CN105096482B - 一种电子设备中钱箱的保护电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电子设备中钱箱的保护电路和电子设备，解决当电子设备中的主机出现死机状态并不停发送钱箱打开指令导致钱箱中的继电器线圈持续通电发热钱箱寿命骤减的问题。该保护电路包括：第一上拉单元、第一开关单元、第二开关单元；其中，第一开关单元用于在接收到所述主机发送的打开钱箱的指令时将所述第一开关单元的第二端和第三端导通，并触发所述第二开关单元的第二端和第三端导通，以便所述第一电源通过所述钱箱接口打开所述钱箱；当所述钱箱打开时，所述钱箱接口的第三引脚输出低电平信号给所述第一开关单元的第二端，使得所述第一开关单元的第二端和第三端断开。本发明应用于包含钱箱的电子设备中。

Description

一种电子设备中钱箱的保护电路和电子设备

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电子设备中钱箱的保护电路和电子设备。

背景技术

POS(英文全称：Point of Sales，中文：销售点)是一种配有条码或OCR(英文全称：Optical Character Recognition，中文：光学字符识别)码的终端阅读器，有现金或易货额度出纳等功能。现有的POS机主要由主机、钱箱、显示屏、刷卡器、打印机等组成。其中，钱箱主要由金属壳体、继电器、弹簧三部分组成。当需要打开钱箱时，POS机中的主机发出打开钱箱的指令给钱箱，钱箱内部的继电器在接收到主机发送的打开钱箱的指令后导通，进而，继电器线圈会产生强大磁力以吸开卡位开关，此时，处于压缩状态的弹簧伸张，从而将钱箱抽屉弹出，同时反馈一个状态信号给主机以表示钱箱的开闭状态。

但是，如果主机在发送打开钱箱指令的同时，主机程序由于其他意外因素干扰导致主机出现死机状况，此时，主机会一直发送打开钱箱的指令给钱箱，相应的，钱箱就会持续收到该打开钱箱的指令，在这种情况下，钱箱内部的继电器会一直处于工作状态，而处于工作状态时流过继电器线圈的电流很大，所以会产生很高的热量，时间稍长就会烧坏继电器线圈，从而导致钱箱报废。

发明内容

本发明的实施例提供一种电子设备中钱箱的保护电路和电子设备，解决当电子设备中的主机出现死机状态并不停发送钱箱打开指令时，导致钱箱中的继电器线圈持续通电发热钱箱寿命骤减的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种电子设备中钱箱的保护电路，所述钱箱上设置有钱箱接口，所述钱箱接口的第四引脚用于与第一电源连接，所述保护电路包括：

第一上拉单元，所述第一上拉单元的第一端用于与第二电源连接；

第一开关单元，所述第一开关单元的第一端用于与所述电子设备中主机的第一端连接，所述第一开关单元的第二端分别与所述第一上拉单元的第二端、所述钱箱接口的第三引脚连接；

第二开关单元，所述第二开关单元的第一端与所述第一开关单元的第三端连接，所述开关单元的第二端与所述钱箱接口的第二引脚连接，所述第二开关单元的第三端接地；

所述第一开关单元用于在接收到所述主机发送的打开钱箱的指令时将所述第一开关单元的第二端和第三端导通，并触发所述第二开关单元的第二端和第三端导通，以便所述第二电源通过所述钱箱接口打开所述钱箱；当所述钱箱打开时，所述钱箱接口的第三引脚输出低电平信号给所述第一开关单元的第二端，使得所述第一开关单元的第二端和第三端断开。

本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备中包括钱箱以及上述所述的保护电路。

基于上述所述的电子设备中钱箱的保护电路和电子设备，当第一开关单元的第一端接收到主机发送的打开钱箱的指令时，第一开关单元的第二端和第三端导通，进而触发第二开关单元的第二端和第三端也导通，这样，第一电源通过钱箱接口与钱箱形成导通回路，进而打开钱箱；当钱箱打开时，钱箱接口的第三引脚输出低电平信号给第一开关单元的第二端，使得第一开关单元的第二端和第三端断开，这样，第一开关单元的第三端没有信号输出，导致第二开关单元的第二端和第三端也断开，使得第一电源通过钱箱接口与钱箱无法形成导通回路，即关闭流过钱箱内电磁线圈的电流，这样，即使主机出现死机状态并不停发送打开钱箱打开指令，钱箱也不会持续接收到钱箱打开指令，从而解决了当电子设备中的主机出现死机状态并不停发送钱箱打开指令导致钱箱中的继电器线圈持续通电发热钱箱寿命骤减的问题，保护了钱箱安全，延长钱箱的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所采用的钱箱接口的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图三；

