具有新型電源監控模塊的稅控收款機的製作方法

2023-06-08 05:12:11

專利名稱：具有新型電源監控模塊的稅控收款機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種稅控收款機，具體地是採用新型電源監控模塊來改進掉電時系統器件延時斷開數據處理的電路結構。
背景技術：
目前在大中型企事業單位或商業單位中，為加強稅收管理力度而採用多種類型的稅控收款機。按照國家有關標準，如GB18240.1-2003的4.1.4關於硬體要求的條款規定，「稅控收款機在突然斷電的情況下，應保證稅控存儲器、發票存儲器和稅控IC卡中數據的正確、完整」。
為了符合此國標，現有技術方案是在稅控收款機內部安裝一個大容量的充電電池。說明書附圖

圖1所示，電源(220V交流輸入)掉電時，電源模塊輸出電壓迅速降低，電源監控電路檢測到這一事件後向處理器發出掉電中斷信號；處理器響應掉電中斷，向電源切換電路發出控制信號；電源切換電路接到處理器發出的控制信號將工作電源切換到由電池提供，同時隔離處理器及相關外圍電路同電源模塊的電氣連接以電池防止向電源模塊饋電；處理器運行掉電處理程序，完成關鍵過程處理和關鍵數據保護；處理器向電源切換電路發出控制信號切斷電池供電，處理器復位，系統進入掉電後狀態。
上述方案雖然可行並符合有關國標，但也具有以下缺點和不足1、上述方案的硬體電路較為複雜，需要同時配置有電源監控、電源切換、電池充電電路、電池等多個部分。為提供足夠的電流，電池體積較大。因而整體稅控機體積較大，無法實現小型化或臺式外形的設計要求。
2、電源切換電路需要在處理器控制信號的控制下，實現工作電源由電源模塊向電池切換等操作，這部分電路實現難度和複雜程度較高，因而相應地也就提高了設計成本。
3、而且電池充電不足或超過電池使用壽命時，電池不能夠提供足夠大的電流，可能造成掉電處理過程的失敗。對於數據丟失是無法挽回的。

發明內容
本實用新型所述的具有新型電源監控模塊的稅控收款機，其目的旨在解決上述問題和不足，並能符合上述國家標準的要求。在無需配置後備電池及其配置電路的前提下，實現掉電時的系統器件的延時斷開數據處理。
如本實用新型所述的稅控收款機，主要包括有開關電源模塊，包含處理器、數據存儲器和稅控IC卡等的主機板，以及外部輸出設備。
所述的稅控收款機，其改進之處是在不採用常規電池組件、及其充電電路的基礎上，設計有一全新的電源監控模塊。
所述稅控收款機的開關電源模塊，其輸出電路主要包括主電源(為處理器、數據存儲器、稅控IC卡及相關外圍電路提供工作電源)，以及外設電源(為外部設備如印表機、錢箱、馬達和顯示器等提供工作電源)。
開關電源模塊內部設置有包含用於濾波的電解電容器，其電容值比較大而具有一定時間內釋放電能的特性，實際上在稅控收款機正常工作時，此部分電容器是處於儲能狀態。
所述的電源監控模塊，可以設置並連接在開關電源模塊與主機板、或外設之間。也可以直接將電源監控模塊，作為一個電路單元嵌入在開關電源模塊內部，以實現開關電源模塊的輸出直接為稅控收款機相應部分使用。
所述的電源監控模塊，主要包括掉電檢測電路、輸出控制電路。
所述的掉電檢測電路，直接檢測開關電源模塊220V交流輸入端的電壓。當220V交流輸入電壓下降到一定值時，掉電檢測電路發出掉電中斷信號給主機板上的處理器，同時給輸出控制電路一個切斷外設電源的信號。
所述的輸出控制電路，在收到切斷外設電源信號後即可直接切斷所有的外設的工作電源。
