CN1328837C - 税控收款机的电源监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述税控收款机的电源监控方法，是除去现有税控收款机的常规电池组件和电池充电电路的前提下，利用开关电源模块的电容器在系统断电时所释放的电能，在有效时间内来维持主电源输出电压正常，以实现主机板上的处理器、数据存储器和税控IC卡进行必要的数据和过程存储，以备供电正常后的数据恢复和正常复位。

Description

税控收款机的电源监控方法
技术领域
本发明涉及一种电源监控方法，具体地是税控收款机在意外断电时产生中断信号以保证处理器等系统核心部件延时断开的处理方法。
背景技术
目前在大中型企事业单位或商业单位中，为加强税收管理力度而采用多种类型的税控收款机。按照国家有关标准，如GB18240.1-2003的4.1.4关于硬件要求的条款规定，“税控收款机在突然断电的情况下，应保证税控存储器、发票存储器和税控IC卡中数据的正确、完整”。
为了符合此国标，现有技术方案是在税控收款机内部安装一个大容量的充电电池。如图1所示，电源(220V交流输入)掉电时，电源模块输出电压迅速降低，电源监控电路检测到这一事件后向处理器发出掉电中断信号；处理器响应掉电中断，向电源切换电路发出控制信号；电源切换电路接到处理器发出的控制信号将工作电源切换到由电池提供，同时隔离处理器及相关外围电路同电源模块的电气连接以电池防止向电源模块馈电；处理器运行掉电处理程序，完成关键过程处理和关键数据保护；处理器向电源切换电路发出控制信号切断电池供电，处理器复位，系统进入掉电后状态。
上述方法虽然可行并符合有关国标，但也具有以下缺点和不足：
1、采用上述方法的硬件电路设计较复杂，需同时配置电池充电电路和电池等多个部件。为提供足够的电流，电池体积较大。因而整体税控机体积较大，无法实现小型化或台式外形的设计要求。
2、电源切换电路需要在处理器控制信号的控制下，实现工作电源由电源模块向电池切换等操作，这部分电路实现难度和复杂程度较高，因而相应地也就提高了设计成本。
3、而且电池充电不足或超过电池使用寿命时，电池不能够提供足够大的电流，可能造成掉电处理过程的失败。对于数据丢失是无法挽回的。
发明内容
本发明所述的税控收款机的电源监控方法，其发明目的旨在解决上述问题和不足、并能符合上述国家标准的要求。在去除所配置的后备电池及相关电路基础上，利用电容值较大的电容值放电的特性，来满足系统核心器件延时断开处理的时间需求。
一种税控收款机的电源监控方法，在除去现有税控收款机的常规电池组件和电池充电电路的前提下，利用开关电源模块中的电容器在税控收款机断电时所释放的电能，在一定时间内来维持主电源输出电压正常，从而主机板上的处理器、数据存储器和税控IC卡进行必要的数据和过程存储，以备供电正常后的数据恢复和正常复位，其特征在于：在税控收款机正常工作状态下，电源监控模块的掉电检测电路直接检测开关电源模块220V交流输入端的电压是否下降到某一设定值；
若否，则继续实时检测监控；
若是，则说明税控收款机意外掉电，开关电源模块交流输入电压第一时刻迅速降低至设定值；此时，电源监控模块的掉电检测电路向输出控制电路发出一个切所有开关电源模块的外设电源的信号，同时向处理器发出掉电中断信号；
上述税控收款机意外掉电时，开关电源模块的电容器放电，并继续保持一定时间的主电源输出电压；所述的主电源输出电压直接输入给主机板上的处理器、数据存储器和税控IC卡；
在处理器响应掉电中断信号后，即进入掉电处理程序并控制数据存储器和税控IC卡完成不可中断的过程和数据的存储；
处理器控制完成过程和数据存储操作后，即进入等待复位状态；
随后电容器放电完毕，输入电压降至为零，税控收款机正常关闭。
应用所述电源监控方法的电源监控模块的控制流程是，
税控收款机正常工作时，掉电检测电路对开关电源模块220V交流输入进行采样，开关电源模块220V交流输入经过整流器整流、滤波电容器滤波、第四电阻、第五电阻分压、第六电阻限流后使光耦合器二极管导通，光耦合器三极管的发射极输出高电平信号给第一三极管的基极；第一三极管导通，其集电极输出低电平给施密特触发器；施密特触发器输出高电平给第一场效应管、第二场效应管；第一场效应管、第二场效应管导通，开关电源模块的第一外设电源与第一外设电源输出接通，开关电源模块的第二外设电源与第二外设电源输出接通。
