CN2919393Y

CN2919393Y - 多功能接口税控收款机主板

Info

Publication number: CN2919393Y
Application number: CN 200620070941
Authority: CN
Inventors: 王平; 朱海伟; 徐维磊
Original assignee: Xiongmao Electromechanical Inst Rument Technology Co Ltd Nanjing; Nanjing Panda Electronics Co Ltd
Current assignee: Xiongmao Electromechanical Inst Rument Technology Co Ltd Nanjing; Nanjing Panda Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2016-04-04

Abstract

多功能接口税控收款机主板，包含以下的部件构成：微处理器，存储模块，显示模块，IC卡控制模块，打印机控制模块，断电保护模块，外围扩展接口，所述模块或接口与微处理器的控制总线、数据和地址总线连接，外围扩展接口中钱箱接口电路中钱箱的电子锁的驱动电压采用大功率的驱动三极管来驱动钱箱；微处理器采用32bitRISC结构、运行嵌入式Linux操作系统的单片机；存储模块：采用非易失性数据存储器，IC卡控制模块：与微处理器串行通讯口连接，并通过有源晶振和门电路分别连接SAM卡和IC卡座；设有与微处理器输出端连接的CPLD外围扩展接口电路。

Description

多功能接口税控收款机主板

技术领域

本实用新型属于信息技术与电子技术与自动化技术中的税控设备技术领域。尤其是涉及一种可以应用于税控收款机的主板设计方案。

背景技术

税务是国家经济的命脉，因而税控产品的设计非常重要。在评价税控产品主板设计的诸多指标中，通常认为税控的安全性是第一位的。尤其税控设备面临各种复杂的应用环境中，对设计的要求尤为重要。

其次，是税控产品主板必须具有广泛适应性，这是由于税控产品的应用范围涵盖各个不同行业所决定的。对行业的适应性，表现在数据存储空间大小；对支持外设功能，包括条码扫描、电子秤、第二打印机、厨房打印机等的支持能力；人机交互功能，包括显示方式，汉字输入方式，用户提示方式；各种数据传递方式的支持能力包括通用串行总线主控端(USB HOST)，网络支持能力等等。

同时，税控设备的主板，必须支持各种软件功能的灵活性和完整性，包括程序的智能升级能力等。

为了解决税控设备主板设计中如上几方面的问题，本实用新型采用32位嵌入系统，解决了主板的安全性、通用性和适应性问题，并保证了功能升级的灵活性。

现有的税控设备的主板，包括CPU、存储器、通讯芯片、USB接口电路和通讯接口，虽然具有多种功能，尚未达到完全解决主板的安全性、通用性和适应性问题，并支持各种软件功能的灵活性和完整性。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种多功能接口税控收款机主板，采用32位嵌入系统设计税控设备主板，解决主板的安全性、通用性和适应性问题，并保证了功能升级的灵活性。

本实用新型的技术方案是：多功能接口税控收款机主板，包含以下的部件构成：微处理器，存储模块，显示模块，IC卡控制模块，打印机控制模块，断电保护模块，外围扩展接口，所述模块或接口与微处理器的控制总线、数据和地址部线连接；其中：微处理器(中央处理器、CPU)采用32bitRISC结构、运行嵌入式Linux操作系统的单片机；存储模块：采用非易失性数据存储器，包括程序存储器NORFLASH；数据存储器Nandflash；IC卡控制模块：与微处理器串行通讯口连接，被微处理器程序来连接，并通过有源晶振和门电路分别连接SAM卡和IC卡座；外围接口电路：包括键盘接口、以太网接口、RS232接口、RS485接口、RS422接口、USB接口、时钟；设有与微处理器输出端连接的CPLD外围扩展接口电路，微处理器串行数据接口，其中设有直接连接到MAX232芯片串行数据接口上；另外将串行数据接口连接到CPLD，由CPLD扩展出4个串行接口；USB接口：从微处理器串行口连接设有USB扩展模块，支持标准的U盘海量数据存储功能。

本实用新型的改进是：微处理器通过串行数据接口的复用，分别把串口信号线接到MAX485芯片，实现RS485接口，并设有2个DB9芯插座，分别接出；本实用新型的改进还包括：在SAM卡和IC卡座的电源控制上设有控制门电路；传输信号输入端通过连接上拉电阻从卡座输入至门电路；

显示控制模块：客户屏串行数据显示模块，和LCD显示模块、显示模块通过连接74HC573锁存芯片再连接微处理器，数据后传输给LCD；显示模块单独的显存块；本实用新型的改进是：在中央处理器的RESET引脚上加载了电源监控芯片MAX811，其功能是在上电时给中央处理器一个复位信号，并在中央处理器位运行时监控电源。从而提高中央处理器的运行稳定性。

