POS终端及POS终端的钱箱的驱动方法与流程

本发明涉及一种POS终端，该POS终端适于驱动多种类型的钱箱。

背景技术：

POS终端或POS机是一种多功能终端阅读器，通常配有条码(Barcode)或光学字符识别(OCR)码，可以向商品与媒体交易提供数据服务和管理及进行非现金结算。POS机通常被安装在信用卡的特约商户和受理网点中并与计算机联成网络，来实现电子资金自动转账、消费、预授权和余额查询等功能。

目前，在商业收银领域常见的POS机钱箱的额定工作电压有：9V、12V、12/24V和24V等。POS机钱箱的基本工作原理是：POS机钱箱和收银机、打印机或驱动盒连接成为收银系统，收银系统发出直流脉冲信号驱动POS机钱箱内部的电磁阀以开启钱箱。

不同类型的钱箱往往具有不同的工作电压。针对每种电压的钱箱，需要设计对应的钱箱驱动电路来进行控制。在实际的使用过程中，当钱箱的驱动电压和额定电压不匹配时，钱箱将无法正常工作。例如，钱箱的驱动电压高于额定电压可能会损坏钱箱或收银机/打印机；而钱箱的驱动电压低于额定电压可能会导致钱箱无法开启。这样，现有的收银机和钱箱厂商需要生产多种工作电压的POS机以满足和不同钱箱的电压匹配。

有鉴于此，在POS机钱箱领域，如何提供一种POS终端，使其可以适配各种工作电压的钱箱，以解决上述钱箱和收银机之间电压或电流的匹配，为目前业界亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种POS终端，该POS终端适于驱动多种类型的钱箱。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种POS终端，包括：输入组件，适于接收从多个驱动类型中选择一个驱动类型的类型选择指令；处理器，电连接所述输入组件，配置为根据所述类型选择指令产生对应的PWM信号；以及钱箱驱动模块，包括开关管，与钱箱开启部件串联在电源和接地之间，所述开关管的控制端连接所述处理器以用于接收所述PWM信号，其中流经所述钱箱驱动模块的驱动电流与所述PWM信号的占空比正相关。

在本发明的一实施例中，所述驱动类型包括钱箱类型，所述处理器根据所述类型选择指令确定对应的驱动电压，并根据所述驱动电压产生对应的PWM信号。

在本发明的一实施例中，所述驱动类型包括驱动电压，所述处理器根据所述驱动电压产生对应的PWM信号。

在本发明的一实施例中，所述电源为恒定电源。

在本发明的一实施例中，还包括肖特基二极管，反向连接在所述钱箱开启部件两端。

在本发明的一实施例中，还包括：第一电阻器，连接在所述处理器和所述开关管的控制端之间；以及第二电阻器，连接在所述开关管的控制端和接地之间。

在本发明的一实施例中，所述POS终端包括收银机，所述钱箱驱动模块位于所述收银机中。

在本发明的一实施例中，所述POS终端包括打印机，所述钱箱驱动模块位于所述打印机中。

在本发明的一实施例中，所述钱箱开启部件是电磁阀。

本发明的另一方面提供一种POS终端的钱箱的驱动方法，包括如下步骤：接收从多个驱动类型中选择一个驱动类型的类型选择指令；根据所述类型选择指令产生对应的PWM信号；以及根据所述PWM信号驱动与钱箱开启部件串联的开关管，使得流经所述钱箱开启部件的驱动电流与所述PWM信号的占空比正相关。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点：

本发明的POS终端通过处理器产生的PWM信号来调节流过钱箱开启部件的电流，从而使钱箱开启部件的工作电压在其额定电压范围之内。通过改变PWM信号的占空比来调节钱箱开启部件上的电流，保证了钱箱的正常工作。该POS终端可以兼容目前市场上各种工作电压的钱箱，有效降低了钱箱损坏的概率，减少了更换POS终端的成本。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的POS终端的结构示意图；

图2是本发明一实施例的POS终端的钱箱驱动模块的电路结构示意图；

图3是本发明一实施例的POS终端的9V驱动电压的PWM信号及钱箱开启部件上的电流的示意图；

图4是本发明一实施例的POS终端的12V驱动电压的PWM信号及钱箱开启部件上的电流的示意图；

图5是本发明一实施例的POS终端的24V驱动电压的PWM信号及钱箱开启部件上的电流的示意图；

图6是本发明一实施例的POS终端的钱箱的驱动方法的流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的器件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。器件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

针对以上的问题，本发明的以下实施例描述一种POS终端，该POS终端适于驱动多种类型的钱箱。

图1是本发明一实施例的POS终端的结构示意图。POS终端100包括输入组件110、处理器120以及钱箱驱动模块130。输入组件110接收从多个驱动类型中选择一个驱动类型的类型选择指令SEL。处理器120与输入组件110电连接，并根据该类型选择指令SEL产生对应的PWM信号。PWM即脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术。钱箱驱动模块130与处理器120连接并接收处理器120产生的PWM信号。其中，流经钱箱驱动模块130的驱动电流与PWM信号的占空比正相关。