實現所述稅控收款機掉電數據處理的技術要點是，利用開關電源模塊內的濾波電容器所儲備的電能，在有效時間內(一般需要2秒鐘)來維持主電源輸出電壓正常，以實現主機板上的處理器、數據存儲器和稅控IC卡進行必要的數據和過程存儲，以備供電正常後的數據恢復和正常復位。
具體地操作控制流程是當意外掉電時，開關電源模塊的220V交流輸入電壓第一時刻迅速降低，電源監控模塊的掉電檢測電路檢測到這一事件後，通過輸出控制電路切斷所有外設的電源、同時向處理器發出掉電中斷信號；此時，開關電源模塊內部的儲能元件(主要是電容器)，可以提供維持至多2秒鐘的主電源輸出電壓；主機板上的處理器響應掉電中斷信號，進入掉電處理程序，完成不可中斷的過程和關鍵數據的存儲，保護未完成的進程現場。
處理器進行這些工作所需時間，一般在1～1.5秒之間(根據軟體和硬體電路的差異而有所不同)。即可在電容器放電結束前完成相關操作。
當電容器放電完成後，主電源電壓降低為零，所以系統器件進入等待上電復位階段。
綜上所述，本實用新型所述的稅控收款機，具有以下優點和有益效果1、上述方案的硬體電路較為簡單，無需配置電池充電電路和電池等體積較大元件，可以實現稅控機小型化的設計要求。
2、如上所述的掉電處理電路和硬體配置簡單，設計成本低。而且可在保證系統器件處理時間範圍內進行穩定可靠的主電源供電，使用安全。
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。
圖1是現有稅控收款機(包含電池及其匹配電路)的結構示意圖；圖2是本實用新型所述稅控收款機的結構示意圖；圖3是所述電源監控模塊的電路結構圖；圖4是所述電源監控模塊連接開關電源模塊的結構示意圖；圖5是所述電源監控模塊做為開關電源模塊一個電路單元的結構圖；具體實施方式
實施例1，如圖2和圖4所示，所述的稅控收款機，主要包括有開關電源模塊，電源監控模塊，主機板和外部輸出設備。
所述稅控收款機的開關電源模塊，其輸出電路包括主電源和外設電源，並在內部設置有用於濾波的電解電容器。
所述的稅控收款機，將電源監控模塊的220V交流輸入端與開關電源模塊的220V交流輸入端並聯；開關電源模塊的+5VDC、+24VDC、-24VDC輸出接到電源監控模塊的+5VDC、+24VDC、-24VDC相應輸入端；電源監控模塊的+5VDC輸出作為稅控收款機主機板的工作電源，+24VDC輸出作為為印表機工作電源。-24VDC輸出作為液晶顯示器工作電源，掉電中斷信號輸出接到處理器相應中斷信號線上。
所述的電源監控模塊，連接在開關電源模塊與主機板、或外設之間。主要包括掉電檢測電路、輸出控制電路。
如圖3所示，所述的掉電檢測電路，包括有整流橋M、電容C1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、光耦合器P1。其中，
整流橋M的作用是將開關電源交流輸入信號整流；電容C1對整流橋的輸出的直流信號濾波；電阻R4、R5對整流橋輸出的直流信號分壓；電阻R6對電阻R4、電阻R5分壓後的直流信號限流；光耦合器P1對信號進行隔離，同時輸出檢測結果。
所述的輸出控制電路，包括有電阻R1、電阻R2、電阻R3、晶體三極體T1、場效應管U2、場效應管U3、施密特觸發器U1。其中，電阻R1、電阻R2、電阻R3、晶體三極體T1、施密特觸發器U1完成掉電檢測電路輸出信號的放大和整形；場效應管U2、場效應管U3在施密特觸發器U1的輸出信號的控制下完成切斷或接通外設電源VCC1、VCC2。