钱箱接口：由于钱箱的电子锁的驱动电压为24V，通电时间不能过长，这里我们使用了大功率的驱动三极管来驱动钱箱，通过单稳态电路74HC123来限制通电时间。

设有断电保护模块：包括储能电容的充、放电电路，设第一有源开关管控制电路，第一开关管的输出端接储能电容，同时此输出端通过一电阻并联连接储能电容。同时设有电压比较电路，其输出端直接连接或通过一串联的放大电路连接有源开关管的输入端。所述电压比较电路是差分放大电路，两输入端是电压采样端(受保护部分电源的电压)和工作基准电压端，并进行比较。第一有源开关管的串联放大电路同时设有一并联的放大电路，此放大电路的输出端亦连接第一有源开关管的控制输入极，其集电极电源连接储能电容的电压输出端。

利用限流电阻和MOS开关管7416充当的开关电路实现对储能电容(法拉电容)的可反复充电的控制，具体电路可分为：电容的充电电路、电容的放电电路的控制。储能电容为二只串联电容，每个电容的放电电路是采用均压芯片TL43与电容并联。利用了均压模块TL43以保持两个电容的分压一致，从而提高电容的使用寿命。(见附图9)。

有益效果：本实用新型可以用于形成品种齐全的系列产品，可组合拓展成各个性化行业设备，符合国家、地方税务的特色需求。同时，本实用新型支持的存储容量可选余地和升级余地大，可以运用于各种不同应用的商品、部门、人员管理场合。

本实用新型支持中文的显示系统，支持高亮LED客户屏(用于显示物品价格)以及LCD客户屏(用于显示物品价格和中文物品名称)；支持LCD操作员屏，显示分辨率从192×64到320×240；支持CRT显示器、TFT液晶显示器等多种显示方式。本实用新型支持中文语音发音提示。

本实用新型支持可选配大小的数据非易失性存储，支持NAND和NOR两种类型DATAFLASH，选配大小从4M/16M/32M/64M到128M以上。

本实用新型支持键盘汉字输入、手写板汉字输入等多种汉字输入方式。

本实用新型支持6个以上的通用串口，支持条码扫描功能、电子秤、第二打印机(用于各种明细表单的快速打印)、支持厨房打印机，实现多机多点打印、支持多种CPU卡、EPROM型存储卡，支持企业自身的读卡应用。

本实用新型具有钱箱开锁支持。

本实用新型兼容多种有线和无线网络通讯方式，包括：支持10M以太网口，实现TCP/IP上网功能、支持通用分组无线业务(GPRS)无线拨号上网功能、支持调制解调(MODEM)有线拨号上网功能、RS-485企业内部有线联网功能。

本实用新型带有USB Host功能，支持对于税控数据的U盘存储

本实用新型具有对于USB和网络两种升级方式的硬件支持。

附图说明

图1为本实用新型微处理器电路图

图2为本实用新型非易失性程序存储器电路图

图3为本实用新型非易失性数据存储器电路图

图4为本实用新型由CPLD扩展出4个串行接口的电路图

图5为本实用新型门电路分别连接SAM卡和IC卡座电路图

图6为本实用新型微处理两组分别接到MAX232芯片上，实现RS232接口的电路图

图7为本实用新型RS485接口，使用了2个DB9芯插座的电路图

图8为本实用新型USB接口电路图，使用EPSON的R72005芯片

图9为本实用新型断电保护模块的电路图

具体实现方式

本实用新型主要包含以下的部分：中央处理器，存储模块，显示模块，IC卡控制模块，打印机控制模块，断电保护模块，外围扩展接口等。其中：(1)中央处理器(CPU)：为EPSON生产的高性能、32bitRISC结构、40MHz主频、运行嵌入式Linux操作系统的单片机，C33205。见附；存储模块：采用非易失性数据存储器：包括程序存储器NORFLASH；数据存储器Nandflash(见图1)。在中央处理器的RESET引脚上加载了电源监控芯片MAX811，其功能是在上电时给中央处理器一个复位信号，并在中央处理器位运行时监控电源。从而提高中央处理器的运行稳定性。