图5为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图四；

图6为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图五；

图7为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图六；

图8为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图七；

图9为本发明实施例提供的一种电子设备中钱箱的保护电路的示意图八。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了方便理解本发明实施例，首先在此介绍一下本发明实施例所采用的钱箱和钱箱接口，其中，该钱箱主要包括壳体、继电器(继电器中包含电磁线圈)、弹簧。当钱箱处于闭合状态时，电磁线圈中无电流流过，弹簧处于压缩状态并通过外设的卡位开关进行卡合；当需要打开钱箱时，电磁线圈中有电流流过，此时，电磁线圈产生强大的电磁吸引力，吸开卡位开关从而释放压缩的弹簧，弹簧将钱箱抽屉弹出，实现打开钱箱的目的。另外，该钱箱接口采用RJ11接口，如图1所示为RJ11接口各个引脚的定义说明。其中，第一引脚1接地，第二引脚2和第四引脚4连接钱箱内的电磁线圈，第三引脚3和第六引脚6为状态开关，第五引脚5为空置位。

如图2所示，本发明的实施例提供一种电子设备中钱箱的保护电路，其中，钱箱16上设置有钱箱接口160(如图2中虚线椭圆框所示)，钱箱接口160的第四引脚4用于与第一电源VCC1连接。参照图2所示，该保护电路包括：

第一上拉单元10，第一上拉单元10的第一端用于与第二电源VCC2连接；

第一开关单元11，第一开关单元11的第一端用于与电子设备中主机(图2中未示出)的第一端连接，第一开关单元11的第二端分别与第一上拉单元10的第二端、所述钱箱接口160的第三引脚3连接；

第二开关单元12，第二开关单元12的第一端与第一开关单元11的第三端连接，第二开关单元12的第二端与钱箱接口160的第二引脚2连接，第二开关单元12的第三端接地。

具体的，第一开关单元11用于在接收到主机发送的打开钱箱的指令时将所述第一开关单元11的第二端和第三端导通，并触发第二开关单元12的第二端和第三端导通，以便第一电源VCC1通过钱箱接口160打开钱箱16；当钱箱16打开时，钱箱接口160的第三引脚3输出低电平信号给第一开关单元11的第二端，使得第一开关单元11的第二端和第三端断开。

针对上述所述的保护电路，当第一开关单元11的第一端接收到主机发送的打开钱箱的指令时，将第一开关单元11的第二端和第三端导通，进而触发第二开关单元12的第二端和第三端也导通，这样，第一电源VCC1通过钱箱接口160的第四引脚4进入钱箱16内的电磁线圈、然后经过钱箱接口160的第二引脚2流出，并通过第二开关单元12的第二端和第三端，形成闭合回路，而电流经过电磁线圈后产生强大的电磁吸引力，进而打开钱箱16；当钱箱16打开后，钱箱接口160的第三引脚3输出低电平信号给第一开关单元11的第二端，使得第一开关单元11的第二端和第三端断开，这样，第一开关单元11的第三端没有信号输出，导致第二开关单元12的第二端和第三端也断开，使得第一电源VCC1通过钱箱接口的第四引脚4、钱箱接口的第二引脚2无法形成导通回路，即关闭流过钱箱内电磁线圈的电流，这样，即使主机出现死机状态并不停发送打开钱箱打开指令，钱箱接收通道被关闭，所以钱箱不会持续接收到钱箱打开指令，从而解决了当电子设备中的主机出现死机状态并不停发送钱箱打开指令时，导致钱箱中的继电器线圈持续通电发热钱箱寿命骤减的问题，保护钱箱安全，延长钱箱的使用寿命。

