本研究旨在設計一台列印速度快、噪音低與可攜式之點字印表機，研究中著重於介面傳輸模組、訊號控制輸出模組及點字列印方等之設計。為達此目標，本研究之點字印表機採壓印式設計，其內之點字列印方採用電磁拍擊器為驅動元件以降低成本及噪音；而列印規格則以A4尺寸為主、每頁最多可列印24列、每列27個點字。本研究所設計之介面傳輸模組包含LPT、RS232、USB與藍芽四種傳輸介面，藉此提高視障者在安裝上的便利性。在訊號控制模組設計上以並列方式的傳輸資料，對於在點字列印方維修及安裝都有所幫助。
  本研究實現方面以89C52、Cypress USB單晶片與CSR藍芽模組完成LPT、RS232、USB與藍芽介面傳輸模組；另外並使用拴鎖晶片與位址解碼器晶片建立邏輯閘完成控制訊號輸出模組；新型點字列印方則以電腦輔助設計軟體完成設計並加以實作。最後以C語言完成電腦端之驅動程式與硬體測試軟韌體程式，完成點字印表機機電控制系統驗證。概念設計完成之新式點字印表機，未來可提供國內視障者自行列印文件使用，使視障者享受數位化的生活環境。

A portable Braille printer with high printing speed and low noise is designed in this study. This study is focus on the integral design of the transmission interface module, the control-signal output module and the Braille printing cell of the printer. In order to reduce the printing noise and to increase the portability of the printer, the impression-printing concept is adopted and the paper size is restricted to A4 size. The Braille printer is designed to contain 27 side-by-side Braille printing cells and each cell has two flapper mechanisms. Each page at most can print 24 rows and 27 Brailles in each row. Four transmission interfaces, LPT, RE232, USB and Bluetooth, are included in the transmission interface module to improve the installation of the printer. Add on this, the parallel signal control of the printing cells is designed in the control-signal module to make the installation and maintenance of the Braille printing cells more convenient.
    During the study, the RS232, USB, and Bluetooth interfaces included in the transmission interface module are accomplished by 89C52 chip, Cypress USB chip, and the CSR Bluetooth module, respectively. Thereafter, the latches chips and the address decoder chips are used to set up the logic gate and form the control-signal output module. Later, the Braille printing cell that is to be controlled is designed by the computer aided design software and manufactured accordingly. At last, the C language is used to complete the drivers, firmwares, and verification softwares. The integrated printing system of the Braille printer is validated. This newly designed Braille printer can be used by the visually impaired for personal printing and for improving their e-life.

目  錄
中文摘要..............................Ⅰ
英文摘要..............................Ⅱ
目    錄..............................IV 
圖 目 錄..............................VI
表 目 錄..............................IX
第一章 緒論...........................1
  1.1 前言............................1
  1.2 研究動機........................2
  1.3 點字印表機發展..............3
  1.4 文獻回顧........................5
  1.5 研究架構........................12
第二章 設計要點.......................14
  2.1 點字印表機設計考量..........14
  2.2 點字印表機機構設計..........15
  2.3 點字印表機介面傳輸設計......17
    2.3.1 LPT系統架構.................17
    2.3.2 RS232系統架構...............22
    2.3.3 USB系統架構.................26
    2.3.4 藍芽系統架構................30
  2.4 盲用點字印表機整體架構..........34
第三章 用點字印表機機電硬體設計.......36
  3.1 個人電腦........................37
  3.2 介面傳輸模組....................37
    3.2.1 LTP介面實作.................38
    3.2.2 RS232介面實作...............39
    3.2.3 USB介面實作.................41
    3.2.4 藍芽介面實作................43
    3.2.5介面傳輸原型板製作...........45
    3.2.6 點字印表機端之USB韌體.......50
    3.2.7 Bluetooth裝置端韌體.........52
  3.3 控制訊號輸出模組................54
  3.4 點字列印方機構設計..............56
第四章 點字印表機軟體架構.........60
  4.1 軟體流程........................61
  4.2 點字排版及列印指令輸出..........62
  4.3 驅動程式........................63
  4.4 軟體測試程式....................65
    4.4.1 LPT介面測試程式.............66
    4.4.2 RS232與藍芽測試程式.........67
    4.4.3 USB測試程式.................69
第五章 結論與展望.....................70
  5.1 結論............................70
  5.2 未來展望........................71
參考文獻..............................73
附錄A  點字印表機規格與功能比較.......76
	 