所述電源監控模塊的控制流程是稅控收款機正常工作時，掉電檢測電路對開關電源的高壓交流輸入進行採樣，高壓交流信號經過M整流、C1濾波、R4、R5分壓、R6限流後使P1二極體導通，P1三極體的e極輸出高電平信號給T1的基極；T1導通，其集電極輸出低電平給U1；U1輸出高電平給U2、U3；U2、U3導通，外設電源VCC1與外設電源輸出VCC_OUT1接通，外設電源VCC2與外設電源輸出VCC_OUT2接通。
當突然斷電時，開關電源的高壓交流輸入電壓迅速降低，該交流信號經過M整流後的直流信號隨之迅速降低，P1二極體截止，P1三極體e極呈高阻態，T1的基極由於R2的下拉作用為低電平；所以T1截止，其集電極由於R3的上拉作用輸出高電平給U1；U1輸出低電平，該跳變作為掉電中斷信號輸出給系統處理器並由處理器響應；U1輸出的低電平使U2、U3截止，外設電源VCC1與外設電源輸出VCC_OUT1被切斷，外設電源VCC2與外設電源輸出VCC_OUT2被切斷。
實施例2，如圖2、圖3和圖5所示，所述的稅控收款機主要包括有開關電源模塊，主機板和外部輸出設備。
與實施例1不同的是，實施例2中的電源監控模塊作為一個電路單元內嵌在開關電源模塊內部。
所述開關電源模塊的輸出，直接控制稅控收款機主機板和外設的正常和斷電情況下的電源導通和切斷。
其他內容則與實施例1相同。
權利要求1.具有新型電源監控模塊的稅控收款機，主要包括有開關電源模塊，電源監控模塊，主機板以及外部設備，其特徵在於所述稅控收款機的電源監控模塊，設置並連接在開關電源模塊與主機板、或外設之間；或者電源監控模塊作為一個電路單元內嵌在開關電源模塊內部。
2.根據權利要求1所述的具有新型電源監控模塊的稅控收款機，其特徵在於所述的電源監控模塊主要包括有，用於直接檢測開關電源模塊交流輸入端電壓，並在交流輸入電壓下降到一定值時，發出掉電中斷信號給處理器和同時發出切斷外設電源信號的掉電檢測電路；以及接收掉電檢測電路發出的切斷外設電源信號，並直接切斷所有外設工作電源的輸出控制電路。
3.根據權利要求2所述的具有新型電源監控模塊的稅控收款機，其特徵在於所述稅控收款機的電源監控模塊的交流輸入端，與開關電源模塊的交流輸入端並聯；開關電源模塊的工作電壓輸出，連接到電源監控模塊的相應工作電壓輸入端；
4.根據權利要求3所述的具有新型電源監控模塊的稅控收款機，其特徵在於所述的掉電檢測電路，主要包括有將開關電源交流輸入信號整流的整流橋(M)；對整流橋輸出的直流信號濾波電容(C1)；對整流橋輸出直流信號分壓電阻(R4、R5)；對電阻(R4、R5)分壓後的直流信號限流的電阻(R6)；對信號進行隔離，同時輸出檢測結果的光耦合器(P1)；所述的輸出控制電路，主要包括有實現掉電檢測電路輸出信號放大和整形的電阻(R1、R2、R3)、晶體三極體(T1)、施密特觸發器(U1)；以及在U1輸出信號的控制下完成切斷或接通外設電源的場效應管(U2、U3)。
專利摘要本實用新型所述的稅控收款機，在無需配置後備電池及其配置電路的前提下，實現掉電時的系統器件的延時斷開數據處理。主要包括有開關電源模塊，包含處理器、數據存儲器和稅控IC卡等的主機板，以及外部輸出設備。所述電源監控模塊，可以設置並連接在開關電源模塊與主機板、或外設之間。也可以直接將電源監控模塊，作為一個電路單元嵌入在開關電源模塊內部。電源監控模塊，主要包括掉電檢測電路、輸出控制電路。
文檔編號G07G1/12GK2682506SQ20042003926
公開日2005年3月2日 申請日期2004年3月17日 優先權日2004年3月17日
發明者於秀棠, 強仁, 梁棟, 王建軍 申請人:海信集團有限公司, 青島海信智能商用設備有限公司