进一步的，当钱箱16打开时，为了释放钱箱中电磁线圈工作时产生的多余的电磁能量，如图3所示，该保护电路还包括：二极管单元13；二极管单元13的阳极与钱箱接口160的第二引脚2连接，二极管单元13的阴极与钱箱接口160的第四引脚4连接。这样，当钱箱16打开时，第一电源VCC1通过钱箱接口160的第四引脚4、第二引脚2、二极管单元13形成闭合回路，来释放钱箱内部电磁线圈产生的多余的电磁能量。

进一步的，如图4所示，该保护电路还包括：

第二上拉单元14，第二上拉单元14的第一端与第二电源VCC2连接，第二上拉单元14的第二端与主机的第二端(图4中未示出)连接；

第三开关单元15，第三开关单元15的第一端与钱箱接口160的第三引脚3连接，第三开关单元15的第二端与第二上拉单元14的第二端连接，第三开关15的第三端接地；第三开关单元15用于在接收到钱箱接口160的第三引脚3反馈的低电平信号时，将所述第三开关单元15的第二端和第三端断开。

这样，当第三开关单元15的第一端接收到钱箱接口160的第三引脚3的低电平信号时，将第三开关单元15的第二端和第三端断开，此时，第二电源VCC2经过第二上拉单元14输出高电平信号给主机的第二端，当主机的第二端接收该高电平信号时，确定钱箱16已经打开。

进一步的，由于不同的钱箱16的工作电压不同，为了适应不同的钱箱需求，如图5所示，该保护电路还包括：电压转换电路17；电压转换电路17的第一端与第一电源VCC1连接，电压转换电路17的第二端与钱箱接口160的第四引脚4连接。

一般情况下，钱箱的工作电压为12V或者24V，这样，根据不同的钱箱，第一电源VCC1经过电压转换电路17的电压转换，输出该钱箱所需的工作电压。对于电压转换电路的具体连接器件，可以参考现有技术中所使用的，本发明对此不作限定。

下面，针对上述所述的各个单元进行具体描述。

在对各个单元进行具体介绍之前，需要说明的是，本发明所有实施例中采用的三极管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件，由于这里采用的三极管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。此外本发明实施例所采用的开关晶体管包括P型开关晶体管和N型开关晶体管两种，其中，P型开关晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型开关晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。

如图6所示，第一上拉单元10中包含上拉电阻R1。

第一开关单元11包括第一三极管V1和第一限流电阻R2；第一限流电阻R2的第一端用于与主机的第一端连接，第一限流电阻R2的第二端与第一三极管V1的栅极连接，第一三极管V1的第一极分别与第一上拉单元11的第二端、钱箱接口160的第三引脚3连接，第一三极管V1的第二极与第二开关单元12的第一端连接。

第二开关单元12包括第二三极管V2和分压电阻R3；第二三极管V2的栅极与第一开关单元11的第三端连接，第二三极管V2的第一极与钱箱接口160的第二引脚2连接，第二三极管V2的第二极接地；分压电阻R3的第一端与第二三极管V2的栅极连接，分压电阻R3的第二端接地。

如图6所示，以第一三极管V1为PNP型三极管为例，则第一三极管V1的栅极为PNP型三极管的基极b，第一三极管V1的第一极为PNP型三极管的发射极e，第一三极管V1的第二极为PNP型三极管的集电极c；第二三极管V2为NMOS(英文全称：negative metal-oxid-semiconductor，中文：N型金属氧化物半导体)管为例，则第二三极管V2的栅极为NMOS管的栅极g，第二三极管V2的第一极为NMOS管的漏极d，第二三极管V2的第二极为NMOS管的源极s。

根据图6所示的电路，当主机(英文全称：Central Processing Unit，中文：CPU)发送打开钱箱的指令，打开钱箱的指令为低电平，该低电平经过第一限流电阻R2到达PNP型三极管的基极b，PNP型三极管的发射极e通过上拉电阻R1与第二电源VCC2连接，此时，PNP型三极管的发射极e的电压大于基极b的电压，且PNP型三极管的发射极e的电压与基极b的电压之差大于导通阈值电压，则PNP型三极管的发射极e和集电极c导通，从而PNP型三极管的集电极c变为高电平，进而与PNP型三极管的集电极c连接的NMOS管的栅极g变为高电平，同时，NMOS管的源极s接地，为低电平，所以NMOS管的漏极d和源极s导通。这样，第一电源VCC1通过钱箱接口160的第四引脚4进入电磁线圈，然后经过电磁线圈由钱箱接口160的第二引脚2流出，并通过NMOS管的漏极d和源极s接地，形成一个闭合回路。此时，电流经过电磁线圈后，电磁线圈产生强大的电磁吸引力，吸开弹簧卡位开关，从而释放压缩的弹簧，弹簧将钱箱抽屉弹出，实现打开钱箱的目的。