圖目錄
圖1-1 ：點字規範......................................2
圖1-2 ：各點字印表機機型之價格與列印速度比較..........5
圖1-3 ：撞擊式點字印表機..............................6
圖1-4 ：點字模桿之凹模與凸形底模......................7
圖1-5 ：發泡式點字印表機..............................8
圖1-6 ：發泡式點字成品................................8
圖1-7 ：塑膠成射出形式點字印表機......................8
圖1-8 ：塑膠成射出形式點字成品........................9
圖1-9 ：滾軋式點字印表機..............................9
圖1-10：滾軋式點字成品................................10
圖1-11：點字模桿驅動機構..............................11
圖2-1 ：點字印表機外觀設計圖..........................16
圖2-2 ：點字列印方機構圖..............................16
圖2-3 ：點字列印方並列組合圖..........................17
圖2-4 ：LPT連接線.....................................19
圖2-5 ：LPT腳位定義...................................19
圖2-6 ：RS232連接線...................................22
圖2-7 ：RS232腳位圖...................................23
圖2-8 ：RS232傳輸方式.................................24
圖2-9 ：不同速率下RS232接受端接受到的訊號.............24
圖2-10：串列資料的位元格式............................25
圖2-11：USB的實體匯流排結構...........................27
圖2-12：藍芽架構圖....................................31
圖2-13：點字印表機之設計..............................34
圖2-14：系統列印流程..................................35
圖3-1 ：硬體架構整合圖................................36
圖3-2 ：LPT排線.......................................38
圖3-3 ：89C52腳位圖...................................40
圖3-4 ：串列訊號轉並列訊號............................41
圖3-5 ：CY68013腳位...................................42
圖3-6 ：功能架構圖....................................43
圖3-7 ：藍芽模組腳位..................................44
圖3-8 ：串列傳輸規範架構..............................44
圖3-9 ：藍芽模組與藍芽傳輸器..........................45
圖3-10：電腦端藍芽輸出與印表機端藍芽接收之測試板......45
圖3-11：電路原型板製作流程............................46
圖3-12：介面傳輸模組電路板Lay out圖...................48
圖3-13：介面傳輸模組成品..............................49
圖3-14：USB介面傳輸連接測試結果.......................49
圖3-15：藍芽介面傳輸連接測試結果......................50
圖3-16：fw.c韌體架構..................................51
圖3-17：USB描述元表格.................................52
圖3-18：Cygwin執行畫面................................53
圖3-19：BlueFlash執行畫面.............................53
圖3-20：BlueLab 3.2-release執行畫面...................54
圖3-21：控制訊號輸出模組電路原型板實作................55
圖3-22：列印命令流程圖................................56
圖3-23：電磁拍擊器作動示意圖..........................58
圖3-24：點字列印方之實際模型..........................58
圖3-25：壓印驅動電路..................................59
圖4-1 ：軟體架構圖....................................60
圖4-2 ：軟體流程圖....................................61
圖4-3 ：點字與文、數字及符號對應圖....................63
圖4-4 ：點字排版......................................63
圖4-5 ：點字印表機驅動程式架構........................64
圖4-6 ：LPT控制流程圖.................................66
圖4-7 ：LPT控制程式...................................67
圖4-8 ：跳點控制程式流程圖............................68
圖4-9 ：跳點控制介面..................................68
圖4-10：USB 控制平台操作介面..........................69
圖A-1 ：各點字印表機機型之價格與速度比值..............77

 
表目錄
表2-1：LPT資料傳輸腳位定義............................20
表2-2：LPT檢查狀態腳位定義............................21
表2-3：LPT控制腳位定義................................21
表2-4：RS232腳位定義..................................23
表3-1：LPT腳位對應功能................................39
表4-1：通訊協定.......................................65
表4-2：按鍵功能.......................................69
表A-1：各點字印表機機型之價格與速度比值...............78

