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1、心电图机打印系统实验李元斌1.实验目的了解打印机工作原理；掌握打印机打印曲线的工作方法；掌握打印机接口掌握单片机编程技巧。2.实验要求了解MCS-51单片机与RD-A打印机硬件配置与连接方式；掌握MCS-51单片机的编程语言；掌握打印机波形打印程序的算法和构造；编写程序并调试程序；3.实验设备MCS-51单片机仿真器RD-A微型点阵打印机稳压电源4.实验内容4.1实验说明在我们本科教学计划中，有关医疗器械的设计能力培养上，一向以心电图机的设计作教学和实验目标。这有几个原因：第一，心电图仪是极具代表性的医疗仪器；第二，心电图仪是具有极高临床诊断意义的医疗仪器；第三，它是使用范围最广，目前设计最为
2、成熟的医疗仪器；第四，相比其他医疗仪器，它是最为简单的一种。这几个因素决定了再本科教学中，心电图机的设计必然成为我们学习医疗器械设计的入门课程。而掌握好心电图机的设计过程，充分的了解和领悟医疗仪器设计的要点，也是对生物医学工程专业最基本的要求。本课题将探讨打印机在心电图机系统中的应用，主要是有关心电图形的打印，坐标轴的打印，汉字信息的打印三个部分的内容。42 硬件平台介绍MCS-51单片机介绍：单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。
3、MCS-51单片机芯片内部逻辑结构通过MCS-51单片机内部的逻辑结构图掌握单片机内部的逻辑结构及各个部件的功能与特点。即：中央处理器（CPU）、内部数据存储器、内部程序存储器、定时器/计数器、并行I/O口、串行口、中断控制系统、时钟电路、位处理器、总线。MCS-51单片机的内部存储器MCS-51单片机芯片内部有数据存储器和程序存储器两类存储器，即所谓的内部RAM和内部ROM。同学重点要掌握内部数据存储器的结构、用途、地址分配和使用特点。一是内部数据存储器的低128单元，它包括了寄存器区、位寻址区、用户RAM区，要掌握这些单元的地址分配、作用等。二是内部数据存储器高128单元，这是为专用寄存器
4、提供的，地址范围为80HFFH。所谓专用寄存器是区别于通用寄存器而言的，即这些寄存器的功能或用途已作了专门的规定，用于存放单片机相应部件的控制命令、状态或数据等。在这些专用寄存器中，重点要掌握以下寄存器的使用： 程序计数器、累加器A、B寄存器、程序状态字（PSW）、数据指针（DPTR）。MCS-51的堆栈操作：堆栈是计算机的重要概念，要掌握以下几方面：1. 堆栈的功用2. 堆栈的设置3. 堆栈指示器4. 堆栈使用方式内部程序存储器80C51芯片内有4K ROM存储单元，其地址为0000H0FFFH，这就是我们所说的内部程序存储器（或简称“内部ROM”）。无论是片内或是片外存储器（对于无片内RO
5、M的单片机），在程序存储器中有一组特殊的保留单元0000H002AH，使用时应特别注意。 系统的启动单元：0000H0002H五个中断源的中断地址区：0003H002AH0003H000AH 外部中断0中断地址区000BH0012H 定时器/计数器0中断地址区0013H001AH 外部中断1中断地址区001BH0022H 定时器/计数器1中断地址区0023H002AH 串行中断地址区中断响应后，系统能按中断种类，自动转到各中断区的首地址去执行程序。因此在中断地址区中本应存放中断服务程序。但通常情况下，8个单元难以存下一个完整的中断服务程序，因此一般也是从中断地址区首地址开始存放一条无条件转移指
6、令，以便中断响应后，通过中断地址区，再转到中断服务程序的实际入口地址去。 MCS-51单片机系统的存储器结构特点单片机的存储器结构有两个重要的特点：一是把数据存储器和程序存储器截然分开，二是存储器有内外之分。总的来说，由芯片内存储器和芯片外扩展存储器构成了单片机应用系统的整个存储器系统。MCS-51单片机并行输入/输出口电路单片机芯片内还有一项重要内容就是并行I/O口电路。MCS-51共有四个8位的并行双向I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3，实际上它们已被归入专用寄存器之列。这四个口除了按字节寻址之外，还可以按位寻址，四个口合在一起共有32位。在单片机中，口是一个集数据输入缓冲、数据输出
7、驱动及锁存等多项功能于一体的I/O电路。MCS-51的四个口在电路结构上是基本相同的，但它们又各具特点，因此在功能和使用上各口之间有一定的差异。在学习中必须要掌握各个口的用途。MCS-51单片机时钟电路与时序时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。而时序所研究的则是指令执行中各信号之间的相互时间关系。要理解时钟电路的产生与作用，能根据外部所加入的晶体的振荡频率计算时序的定时单位。1. MCS-51的外部晶体的振荡频率范围：1.2MHz12MHz，2. MCS-51时序的定时单
