基于USB接口的打标控制器制造技术

基于ＵＳＢ接口的打标控制器，属于激光打标机的打标控制器，目的是克服现有技术的缺陷，既满足客户对复杂图形打标的要求，又满足对简单图案打标的要求，同时调整、修改、安装方便，工业现场运行稳定可靠，即插即用。本实用新型专利技术包括ＵＳＢ接口控制器单元、数据存储单元、程序存储单元、Ｄ／Ａ转换单元、逻辑控制单元和人机接口单元；本实用新型专利技术既能与计算机联机使用，又能脱离计算机单独使用，其中的打标内容还可以由计算机通过ＵＳＢ接口随意改写，并可以通过控制器上的键盘和ＬＣＤ显示对其进行编辑、设定打标参数等操作。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光打标机的打标控制器，具体涉及一种基于通用串行总线USB接口的打标控制器。
技术介绍
在振镜扫描式激光打标系统中，控制系统的硬件电路都是基于计算机ISA总线或PCI总线而设计的控制卡，必须安装在计算机主板的ISA总线或PCI总线扩展槽中，给整个系统的稳定运行带来影响，降低了打标系统的稳定性；控制卡输出的模拟电压信号要通过一段较长的电缆才能传输到振镜控制电路中，打标系统中的激光电源产生的强电磁干扰很容易通过传输电缆引入到振镜控制电路中，影响振镜的正常工作；控制卡要和计算机一起使用，增加了控制系统的体积，也增加了控制系统的成本。还有一种由单片机控制的激光打标控制器虽然脱离了计算机的ISA总线或PCI总线，但是单片机的存储容量有限，而且其进行插补运算的速度很慢，只能进行一些简单的插补算法，因而不能对一些复杂的图案进行标刻，其使用范围有限，不能充分发挥激光打标使用灵活的优点。
技术实现思路
本技术提供一种基于USB接口的打标控制器，目的是克服现有技术的缺陷，既满足客户对复杂图形打标的要求，又满足对简单图案打标的要求，同时调整、修改、安装方便，工业现场运行稳定可靠，即插即用。本技术的一种基于USB接口的打标控制器，包括USB接口控制器单元、数据存储单元、程序存储单元、D/A转换单元、逻辑控制单元和人机接口单元；其中：USB接口控制器单元，支持USB1.1规范，具有独立的8位数据总线和16位地址总线，有利于芯片的外围电路扩展；通过数据总线与数据存储单元、程序存储单元及逻辑控制单元电信号连接；通过地址总线与数据存储单元、程序存储单元、逻辑控制单元、D/A转换单元及人机接口单元的LCD显示模块电信号连接；数据存储单元，在联机使用模式时作为本打标控制器的数据缓冲区，暂存上位机传输过来的打标数据，在脱机使用模式时存储打标文件的打标数据；与逻辑控制单元电信号连接；程序存储单元，存储USB接口控制器单元的固件程序；与逻辑控制单元电信号连接；-->D/A转换单元，具有3路D/A转换通道，对打标数据进行D/A转换，分别输出模拟电压信号去控制振镜X轴、Y轴以及激光功率；与逻辑控制单元电信号连接；逻辑控制单元，对USB接口控制器单元的地址进行译码，产生D/A转换单元、数据存储单元、程序存储单元、人机接口单元的选通信号，对数据存储器的高位地址进行锁存，为外围电路提供I/O口；人机接口单元，由键盘和LCD显示模块组成，在脱机使用时对控制器进行打标文件选取、设定打标参数、删除打标文件等操作；与逻辑控制单元电信号连接。所述的基于USB接口的打标控制器，其特征在于所述D/A转换单元中控制振镜X轴和控制振镜Y轴的2路D/A同时转换，其输出经过运算放大器以使其输出电压信号与振镜的输入电压信号兼容；控制激光功率的D/A电路只有1路数/模转换通道，为与8位数据总线兼容的12位电压输出型DAC，其电压输出信号与激光功率控制信号要求的输入电压兼容。所述的基于USB接口的打标控制器，其特征在于所述人机接口单元中，键盘的接口方式采用独立方式，每个独立按键以一对一的方式直接接到I/O输入线上，LCD显示采用点阵图形液晶显示模块。本技术既能与计算机联机使用，又能脱离计算机单独使用。当打标的内容复杂，生成的打标数据比较大时，控制器就与计算机联机使用，由计算机经过插补处理的打标数据通过USB总线传输给控制器进行实时数/模转换，直接控制打标系统。当打标的内容比较简单，生成的打标数据比较小时，可以把由计算机经过插补处理的打标数据通过USB接口保存在控制器的存储器中，然后由控制器中的单片机来控制打标数据的数/模转换，再去控制打标系统，这样单片机就不需要对打标数据进行插补处理，从而大幅度地提高了控制器的打标速度。另外，其中的打标内容还可以由计算机通过USB接口随意改写，并可以通过控制器上的键盘和LCD显示对其进行编辑、设定打标参数等操作。附图说明图1是本技术组成示意图；图2为USB接口控制器单元电路；图3为数据存储单元和程序存储单元电路；图4为D/A转换单元电路；图5为逻辑控制单元电路；图6为控制器逻辑控制单元的逻辑控制关系图；-->图7为人机接口单元电路；图8为联机工作USB传输过程的流程图；图9为脱机工作USB传输过程流程图；图10为固件程序框架流程图；图11为打标数据输出流程图；图12为键盘输入和LCD显示流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术加以说明。图1是本技术的总体框架示意图，包括USB接口控制器单元、数据存储单元、程序存储单元、D/A转换单元、逻辑控制单元和人机接口单元。