Лазерные принтеры, цифровые копиры, МФУ являясь сложными электромеханическими устройствами, снабжены набором механических и электронных узлов, датчиков, переключателей, сенсоров, соленоидов, которые управляют и обеспечивают контроль процесса работы аппарата, сообщают микроконтроллеру второго уровня о состоянии отдельных его узлов. Управляют всеми процессами в аппарате электронные компоненты, которые располагаются на печатных платах.
Основой для построения главных плат управления второго уровня являютсяспециализированные микро-ЭВМ называемые микроконтроллерами. Микроконтроллеры являются основой схем управления многих современных промышленных устройств и приборов. Самой главной особенностью микроконтроллеров, с точки зрения конструктора-проектировщика, является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо дешевле реализовать различные схемы управления различных устройств и аппаратов, в том числе лазерных принтеров, МФУ и копировальных. На рис. 1 изображена структурная схема типичного современного микроконтроллера.
Рис. 1. Структурная схема микроконтроллера
Микроконтроллер (рис. 1) может управлять различными устройствами, узлами, механизмами и принимать от них данные при минимуме дополнительных узлов, так как большое число периферийных схем уже имеется непосредственно на кристалле микроконтроллера. Это позволяет уменьшить размеры конструкции и снизить потребление энергии от источника питания. Для сравнения: при использовании традиционных микропроцессоров приходится все необходимые схемы сопряжения с другими устройствами реализовывать на дополнительных компонентах, что увеличивает массу, размеры и потребление электроэнергии. Типичные схемы, присутствующие в микроконтроллерах перечислены ниже.
Центральное процессорное устройство (ЦПУ) является основой любого микроконтроллера. Оно принимает из памяти программ коды команд управляющей программы из ПЗУ, декодирует их и выполняет. ЦПУ состоит из регистров, арифметико-логического устройства (АЛУ) и цепей управления.
Память управляющих программ (ПЗУ). Здесь хранятся коды команд управляющей программы, последовательность которых формирует программу для микроконтроллера, реализующую алгоритм работы аппарата на втором уровне управления.
Оперативная память. Здесь хранятся переменные управляющей программы (константы, определяющие предельные значения температуры, временных интервалов; фиксируются состояния датчиков, переключателей, клавиш пульта управления аппарата и буферизируется информация для вывода на индикаторы пульта (дисплей); результаты вычислений и у большинства микроконтроллеров здесь расположен стек.
Тактовый генератор. Формирует тактовые импульсы для системы, генератор определяет скорость работы микроконтроллера.
Цепь сброса. Осуществляет начальный «сброс» системы. Эта цепь служит для правильного запуска микроконтроллера.
Последовательный порт – последовательный интерфейс микроконтроллера, который позволяет обмениваться данными с внешними устройствами (и форматером) при малом количестве проводов (возможны и другие интерфейсы SPI, I2C и др.).
Цифровые порты ввода/вывода. С помощью этих портов микроконтроллер принимает сигналы с цифровых датчиков (типа «включен/выключен») и выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы аппарата.
Таймер. Используется для отсчета временных интервалов.
Сторожевой таймер. Это специальный таймер, предназначенный для предотвращения сбоев программы. Процессор с определенным интервалом записывает в сторожевой таймер константу и таймер начинает отсчет заданного временного интервала. Если программа не перезапишет в него константу до истечения определенного интервала времени, сторожевой таймер досчитает до нуля и выдаст сигнал в цепь сброса, которая осуществляет начальный «сброс» системы перезапустит микроконтроллер. Таким образом, программа должна давать сторожевому таймеру сигнал — все в порядке. Если она этого не сделала, значит, по какой-либо причине произошел сбой.
Аналоговые порты ввода/вывода. Обеспечивают прием аналоговых сигналов с датчиков (температуры и датчиков количества тонера и др.) и вывод аналоговых сигналов, определяющих, например, изменение смещения на узле проявки.