按键矩阵、LED、 蜂鸣器和液晶屏。
专利摘要喷墨打印控制系统，连接喷墨打印机，包括处理器主板、喷头驱动板、电机驱动板、喷头板和人机交互装置，人机交互装置包括PC机和按键板，处理器主板通过USB接口连接PC机，喷头驱动板和按键板分别与处理器主板连接，电机驱动板、喷头板分别与喷头驱动板连接。本实用新型使用USB2.0控制器、FPGA、MCU等处理器，快速而精确地完成大型图片的喷绘工作。
文档编号B41J29/393GK201841766SQ201020578558
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者朱昌璋 申请人:南京富特莱数码科技实业有限公司