在图1所示的一个示例中，用户200从多个驱动类型中选择一个驱动类型，并产生类型选择指令SEL，POS终端100的输入组件110接收该类型选择指令SEL。POS终端100的处理器120根据该类型选择指令SEL产生对应的PWM信号，POS终端100的钱箱驱动模块130接收处理器120产生的PWM信号并驱动钱箱300开启。

输入组件110为向处理器120输入数据和信息的设备，是处理器120与用户200或其他设备通信的桥梁。可以理解，输入组件110可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、触摸屏、手写输入板和麦克风等输入设备或上述的任意组合。输入组件110既可以将各种数值型的数据，也可以将各种非数值型的数据，如图形、影像、声音等输入到处理器120中。

在本发明的一实施例中，上述POS终端100还包括收银机(图未示)，钱箱驱动模块130位于该收银机中。在本发明的另一实施例中，上述POS终端100还包括打印机(图未示)，钱箱驱动模块130位于该打印机中。

图2是本发明一实施例的POS终端的钱箱驱动模块的电路结构示意图。参考图2所示，钱箱驱动模块130包括开关管Q1和电源VIN，并可包括钱箱开启部件131。开关管Q1与钱箱开启部件131串联在电源VIN和接地GND之间。开关管Q1的控制端(G端)连接处理器120并接收处理器120产生的PWM信号。在一些实施例中，电源VIN为恒定电源。例如，电源VIN可以是24V的直流电源。可以理解，钱箱开启部件131可以不是钱箱驱动模块130的一部分。

在本发明的一实施例中，钱箱开启部件131可以是电磁阀(Electromagnetic valve)。电磁阀作为一种执行器是用电磁来实现控制的自动化基础元件。在控制系统中，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，并保证控制的精度及灵活性。根据工作原理不同，电磁阀可以分为直动式电磁阀、分步直动式电磁阀以及先导式电磁阀，但本发明的实施例并非以此为限。

在本发明的一实施例中，开关管Q1可以是MOS管。MOS管即金属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(semiconductor)场效应晶体管。在图2所示的一个示例中，开关管Q1的G端为MOS管的栅极。D端为MOS管的漏极，S端为MOS管的源极。

参考图2所示，当钱箱驱动模块130电路处于通路状态时，电源VIN的工作电压通过钱箱开启部件(例如电磁阀)131加在开关管(例如MOS管)Q1的D端上，开关管(例如MOS管)Q1的S端接地。当开关管(例如MOS管)Q1的G端为低电平时，开关管(例如MOS管)Q1截止，钱箱开启部件(例如电磁阀)131无电流流过；当开关管(例如MOS管)Q1的G端为高电平时，开关管(例如MOS管)Q1导通，钱箱开启部件(例如电磁阀)131上有电流流过，钱箱开启部件(例如电磁阀)131释放开关打开钱箱300。

在本发明的一实施例中，POS终端100还包括肖特基二极管D1。在图2所示的一个示例中，位于钱箱驱动模块130内的肖特基二极管D1反向连接在钱箱开启部件131的两端。肖特基(势垒)二极管(SBD,Schottky Barrier Diode)又称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管，是一种热载流子二极管。SBD是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结的原理制作而成。相比于普通的二极管(Diode)，SBD具有开关频率高和正向压降低等优点。更高的开关频率意味着SBD具有更快的反应速度。

当电源VIN开启时，即钱箱驱动模块130电路处于通路状态时，电流从电源VIN相继流过钱箱开启部件131和开关管Q1。由于肖特基二极管D1反向并连在钱箱开启部件131的两端，此时肖特基二极管D1处于截止状态。

由于钱箱开启部件131(例如电磁阀)通常为线圈绕制，当电源VIN关闭的瞬间，钱箱开启部件131(例如电磁阀)会产生一个很强的反向电动势。由于肖特基二极管D1反向并连在钱箱开启部件131的两端，该反向电动势使得肖特基二极管D1处于导通状态。这样，钱箱开启部件131(例如电磁阀)产生的反向电动势可以快速地通过肖特基二极管D1和钱箱开启部件131(例如电磁阀)构成的回路做功而被消耗，从而避免了反向电动势可能对其他电路元件造成的损坏，保护了电路的安全。

在本发明的一实施例中，POS终端100还包括第一电阻器R1和第二电阻器R2。在图2所示的一个示例中，位于钱箱驱动模块130内的第一电阻器R1连接在处理器120和开关管Q1的控制端G之间。位于钱箱驱动模块130内的第二电阻器R2连接在开关管Q1的控制端G和接地GND之间。