下面结合图2～图7通过实施例对本技术进行详细说明：1.USB接口控制器单元USB接口控制器单元电路如图2所示，它由芯片U1、U7、U8、U9、U10，插座和跳线J1、J2、J3、J5以及拔码开关S4组成。U1选用Cypress公司的EZ-USB系列的AN2131Q作为USB接口控制器，它是支持USB1.1规范的全速USB接口控制器芯片，是整个电路的核心，具有80个引脚，有独立的8位数据总线和16位地址总线，有利于芯片的外围电路扩展，它的处理器是增强型的8051内核，与通用的8051指令兼容，但平均运行速度快2.5倍，有利于提高打标数据输出的速度；外接12MHz的晶振，在芯片内部通过倍频电路倍频到24HMz，USBD-和USBD+引脚通过两个22Ω电阻分别和B型USB插座J1的D+和D-相连。PA2/OE#、PA3/CS#、PA4/FWR#、PA5/FRD#、PC6/WR#、PC7/RD#等6个引脚是多功能引脚，使用第二功能时引脚必须接上拉电阻，以确保没有控制信号输出时引脚信号无效。WAKEUP#引脚接下拉电阻是为了防止8051进入挂起状态，确保EZ-USB一直都能运行。跳线J2决定EZ-USB复位时是否进行断开重新连接操作，当1-2相连时，有断开重新连接操作，当2-3相连时没有断开重新连接操作。跳线J3决定8051内核是从EZ-USB芯片内部程序RAM中开始获得程序代码还是从外部程序存储器开始获得代码，当1-2相连时，从外部程序存储器开始获得代码，PSEN引脚从程序存储器的地址0x0000开始有效，当2-3相连时从内部程序RAM中开始获得程序代码，PSEN引脚从程序存储器的地址0x1B40开始有效。跳线J5在对控制器的硬件电路进行测试时-->使用，当2-3相连时，EZ-USB的所有功能引脚浮空以便对EZ-USB的外围电路进行在板测试，正常使用时，使1-2相连。U7是TI公司的SN75240PW芯片，它是USB接口瞬变抑制器，用来防止静电损坏USB接口电路。U8是MAXIM公司的MAX687芯片，它是3.3V线性稳压器，用来把5V电压变为3.3V。EZ-USB是3.3V供电，而目前大多数的直流电源只能提供5V电压，因此必须把5V电压变为3.3V。U8的输入电压的范围为2.7V到11.5V，输出电压的范围为3.15V到3.45V，典型值为3.3V，能够提供200mA的电流，完全满足EZ-USB对电源的要求。U9是Microchip公司的I2C串行EEPROM 24LC02，其容量为2Kbit(25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＵＳＢ接口的打标控制器，其特征在于，其包括ＵＳＢ接口控制器单元、数据存储单元、程序存储单元、Ｄ／Ａ转换单元、逻辑控制单元和人机接口单元；其中：　　　　ＵＳＢ接口控制器单元，支持ＵＳＢ１．１规范，具有独立的８位数据总线和１６位地址总线，有利于芯片的外围电路扩展；通过数据总线与数据存储单元、程序存储单元及逻辑控制单元电信号连接；通过地址总线与数据存储单元、程序存储单元、逻辑控制单元、Ｄ／Ａ转换单元及人机接口单元的ＬＣＤ显示模块电信号连接；　　　　数据存储单元，在联机使用模式时作为本打标控制器的数据缓冲区，暂存上位机传输过来的打标数据，在脱机使用模式时存储打标文件的打标数据；与逻辑控制单元电信号连接；　　　　程序存储单元，存储ＵＳＢ接口控制器单元的固件程序；与逻辑控制单元电信号连接；　　　　Ｄ／Ａ转换单元，具有３路Ｄ／Ａ转换通道，对打标数据进行Ｄ／Ａ转换，分别输出模拟电压信号去控制振镜Ｘ轴、Ｙ轴以及激光功率；与逻辑控制单元电信号连接；　　　　逻辑控制单元，对ＵＳＢ接口控制器单元的地址进行译码，产生Ｄ／Ａ转换单元、数据存储单元、程序存储单元、人机接口单元的选通信号，对数据存储器的高位地址进行锁存，为外围电路提供Ｉ／Ｏ口；　　　　人机接口单元，由键盘和ＬＣＤ显示模块组成，在脱机使用时对控制器进行打标文件选取、设定打标参数、删除打标文件等操作；与逻辑控制单元电信号连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于USB接口的打标控制器，其特征在于，其包括USB接口控制器单元、数据存储单元、程序存储单元、D/A转换单元、逻辑控制单元和人机接口单元；其中：USB接口控制器单元，支持USB1.1规范，具有独立的8位数据总线和16位地址总线，有利于芯片的外围电路扩展；通过数据总线与数据存储单元、程序存储单元及逻辑控制单元电信号连接；通过地址总线与数据存储单元、程序存储单元、逻辑控制单元、D/A转换单元及人机接口单元的LCD显示模块电信号连接；数据存储单元，在联机使用模式时作为本打标控制器的数据缓冲区，暂存上位机传输过来的打标数据，在脱机使用模式时存储打标文件的打标数据；与逻辑控制单元电信号连接；程序存储单元，存储USB接口控制器单元的固件程序；与逻辑控制单元电信号连接；D/A转换单元，具有3路D/A转换通道，对打标数据进行D/A转换，分别输出模拟电压信号去控制振镜X轴、Y轴以及激光功率；与逻辑控制单元电信号连接；逻辑控制单元，对US...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡兵，廖洪海，应花山，郭飞，李洵，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]