參考文獻
1.	劉俊甫，「視障者以多重知覺處理資訊之模式探討與設計應用」，碩士論文，國立成功大學工業設計研究所，1997。
2.	杞季安，「視覺障礙學生點字速讀教學效果之研究」，碩士論文，國立彰化師範大學特殊教育研究所，1988。
3.	張嘉桓，「中文盲用電腦使用者之使用現況暨使用需求調查研究」，碩士論文，國立臺灣師範大學特殊教育研究所，1998。
4.	葉豐輝、蔡慧駿、洪錫銘，「盲用點字印表機之雙面打印驅動機構」，新型專利第169846號。
5.	華建智、葉豐輝、蔡慧駿、李經綸，「適應性類神精模糊控制系統於盲用點字印表機之應用」，1998自動控制研討會暨兩岸機電及控制技術交流學術研討會，1998。
6.	蔡慧駿、葉豐輝、宋乙宗，「點字印表機傳動系統控制與減振設計分析」，中華民國力學學會年會暨第二十四屆全國力學會議，2000。
7.	蔡慧駿、葉豐輝，「視障點字印表機傳動系統減振與列印控制之分析設計與製作(I)」，NSC-90-2213-E-032-023，國科會專題研究計畫成果報告，2002。
8.	Brabyn, J., “Some New Sensory Aids for the Visually Impaired,” IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 10th Annual Internation Conference, Vol. 4, pp. 1582 (1998).
9.	葉豐輝、余繁，「盲用電腦點字觸摸顯示器推廣製作」，教育部計畫，1995。
10.	United States Patent, “Printer Head for Braille Printer,” 4735516.
11.	United States Patent, “Braille Printer,” 5222819.
12.	United States Patent, “Braille Printer Plate,” 4859094.
13.	United States Patent, “Braille Printer,” 5193921.
14.	United States Patent, “Method and Apparatus for Printing Braille,” 4653942.
15.	Ohtake, N., Ogawa, Y. and Yonezawa Y., “Relief Characters by Micro Capsule Paper,” ACM SIGCAPH Computers and the Physically Handicapped, pp.2-10 (1995).
16.	Otake, T., Saito, T. and Yonezawa, Y. “Braille Printer Using Hot-melt Material,” Journal of Microcomputer Application, Vol. 13, pp. 123-131 (1990).
17.	Edward, F. C. and Javier, L., “Use of Piezoelectric Actuator as Elements of Intelligent Structures,” AIAA Journal, Vol. 25, pp.1373-1385 (1985).
18.	Meitzler, A. H., Berlincourt, D. F., Welsh, S., Tiersten, H. F., Coquim, G. A., and Warner, A. W., “An American National Standard-IEEE Standard on Piezoelectricity,” New York (1987).
19.	Ha, S. K., Keilers, C. and Chang, F. K., “Finite Element Analysis of Composite Structures Containing Distributed Piezoceramic Sensors and Actuators,” AIAA Journal, Vol. 30, pp. 772-780 (1992).
20.	Benjeddou, A., “Advances in Piezoelectric Finite Element Modeling of Adaptive Structural Elements: a Survey,” Journal of Computers and Structures, Vol. 76, pp. 347-363 (2000).
21.	施敏升，「壓電致動器與感測器之分析與研究」，碩士論文，中原大學機械工程研究所，2002。
22.	Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC, Philips, “Universal Serial Bus Specification reversion 2.0,” (2000).
23.	蘇威碩，「應用USB與藍芽介面技術於嵌入式中文盲用電腦軟體硬體之研發」，碩士論文，淡江大學機械與機電工程學系，台灣，2004。
24.	陳展昭，「盲用電腦點字顯示方之電腦輔助設計與力學分析」，碩士論文，淡江大學機械與機電工程學系，台灣，2000。
25.	Jones, R. R. and Flechsig, S., “Converting Text to Braille,” Equal Access to Software and Information (1992).
26.	Ohtake, N., “A Computerized System for Translating Japanese Print into Braille,” Journal of Visual Impairment & Blindness, Vol. 3 pp. 283-286 (1996).
27.	Nater, P., “Tactile Graphics with the Aid of Conventional Braille Printer,” Journal of Microcomputer Application, Vol. 16, pp. 307-314 (1993).