在本发明的一实施例中，上述驱动类型包括钱箱类型。处理器120根据类型选择指令SEL确定对应的驱动电压，并根据该驱动电压产生对应的PWM信号。这种方式允许用户在不知道钱箱驱动电压的情况下，配置合适的驱动电压。在本发明的另一实施例中，上述驱动类型包括驱动电压。处理器120根据驱动电压产生对应的PWM信号。示例性的，驱动电压可以是9V、12V、24V，但本发明的实施例并非以此为限。

当用户200在POS终端100的输入组件110的钱箱设置界面选择一种钱箱类型或驱动电压时，处理器120根据该驱动电压产生相应的PWM信号。该PWM信号使得钱箱开启部件(例如电磁阀)131上的有效电压等于该驱动电压。

图3至图5是本发明一实施例的POS终端100的三种不同驱动电压对应的PWM信号以及钱箱开启部件上的电流的示意图。不同的PWM信号可以使钱箱开启部件(例如电磁阀)131的两端具有不同的有效电压，从而适配各种工作电压的钱箱。

流经钱箱驱动模块130的驱动电流与PWM信号的占空比正相关，具体地，PWM信号的方波电压有效值可以通过以下公式计算：

U＝Um*D^1/2

其中，U表示PWM信号的方波电压有效值，Um表示PWM信号的方波电压峰值(Peak Value)，D表示占空比(Duty Cycle)。

在本发明的一实施例中，钱箱开启部件(例如电磁阀)131的导通时间可以为50-200毫秒(ms)。较优地，导通时间可以为120ms。

在以下的实施例中，钱箱驱动模块130的电源VIN为一24V的直流电源。当用户200从多个驱动类型中选择一个驱动类型，例如9V的驱动电压时，产生对应于9V驱动电压的类型选择指令SEL_9V(图未示)，该类型选择指令SEL_9V由POS终端100的输入组件110接收并传递至处理器120，处理器120根据该类型选择指令SEL_9V产生对应的PWM_9V(图未示)信号。

图3是本发明一实施例的POS终端的9V驱动电压的PWM信号及钱箱开启部件上的电流的示意图。参考图3所示，该PWM_9V信号的高电平为2ms，低电平为12ms，频率为71Hz，占空比为14％，且具有9个周期。

对应的，当用户200从多个驱动类型中选择一个驱动类型，例如12V或24V的驱动电压时，产生对应于12V或24V驱动电压的类型选择指令SEL_12V或SEL_24V(图未示)，类型选择指令SEL_12V或SEL_24V由POS终端100的输入组件110接收并传递至处理器120，处理器120根据类型选择指令SEL_12V或SEL_24V产生对应的PWM_12V或PWM_24V(图未示)信号。

图4是本发明一实施例的POS终端的12V驱动电压的PWM信号及钱箱开启部件上的电流的示意图。参考图4所示，该PWM_12V信号的高电平为2ms，低电平为6ms，频率为125Hz，占空比为25％，且具有15个周期。比较图3和图4可知，PWM信号不仅占空比可以变化，频率以及周期数量也可以变化。

图5是本发明一实施例的POS终端的24V驱动电压的PWM信号及钱箱开启部件上的电流的示意图。参考图5所示，该PWM_24V信号是一个120ms的脉冲信号。

本发明的以上实施例提出一种POS终端，该POS终端适于驱动多种类型的钱箱。

本发明的另一方面提出一种POS终端的钱箱的驱动方法。图6是本发明一实施例的POS终端的钱箱的驱动方法的流程图。下面参考图6对该POS终端的钱箱的驱动方法进行说明。

步骤601，接收从多个驱动类型中选择一个驱动类型的类型选择指令SEL。

在图1所示的一个示例中，POS终端100包括输入组件110、处理器120以及钱箱驱动模块130。用户200从多个驱动类型中选择一个驱动类型，并产生类型选择指令SEL，POS终端100的输入组件110接收该类型选择指令SEL。

步骤602，根据类型选择指令SEL产生对应的PWM信号。

POS终端100的处理器120与输入组件110电连接，并根据该类型选择指令SEL产生对应的PWM信号。

步骤603，根据PWM信号驱动与钱箱开启部件131串联的开关管Q1，使得流经钱箱开启部件131的驱动电流与PWM信号的占空比正相关。

钱箱驱动模块130与处理器120连接并接收处理器120产生的PWM信号从而驱动钱箱300开启。流经钱箱驱动模块130的驱动电流与PWM信号的占空比正相关，具体地，PWM信号的方波电压有效值可以通过以下公式计算：

U＝Um*D^1/2

其中，U表示PWM信号的方波电压有效值，Um表示PWM信号的方波电压峰值(Peak Value)，D表示占空比(Duty Cycle)。

本发明的以上实施例提出一种POS终端的钱箱的驱动方法。该POS终端的钱箱的驱动方法适于驱动多种类型的钱箱。

本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。