(2)存储模块：采用非易失性数据存储器。其包含两部分，一部分为：程序存储器：SST生产的4兆NORFLASH，39vf 3201。另一部分：数据存储器，在同一主板上分别支持Norflash和Nandflash，其中Norflash是SST生产的39vf3201，Nandflash是SAMSUNG生产的32兆NANDFLASH，K9F5608。同时支持NAND/NORFLASH文件系统，采用了文件系统负载均衡技术，将存储模块的写操作平均分配到存储模块的整个空间中去，使得每次对于物理上同一块存储模块进行两次操作的概率很小，极大的延长了存储模块的使用寿命。采用数据导出技术，当税控收款机受到不可抗力影响损坏时，税控数据的非易失性存储区可以由专用机制和设备进行导出，并下载到一台新的设备中。(见附图2、3)。

(3)显示部分：包含了多种的显示方式，主要有：客户屏显示，普通的LCD显示、彩色LCD显示、CRT显示。

客户屏显示：是CPU通过串行通讯把数据传输给客户屏，客户屏自行处理数据。普通LCD显示：是通过74HC573锁存数据后传输给LCD。

彩色LCD和CRT显示是通过专用显示芯片进行控制：其中EPSON生产的S1D13506是专门用于驱动彩色LCD和CRT显示的具有先进技术的高档芯片，其特点是：在很少的占用CPU资源的情况下可以提供较好的图象信号，最高刷新频率可达到800×600像素。本产品还提供了单独的显存来更好的处理显示图象，即使用了ISSI生产的IS41LV16100作为显存。

(4)IC卡控制模块：是利用中央处理器本身的串行通讯和程序来控制。支持符合国标的税控SAM卡和IC卡，见附图5。原理为：由有源晶振产生3.579MHz的振荡信号然后利用门电路控制，分别传输给SAM卡和IC卡，考虑到SAM卡和IC卡的特殊性，在SAM卡和IC卡的电源控制上也加入了控制门电路。传输信号的处理上，加入了上拉电阻以确保传输数据的真确性。

(5)打印控制模块：打印头我们采用了EPSON生产的110II系列针式打印机头。对其控制主要集中在对打印机的横向步进电机、纵向步进电机和打印针的控制。横向步进电机和纵向步进电机是使用专用的步进电机的驱动芯片——AM2916作为电机的相位控制芯片，为控制打印时电流过大而影响打印的情况发生，特加入了LM7824。打印针的驱动电路主要采用现有技术：使用了STA401，其可以保持打印机头出针的一致性，提高打印针的使用寿命。为了避免打印时出现打印机跑飞而烧坏打印机头的现象的发生，在这里我们加入了单稳态触发电路74HC123作为保护电路。

(6)断电保护模块：是利用法拉电容的可反复充电、电容量大的特点电实现的。具体电路可分为：电容的充电电路、电容的放电电路。由于充电时大容量的电容会产生很大的电流所以充电电路是利用限流电阻和MOS管7416充当的开关电路实现的。放电电路是利用了均压模块TL43以保持两个电容的分压一致，从而提高电容的使用寿命。(见附图9)。

(7)外围接口电路：主要包含了：键盘接口，以太网接口，RS232接口，RS485接口，RS422接口，USB接口，声音接口，钱箱接口，PS2接口等。

其中，键盘接口：键盘使用8×8键的防水键盘。其电路是通过Lattice生产的LC4064扩展出缓存，以便实现键盘的扫描。(见附图PMB-840A(12))。

以太网接口：使用通用的以太网接口芯片：RTL8019，以及74LV19245作为缓存共同实现以太网接口。其中RTL8019是市面上非常通用的网络接口芯片。74LV19245是16-bit的缓存芯片。(见附图PMB-840A(8))。

RS232接口：最多可配置位6个，其中用四个串口是通过CPLD用一个串口扩展出的。可同时支持手写板汉字输入、条码扫描、电子秤、第二打印机、支持厨房打印机，实现多机多点打印，(见附图6、7)。其原理为：在中央处理器上配置出3个串行数据接口，其中的两个直接接到一个MAX232芯片上。这样实现了2个RS232接口，另外一个串行数据接口连接到CPLD，由CPLD扩展出4个串行接口，分两组分别接到MAX232芯片上，实现4个RS232接口，在充分的考虑PCB排版是的空间后，使用了4个DB9芯插座，分别接出。

RS485接口：可最多配置4个，支持RS-485企业内部有线联网。(见附图4)。其原理：通过串行数据接口的复用，分别把串口信号线接到MAX485芯片，以实现RS485接口，使用了2个DB9芯插座，分别接出。