当突然断电时，开关电源模块220V交流输入电压迅速降低，该交流信号经过整流器整流后的直流信号随之迅速降低，光耦合器二极管截止，光耦合器三极管发射极呈高阻态，第一三极管的基极由于第二电阻的下拉作用为低电平；所以第一三极管截止，其集电极由于第三电阻的上拉作用输出高电平给施密特触发器；施密特触发器输出低电平，该跳变作为掉电中断信号输出给主板上的处理器并由处理器响应；施密特触发器输出的低电平使第一场效应管、第二场效应管截止，开关电源模块的第一外设电源与第一外设电源输出被切断，开关电源模块的第二外设电源与第二外设电源输出被切断。
为进一步简化硬件电路的接线结构、缩短处理时间，将电源监控模块作为一个电路单元与开关电源模块一起设计，即电源监控模块物理上成为开关电源模块的一部分。
综上所述，本发明所述的电源监控方法，具有以下显著优点：
1、采用所述方法的税控机硬件电路设计较为简单，无需配置电池充电电路和电池等体积较大元件，可以实现税控机小型化的设计要求。
2、如所述方法的掉电处理电路和硬件配置简单，设计成本低。而且可在保证系统器件处理时间范围内进行稳定可靠的主电源供电。
3、实现所述电源监控方法，只需在软件设计上进行改进即可进一步完善操作流程，进一步缩短过程和数据存储所需的时间，对硬件电路并无额外的设计限制。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是现有税控收款机(包含电池及其匹配电路)的结构示意图；
图2是应用本发明所述电源监控方法的税控收款机的结构图；
图3是所述电源监控方法的主流程示意图
图4是电源监控模块的电路结构图；
图5是将电源监控模块做为开关电源模块一个电路单元的结构图；
具体实施方式
实施例1，如图2所示，应用所述电源监控方法的税控收款机，主要包括有开关电源模块，电源监控模块，主机板和外部输出设备。
所述税控收款机的开关电源模块，其输出电路包括主电源和外设电源，并在内部设置有用于滤波的电解电容器。
所述的税控收款机，将电源监控模块的220V交流输入端与开关电源模块的220V交流输入端并联；开关电源模块的+5VDC、+24VDC、-24VDC输出接到电源监控模块的+5VDC、+24VDC、-24VDC相应输入端；电源监控模块的+5VDC输出作为税控收款机主机板的工作电源，+24VDC输出作为为打印机工作电源。-24VDC输出作为液晶显示器工作电源，掉电中断信号输出接到处理器相应中断信号线上。
所述的掉电检测电路，包括有整流桥M、电容C1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、光耦合器P1。
所述的输出控制电路，包括有电阻R1、电阻R2、电阻R3、晶体三极管T1、场效应管U2、场效应管U3、施密特触发器U1。
如图3所示，所述电源监控方法的控制流程是：
在系统正常工作状态下，电源监控模块的掉电检测电路直接检测开关电源模块220V交流输入端的电压是否下降到某一设定值；
若否，则继续实时检测监控；
若是，则说明系统意外掉电，开关电源模块交流输入电压第一时刻迅速降低至设定值；此时，电源监控模块的掉电检测电路向输出控制电路发生一切断所有外设电源的信号，同时向处理器发出掉电中断信号；
上述系统意外掉电时，开关电源模块的储能元件(主要是电容器)放电，并继续保持至多2秒钟的主电源输出电压；所述的维持电压直接输入给主机板上的处理器、数据存储器和税控IC卡；
在处理器响应掉电中断信号后，即进入掉电处理程序并控制数据存储器和税控IC卡完成不可中断的过程和关键数据的存储；
处理器完成过程和数据存储操作后，即进入等待复位状态；
随后电容器放电完毕，输入电压降至为零，系统正常关闭。
如图2和图4所示，应用上述电源监控方法的电源监控模块的控制流程是：
税控收款机正常工作时，掉电检测电路对开关电源的高压交流输入进行采样，高压交流信号经过M整流、C1滤波、R4、R5分压、R6限流后使P1二极管导通，P1三极管的e极输出高电平信号给T1的基极；T1导通，其集电极输出低电平给U1；U1输出高电平给U2、U3；U2、U3导通，外设电源VCC1与外设电源输出VCC_OUT1接通，外设电源VCC2与外设电源输出VCC_OUT2接通。