另外，在钱箱打开的同时，钱箱接口160的第三引脚3输出一个低电平信号，该低电平信号同时连接到PNP型三极管的发射极e，从而将PNP型三极管的发射极e拉低，这样，PNP型三极管的发射极e的电压小于PNP型三极管的基极b的电压，则PNP型三极管的发射极e和集电极c截止，而此时NMOS管的栅极g通过分压电阻R3接地，即NMOS管的栅极g的电压为低电压，这样，NMOS管截止，从而导致第一电源VCC1、钱箱16的线路断开，即关闭了流入电磁线圈的电流，这样，即便主机出现死机并持续发送打开钱箱的指令，钱箱也不会接收到持续发送的打开钱箱的指令，保护了钱箱安全。

进一步的，为了优化电器性能，在图6的基础上，如图7所示，该第一开关单元11还包括：第二电阻R4和电容C1；第二电阻R4的第一端与第一三极管V1的栅极连接，电阻R4的第二端与第一三极管V1的第一极连接；电容C1的第一端与第一三极管V1的第一极连接，电容C1的第二端接地。

需要说明的是，对于图7中与图6相同标记的器件，可以参考对图6所示的实施例，在此不再赘述。

进一步的，在图6或图7的基础上，该保护电路中的二极管单元13中包含二极管D1，二极管单元D1用于释放钱箱内的电磁线圈工作时产生的多余的电磁能量，以保护线圈或者其他元器件的使用安全。图8中以在图7的基础上为例进行说明。

进一步的，在图8的基础上，如图9所示，该保护电路中的第二上拉单元14包含第二上拉电阻R5。

第三开关单元15包括第三三极管V3和第二限流电阻R6；第二限流电阻R6的第一端与钱箱接口160的第三引脚3连接，第二限流电阻R6的第二端与第三三极管V3的栅极连接；第三三极管V3的第一极与第二上拉单元14的第二端连接，第三三极管V3的第二极接地。

根据图9所示的电路，以第三三极管V3为NPN型三极管为例，则第三三极管V3的栅极为NPN型三极管的基极b，第三三极管V3的第一极为NPN型三极管的集电极c，第三三极管V3的第二极为NPN型三极管的发射极e。

具体的，当钱箱16打开时，钱箱接口160的第三引脚3输出的低电平信号，由于钱箱接口160的第三引脚3与NPN型三极管的基极b连接，同时，NPN型三极管的发射极e接地，因此，NPN型三极管的基极b的电压与NPN型三极管的发射极e之差小于导通阈值电压，则NPN型三极管截止，这样，NPN型三极管的集电极c通过上拉电阻R5与第二电源VCC2连接，则NPN型三极管的集电极c处的电压为高电平，那么，假设设置主机CPU收到高电平即认为钱箱16已经打开，那么，电子设备中的主机CPU的第二端在检测到该高电平时确定钱箱16打开。

另外，若钱箱16未打开，NPN型三极管的基极b通过第二限流电阻R6、第一上拉电阻R1与第二电源VCC2连接，同时，NPN型三极管的发射极e接地，因此，NPN型三极管的基极b的电压与NPN型三极管的发射极e之差大于导通阈值电压，且NPN型三极管的集电极c通过第二上拉电阻R5与第二电源VCC2连接，则NPN型三极管导通，此时NPN型三极管的集电极c处的电压被拉低，假设设置主机CPU检测到低电平时即认为钱箱16未打开，那么，主机CPU在检测到NPN型三极管的集电极c出的低电平时，确定钱箱处于闭合状态。