RS422接口：可最多配置2个。通过软件调整MAX485芯片的收发实现2个4RS422接口。

USB接口：使用EPSON的R72005，其带有USB Host功能，支持标准的U盘海量数据存储功能。声音接口：可以通过跳线的方式分别支持蜂鸣器或者扬声器。蜂鸣器是通过三极管作为驱动。扬声器：通过中央处理器产生声音信号，经过经典的音频放大及滤波电路实现声音的播放。

(8)时钟：采用EPSON生产的超低功耗的RX8025和高能锂电池共同实现的，为了增加时钟的准确性，采用了高精度的时钟晶振。

(9)在此款税控机内，为了减少分离元件，特别增加了Lattice生产的CPLD，其分别扩展了4个串行通讯接口，1个PS2接口，并且接收、处理打印机的黑标检测信号、纸检测信号、温度检测信号。控制打印机出针的信号。这样使用大大的减少了分离器件。从而提高机器的可靠性，减少硬件出错的可能性。降低生产工艺的复杂性。(见附图4)。

为使主板的抗电磁干扰：设计中增加了多处的抗干扰电容并经过多次实验证明电容安放位置为最佳。在PCB设计中采取了大面积接地。晶体外壳良好的接地。

图9所示，利用MOS管IRF7416的开关特性和低电阻值的特性，来实现对储能电容的充、放电的开关控制。对于充电时产生的大电流，采取了用限流电阻充电一定的时间后，利用MOS管IRF7416(第一和第二开关管)的开关特性和低电阻值的特性，来实现对储能电容的充电的开关控制，9013是放大器。

首先，储能的电容的充电过程如下：VCC1为电源，通过第二开关管T2 7416转变为VCC，在上电之初，电容通过电阻充电。当电容的电压达到一定值时，第一开关管T1 7416导通，电容通过其充电。直到电容的电压为VCC为止。

Claims

1、多功能接口税控收款机主板，包含以下的部件构成：微处理器，存储模块，显示模块，IC卡控制模块，打印机控制模块，断电保护模块，外围扩展接口，所述模块或接口与微处理器的控制总线、数据和地址总线连接，外围扩展接口中钱箱接口电路中钱箱的电子锁的驱动电压采用大功率的驱动三极管来驱动钱箱；其特征是微处理器采用32bitRISC结构、运行嵌入式Linux操作系统的单片机；存储模块：采用非易失性数据存储器，包括程序存储器(NORFLASH)和数据存储器(Nandflash)；IC卡控制模块：与微处理器串行通讯口连接，并通过有源晶振和门电路分别连接SAM卡和IC卡座；外围接口电路包括键盘接口、以太网接口、RS232接口、RS485接口、RS422接口、USB接口和时钟；设有与微处理器输出端连接的CPLD外围扩展接口电路，微处理器串行数据接口，其中设有直接连接到MAX232芯片串行数据接口上；另外将串行数据接口连接到CPLD，由CPLD扩展出4个串行接口。

2、根据权利要求1所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是设有USB接口，从微处理器串行口连接USB的扩展模块。

3、根据权利要求1所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是微处理器通过串行数据接口的复用，分别将串口信号线连接到MAX485芯片，实现RS485接口，并设有2个DB9芯插座，分别接出。

4、根据权利要求1所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是在SAM卡和IC卡座的电源控制上设有控制门电路；传输信号输入端通过连接上拉电阻从卡座输入至门电路。

5、根据权利要求1所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是显示控制模块：客户屏串行数据显示模块、LCD显示模块、显示模块连接74HC573锁存芯片再连接微处理器，数据后传输给LCD；显示模块设有单独的显存块；在中央处理器的复位(RESET)引脚上加载电源监控芯片MAX811。

6、根据权利要求1所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是钱箱接口电路的大功率的驱动三极管的控制端设有单稳态电路74HC123。

7、根据权利要求1所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是设有断电保护模块：包括储能电容的充、放电电路，设第一有源开关管控制电路，第一开关管的输出端接储能电容，同时此输出端通过一电阻并联连接储能电容；同时设有电压比较电路，其输出端直接连接或通过一串联的放大电路连接有源开关管的输入端；所述电压比较电路是差分放大电路，两输入端是电压采样端和工作基准电压端，并进行比较，第一有源开关管的串联放大电路同时设有一并联的放大电路，此放大电路的输出端亦连接第一有源开关管的控制输入极，其集电极电源连接储能电容的电压输出端。

8、根据权利要求7所述的多功能接口税控收款机主板，其特征是设有限流电阻和MOS开关管7416构成的电容的充电电路、电容的放电电路的控制电路；储能电容为二只串联电容，每个电容的放电电路是采用均压芯片TL43与电容并联。