当突然断电时，开关电源的高压交流输入电压迅速降低，该交流信号经过M整流后的直流信号随之迅速降低，P1二极管截止，P1三极管e极呈高阻态，T1的基极由于R2的下拉作用为低电平；所以T1截止，其集电极由于R3的上拉作用输出高电平给U1；U1输出低电平，该跳变作为掉电中断信号输出给系统处理器并由处理器响应；U1输出的低电平使U2、U3截止，外设电源VCC1与外设电源输出VCC_OUT1被切断，外设电源VCC2与外设电源输出VCC_OUT2被切断。
如图5所示，所述电源监控方法中，为进一步简化硬件电路的接线结构、保证进一步缩短处理时间，可将电源监控模块作为一个电路单元与开关电源模块一起设计，即电源监控模块物理上成为开关电源的一部分。这样设计的开关电源的输出直接为税控收款机相应部分使用。

Claims (3)

1、一种税控收款机的电源监控方法，在除去现有税控收款机的常规电池组件和电池充电电路的前提下，利用开关电源模块中的电容器在税控收款机断电时所释放的电能，在一定时间内来维持主电源输出电压正常，从而主机板上的处理器、数据存储器和税控IC卡进行必要的数据和过程存储，以备供电正常后的数据恢复和正常复位，其特征在于：在税控收款机正常工作状态下，电源监控模块的掉电检测电路直接检测开关电源模块220V交流输入端的电压是否下降到某一设定值；
若否，则继续实时检测监控；
若是，则说明税控收款机意外掉电，开关电源模块交流输入电压第一时刻迅速降低至设定值；此时，电源监控模块的掉电检测电路向电源监控模块的输出控制电路发出一个切断所有开关电源模块的外设电源的信号，同时向处理器发出掉电中断信号；
上述税控收款机意外掉电时，开关电源模块的电容器放电，并继续保持一定时间的主电源输出电压；所述的主电源输出电压直接输入给主机板上的处理器、数据存储器和税控IC卡；
在处理器响应掉电中断信号后，即进入掉电处理程序并控制数据存储器和税控IC卡完成不可中断的过程和数据的存储；
处理器控制完成过程和数据存储操作后，即进入等待复位状态；
随后电容器放电完毕，输入电压降至为零，税控收款机正常关闭。
2、根据权利要求1所述的税控收款机的电源监控方法，其特征在于：应用所述电源监控方法的电源监控模块的控制流程是，
税控收款机正常工作时，掉电检测电路对开关电源模块220V交流输入进行采样，开关电源模块220V交流输入经过整流器(M)整流、滤波电容器(C1)滤波、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)分压、第六电阻(R6)限流后使光耦合器(P1)二极管导通，光耦合器(P1)三极管的发射极输出高电平信号给第一三极管(T1)的基极；第一三极管(T1)导通，其集电极输出低电平给施密特触发器(U1)；施密特触发器(U1)输出高电平给第一场效应管(U2)、第二场效应管(U3)；第一场效应管(U2)、第二场效应管(U3)导通，开关电源模块的第一外设电源(VCC1)与第一外设电源输出(VCC_OUT1)接通，开关电源模块的第二外设电源(VCC2)与第二外设电源输出(VCC_OUT2)接通；
当突然断电时，开关电源模块220V交流输入电压迅速降低，该交流信号经过整流器(M)整流后的直流信号随之迅速降低，光耦合器(P1)二极管截止，光耦合器(P1)三极管发射极呈高阻态，第一三极管(T1)的基极由于第二电阻(R2)的下拉作用为低电平；所以第一三极管(T1)截止，其集电极由于第三电阻(R3)的上拉作用输出高电平给施密特触发器(U1)；施密特触发器(U1)输出低电平，该跳变作为掉电中断信号输出给主板上的处理器并由处理器响应；施密特触发器(U1)输出的低电平使第一场效应管(U2)、第二场效应管(U3)截止，开关电源模块的第一外设电源(VCC1)与第一外设电源输出(VCC_OUT1)被切断，开关电源模块的第二外设电源(VCC2)与第二外设电源输出(VCC_OUT2)被切断。
3、根据权利要求2所述的税控收款机的电源监控方法，其特征在于：为进一步简化硬件电路的接线结构、缩短处理时间，将电源监控模块作为一个电路单元与开关电源模块一起设计，即电源监控模块物理上成为开关电源模块的一部分。
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