需要说明的是，由于不同的钱箱所需的工作电压不同，如图9中所示，根据具体配备的钱箱通过跳线帽XSS来选择12V供电或者24V供电。

本发明实现的思路就是利用自身反馈的状态来关闭使自己造成触发的条件，直观的说就是当钱箱收到打开指令并且钱箱打开后，由于钱箱打开而反馈出来的状态信号又关闭了让钱箱打开的条件，这样，就可以保证打开钱箱操作的安全稳定性，避免了因为系统死机等外界因素而引起钱箱中电磁线圈一直处于工作状态而烧毁钱箱的风险。

另外，本发明实施例中所述的保护电路应用于包含钱箱的电子设备中，该电子设备可以是POS机。

需要说明的是，本发明实施例中各个上拉电阻、限流电阻、分压电阻、电容可以为一个或多个器件的组合实现，即可以包括至少一个电阻，当上述任一电阻单元中包含至少两个电阻时，所述电阻单元内的电阻可以并联的，也可以是串联的，本发明对此不加限定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电子设备中钱箱的保护电路，所述钱箱上设置有钱箱接口，所述钱箱接口的第四引脚用于与第一电源连接，其特征在于，所述保护电路包括：

第一上拉单元，所述第一上拉单元的第一端用于与第二电源连接；

第一开关单元，所述第一开关单元的第一端用于与所述电子设备中主机的第一端连接，所述第一开关单元的第二端分别与所述第一上拉单元的第二端、所述钱箱接口的第三引脚连接；

第二开关单元，所述第二开关单元的第一端与所述第一开关单元的第三端连接，所述第二开关单元的第二端与所述钱箱接口的第二引脚连接，所述第二开关单元的第三端接地；

所述第一开关单元用于在接收到所述主机发送的打开钱箱的指令时将所述第一开关单元的第二端和第三端导通，并触发所述第二开关单元的第二端和第三端导通，以便所述第一电源通过所述钱箱接口打开所述钱箱；当所述钱箱打开时，所述钱箱接口的第三引脚输出低电平信号给所述第一开关单元的第二端，使得所述第一开关单元的第二端和第三端断开。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：二极管单元；

所述二极管单元的阳极与所述钱箱接口的第二引脚连接，所述二极管单元的阴极与所述钱箱接口的第四引脚连接。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

第二上拉单元，所述第二上拉单元的第一端与所述第二电源连接，所述第二上拉单元的第二端与所述主机的第二端连接；

第三开关单元，所述第三开关单元的第一端与所述钱箱接口的第三引脚连接，所述第三开关单元的第二端与所述第二上拉单元的第二端连接，所述第三开关单元的第三端接地；所述第三开关单元用于在接收所述钱箱接口的第三引脚反馈的低电平信号时，将所述第三开关单元的第二端和第三端断开。

4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：电压转换电路；

所述电压转换电路的第一端与所述第一电源连接，所述电压转换电路的第二端与所述钱箱接口的第四引脚连接。

5.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：第一三极管和第一限流电阻；

所述第一限流电阻的第一端用于与所述主机的第一端连接，所述第一限流电阻的第二端与所述第一三极管的栅极连接，所述第一三极管的第一极分别与所述第一上拉单元的第二端、所述钱箱接口的第三引脚连接，所述第一三极管的第二极与所述第二开关单元的第一端连接。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述第一开关单元还包括：第二电阻和电容；

所述第二电阻的第一端与所述第一三极管的栅极连接，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的第一极连接；所述电容的第一端与所述第一三极管的第一极连接，所述电容的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：第二三极管和分压电阻；

所述第二三极管的栅极与所述第一开关单元的第三端连接，所述第二三极管的第一极与所述钱箱接口的第二引脚连接，所述第二三极管的第二极接地；所述分压电阻的第一端与所述第二三极管的栅极连接，所述分压电阻的第二端接地。

8.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第三开关单元包括：第三三极管、第二限流电阻；

所述第二限流电阻的第一端与所述钱箱接口的第三引脚连接，所述第二限流电阻的第二端与所述第三三极管的栅极连接；所述第三三极管的第一极与所述第二上拉单元的第二端连接，所述第三三极管的第二极接地。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备中包括钱箱以及权利要求1-8任一项所述的保护电路。