8、位共有4个，依次是：拍节、状态、机器周期和指令周期。RD-A打印机介绍：荣达创新RD-A 系列微型打印机专为仪器仪表面板安装而设计，采用独特的面板式嵌入结构，便可将整个打印机固定在仪表面板上。面板安装开孔尺寸为103mm*57mm，外形尺寸为：110mm（长）*62mm（宽）*55mm（深）。RD-A 型为后换纸结构设计，换纸操作须取下整台打印机进行换纸。A 型热敏系列与针打系列均采用原装进口打印头有效确保打印效果与打印机的使用寿命。性能指标：打印方式：针式撞击点阵打印；打印速度：1.0 行/秒，0.7 行/秒，0.4 行/秒（5*7 点阵字符）；分辨率：8 点/毫米，384 点/行；打印宽度
9、：33mm/48mm；字符数/行：16/24/40；打印字符：全部448 个字符及图块，包括96 个ASCII 字符，352 个希腊文、德文、俄文、法文等字母，日文片假名，部分中文字，数字符号，打印字符，块图符；32 个用户自定义字符。国标一二级汉字库中全部汉字和西文字、图符共8178 个；字符大小：西文：5*7 点阵；块图符：6*8 点阵；用户自定义字符：6*8 点阵；汉字：24*24 点阵，16*16 点阵，12*12 点阵；控制板：采用模块化驱动控制电路，有效保护打印头的绝对安全；专门的复位控制电路、电源监测电路以及近乎完美的软硬件看门狗控制电路，确保打印机不死机、不乱打。热敏控制电路更
10、提供温度检测、电压检测、过热检测、缺纸检测，有效延长了打印头的使用寿命，更能保证打印机在不同的工作场合打印效果清晰美观、高速流畅、完整、无噪音；控制命令：通用ESC/P 打印命令。支持字符、汉字、图形的正向、反向、左右旋转打印，反白，上下划线、左右划线打印以及任意变高、变宽，行间距、字间距调整、水平制表、垂直制表、曲线打印、条形码打印等功能以及以上功能的混合打印，也可根据客户需要适当增减相关命令；打印汉字：V8 型、VS 型可通过随机软件自由选择打印汉字的数量、汉字的字体、汉字的点阵并通过随机电缆下载至打印机，打印汉字只需输入相应汉字代码即可方便快速打印。8+型标配16*16 点阵与12*12
11、 点阵国标一、二级汉字字库；打印LOG：特殊机型可通过随机软件自由调用用户LOG 等专用图案，生成专用图形打印命令。方便、快捷、正确、清晰的打印用户LOG 及专用图案；彻底解决用户繁琐复杂的编程，快速提升用户输出效果；纸张类型：44mm0.5mm*45mm 57mm0.5mm*45mm 普通卷纸；缺纸检测：可选；换纸方式：面板式后换纸；打印缓存：32K；外接口：标准并行接口，标准串行接口，485 接口，可选配红外无线接口；驱动：提供WINDOWS98/2K/XP/NT 操作系统下，专用驱动；电源：DC5V/2A；可靠性：50 万行；开孔尺寸：103mm*57mm；外形尺寸：114mm（长）*6
12、2mm（宽）*64mm（深）；重量：约200 克；工作环境：温度050，相对湿度：080%。43. 程序设计4.3.1 硬件接口RD-A 型并口与CENTRONICS 标准并行口兼容，可直接由微机并口或单片机控制。A 型并口26 线双排插座。引脚序号，如下图：1。图3-1 打印机引脚序号A 型并口各引脚信号定义：表1 RD-A型打印机引脚信号在本设计中，被使用到的信号接口有：D0-D7（数据线）、STB（选通）和BUSY（忙）。STB信号兼有片选和启动两种功能，当CPU向打印机发出STB=0以后，打印机才开始接收和锁存数据，并开始打印字符。当CPU和打印机采用查询方式传送数据时，可以用BUSY
13、信号作为查询对象。在打印机开始工作后，只要打印没有结束，BUSY就保持为1。CPU检测到BUSY为1时就不应该再向打印机发送数据，只有在BUSY=0时，才可以向打印机发送数据，否则会造成信息丢失。单片机和打印机在查询方式下的接口电路图如图2所示。图2 单片机与打印机并行接口4.3.2 程序构造本设计旨在实现心电图型的打印，牵涉到心电曲线的打印，坐标的打印，以及相关文字的打印。程序设计比较繁琐，牵涉到中断，循环，分支程序。其流程图如下：定义中断、查询判断是否为终止信号判断是否要打印坐标轴凸点否设定打印方式为曲线打印，打印坐标轴与心电曲线设定打印方式为曲线打印，打印坐标轴、坐标轴上凸点与心电曲线否
14、读入数据设定打印方式为汉字打印打印汉字信息结束打印开始是是图3总程序流程图4.3.3. 代码具体函数代码如下STB BIT P3.5 /定义STB为选通BUSY BIT P3.3 /定义BUSYORG 0000H JMP START START: MOV R2,#00H /表的偏移量初值NEXT: MOV A,R2 /表的偏移量送A MOV DPTR,#TAB /表的首地址 MOVC A,A+DPTR /从表中取出待打印字符送A CJNE A,#00H,PRINT /判断是否为终止信号，否则执行打印程序 JMP FINISH /是则执行终止程序PRINT: PUSH ACC /待打印字符送堆栈 MOV A,R2 /表的偏移量送A MOV B,#10H /定义每10个数据构成一个单位时 DIV AB 间，判断是否是第N*10个数据， MOV A,B 否则执行普通打印程序，是则执 CJNE A,#00H,PRINT1 打印坐标轴凸点的程序
