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　　速印機（也稱速印一體機）是指通過數(shù)字掃描，數(shù)碼熱敏頭制版成像的方式進行工作，從而實現(xiàn)印刷速度在每分鐘１００張以上的印刷設(shè)備。速印機印速快、成本低、耗電少、維護方便，使其廣泛應(yīng)用于經(jīng)常大批量印刷的學(xué)校、機關(guān)中。所以近幾年來國內(nèi)外對速印機的研究也在不斷升溫。本文提出了一種將圖像處理和電機控制功能集成于一片ｄｓｐ芯片內(nèi)，并支持電腦直接打印輸出功能的解決方案。

　�。病∠到y(tǒng)硬件組成

　　本文設(shè)計的速印機的控制系統(tǒng)主要組成部分有：面板控制器（選用８０ｃ５１單片機）、ｄｓｐ（選用ｔｉ公司的ｔｍｓ３２０ｆ２８１２）、ｆｐｇａ（選用ａｌｔｅｒａ公司的ｅｐ１ｃ６ｑ２４０ｃ８）、ｕｓｂ芯片（選用ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ｃｙ７ｃ６８０１３）、ｃｉｓ（接觸式圖像傳感器）、ｔｐｈ（熱敏打印頭）、ｓｄｒａｍ、按鍵、液晶顯示器、電機、電磁開關(guān)、傳感器等。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示

　　圖１　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

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　　僅使用速印功能時，其工作流程可分為制版和印刷兩步。制版工作流程為：待制版鍵按下后，面板控制器將制版信號通過串口送至ｄｓｐ（數(shù)字信號處理器），ｄｓｐ通過中斷響應(yīng)制版信號，并啟動掃描電機和ｄｓｐ片上的ａｄｃ模塊，同時ｄｓｐ通過握手信號告知ｆｐｇａ（可編程邏輯門陣列）啟動ｃｉｓ。ｆｐｇａ產(chǎn)生ｃｉｓ的時鐘信號ｃｌｋ、選通輸入信號ｓｉ及各色光源選通信號，并通過這幾個信號產(chǎn)生的相應(yīng)時序控制ｃｉｓ通過模擬信號輸出引腳ｓｉｇ向ａｄｃ模塊串行移位輸出對應(yīng)像素的灰度。ｄｓｐ把掃描到的圖像數(shù)據(jù)通過γ補償、濾波、二值化、數(shù)字半色調(diào)圖像處理后，把數(shù)據(jù)存放在ｓｄｒａｍ存儲器中，并通過握手信號通知ｆｐｇａ從ｓｄｒａｍ存儲器中提取光柵數(shù)據(jù)并控制熱敏打印頭將其燒寫在版紙（也稱蠟紙）上，制版結(jié)束。

　　印刷工作流程為：印刷按鍵按下后，版紙牽引電機和壓版電機配合將版紙掛到滾筒上，此時油墨電機工作均勻上墨，待進紙電機把紙送到印刷區(qū)后，壓紙電機把紙貼到滾筒上，主電機帶動滾筒轉(zhuǎn)一圈后，分離電機開始工作將紙從滾筒上剝離�！〈垙堖M入出紙區(qū)后，出紙電機和負壓風(fēng)機同時工作將紙送出，至此第一張紙印刷完成。印刷多張時就不用再制版了，直接印刷即可。

　　若使用電腦直接打印功能時，其工作流程為：電腦主機通過ｕｓｂ芯片把數(shù)據(jù)傳給ｆｐｇａ，ｆｐｇａ通過產(chǎn)生相應(yīng)的時序信號將數(shù)據(jù)存至ｓｄｒａｍ存儲器中，然后ｆｐｇａ按行將數(shù)據(jù)燒寫至版紙上。制版完成后，ｆｐｇａ通過ｄｓｐ的外部中斷引腳觸發(fā)ｄｓｐ的外部中斷，在ｄｓｐ的外部中斷服務(wù)程序中，進行印刷流程。

　　４　基于ｄｓｐ的電機控制

　�。簦楣镜臄�(shù)字信號處理器ｔｍｓ３２０ｆ２８１２片上集成了兩個事件管理器模塊（ｅｖａ，ｅｖｂ）。每個事件管理器都包含通用目的定時器、全比較ｐｗｍ單元、捕捉單元和正交脈沖編碼電路等，可同時方便的控制兩部電機，專為多軸運動控制應(yīng)用而設(shè)計。［１］　在本系統(tǒng)中兩個事件管理器分別應(yīng)用于控制三相無刷直流電機（主電機）和三相反應(yīng)式步進電機（掃描電機）。

　　對三相無刷直流電機的控制采用了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速方式。其控制系統(tǒng)框圖如圖２

　　圖２　轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速原理框圖

　　ｔｍｓ３２０ｆ２８１２的捕捉單元可以方便的捕捉編碼器的脈沖信號，以形成速度反饋。其ａｄｃ模塊可以將霍爾電流傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以形成電流反饋。ｔｍｓ３２０ｆ２８１２的全比較ｐｗｍ單元使得產(chǎn)生ｓｖｐｗｍ（空間矢量脈沖寬度調(diào)制）的操作大大簡化。雙閉環(huán)調(diào)速方式提高了主電機（三相無刷直流電機）的控制精度。

　　步進電機具有如下特點：（１）角位移與輸入脈沖數(shù)成正比，無累積誤差，具有良好的跟隨性。（２）動態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。（３）速度可在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能獲得大轉(zhuǎn)矩。（４）步進電機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應(yīng)措施。三相反應(yīng)式步進電機有三種工作方式：單三拍、雙三拍和六拍工作方式。單三拍工作方式即是按ａ－ｂ－ｃ方式循環(huán)通電；雙三拍循環(huán)通電順序為ａｂ－ｂｃ－ｃａ；六拍循環(huán)通電順序為ａ－ａｂ－ｂ－ｂｃ－ｃ－ｃａ（上述三種循環(huán)通電順序均為正轉(zhuǎn)方式）。［２］　三種工作方式中六拍工作方式相電流、轉(zhuǎn)矩最大，高頻性能最好，電磁阻尼大，不易產(chǎn)生振蕩。所以本系統(tǒng)采用三相六拍工作方式控制步進電機。另外為了使步進電機更加穩(wěn)定還使用了機械阻尼法，就是在電動機軸上加阻尼器。

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　　在僅使用速印功能時，其圖像處理過程可分為五步：模