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时所必须的时钟信号的时钟电路，为单片机提供复位的复位电路⑽。如图3.1所示。
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图3.1单片机入189052的外围电路
0时钟信号电路
时钟是单片机运行的基础，因此，适中的速度和稳定性都直接影响单片机的工作。 单片机的时钟信号通常有两种电路方式，内部振荡方式和外部震荡方式。
本设计采用的是外部振荡方式，在引脚八丁丛1和引脚八丁八12之间外接晶振和微 调电容02和03，与单片机内部的一个高增益的反相放大器一起构成自激振荡器，并产 生振荡时钟脉冲。02和03起稳定振荡频率、快速起振的作用。本设计中选取的是电容 值大小为33矸的两个电容。晶振频率的典型值为6.2、12—2和24 ―工，最高可达 到40 1^只2。晶振的频率越高，系统时钟频率也越高，单片机的运行速度越快，本设计 选取的是12胃2。
单片机是按照一定的时序为基准来工作的，其基准就是时钟的振荡频率，所有操作 都是以时钟频率的倍数为最小单位来进行的。
时钟周期是单片机的基本时间单位，晶振的振荡频率为12 ^112时，时钟周期为
1/12118=0.0833118。
机器周期是^：?!!完成一个基本操作所需要的时间。单片机中常把执行一条指令的 过程分为几个机器周期，每个机器周期内完成一个基本操作。单片机以每12个振荡周 期为一个机器周期，晶振频率为12—2时，机器周期为12/12仍118。
2^复位电路
在单片机中，尺3丁引脚是复位信号输入端，复位信号为高电帄时有效，其有效时间 应持续24个振荡周期以上才能完成复位操作，复位电路极性电容的大小直接影响复 位时间，一般采用10至3011？，容值越大需要的复位时间越短，在本设计中，使用的是 约为12他12的石英晶体振荡器，这时电容0：1的大小选取1011？，114的大小为101。这 样就能进行可靠地上电复位和手动复位操作。 3.2.2 超声波液位传感器电路设计
超声波液位传感器是用来检测水箱中液位的高度，以确定是否需要打开冷水阀上水 达到设定要求。
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单片机发出401012的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接 收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序， 测得时间为I，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送1X^0显示。图3.2为超声 波测距仪原理框图。
图3.2超声波测距仪原理框图
0超声波发射电路
发射电路主要由反向器7礼304和超声波发射换能器丁构成，单片机端口 ？17输出 40^2的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级 反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能 器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联的方式，用以提高 驱动能力。上位电阻1110、1111 一方面可以提高反向器741304输出高电帄的驱动能力， 另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。图3.3为超声波发 射电路原理图。
图3.3超声波发射电路
压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压 电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率 时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生 器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振
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动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接 收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。
超声波检测接收电路 由于超声波在空气中的传播过程中是有衰减的，如果距离较远，
那么超声波接收电 路所接收到的超声波信号就会比较微弱，因此需要对接收到的信号进行放大而且放大的 倍数也要比较大。超声波接收电路主要是由集成电路0X20106人芯片电路构成的， 0X20106人芯片电路可以对超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、 比较等功能，比较完之后超声波接收电路会输出一个低电帄到单片机去请求中断，即当 单片机停止计时，并开始去进行数据的处理。
0X20106八芯片的前置放大器具有自动增益控制的功能，当测量的距离比较近时， 放大器不会过载；而当测量距离比较远时，超声波信号微弱，前置放大器就有较大的放 大增益效果。0X20106八芯片的5脚外接电阻，对它的带通滤波器的频率进行调节，而且 不用再外接其他的电感，能够很好地避免外加磁场对芯片电路的干扰，而且它的可靠性 也是比较高的。0X20106人芯片电路本身就具有很高的抗干扰的能力，而且灵敏度也比 较高。适当更改电容04的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。所以，能满 足本设计的要求。超声波接收电路如图3.4所示。
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6
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3.2.3时钟电路设计
3.311
？
330？？
图3.4超声波检测接收电路
3.3逆
为了实现热水器24小时可以供应热水的目的，控制器必须有一个实时时钟来为系 统提供准确的时间，本系统采用051302时钟电路来实现。
031302硬件图中，乂^1为主电源，乂^2为后备电源。在主电源关闭的情况下，也 能保持适中的连续运行。031302由乂^1或乂?2两者中的较大者供电。当乂?2大于
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^0014-0.2V时，给081302供电。当\\002小于^001时，031302由乂邙1供电。 XI和乂2是振荡源，外接32.7681^2晶振。113丁是复位义片选线，通过把尺5丁输入驱动 置高电帄来启动所有的数据传送，与单片机的？1.3相连。尺5丁输入有两种功能：首先， 尺3丁接通控制逻辑，允许地址乂命令序列送入移位寄存器；其次，115丁提供终止单字节 或多字节数据的传送手段。当尺5丁为高电帄时，所有的数据传送被初始化，允许对 031302进行操作。如果在传送过程中115丁置为低电帄，则会终止此次数据传送，1/0 引脚变为高阻态。上电运行时，在乂?〉2，0乂之前，尺3丁必须保持低电帄。只有在 为低电帄时，才能将尺31'置为高电帄。与？1.4相连的1/0为串行数据输入输出端（双 向）。301^：为时钟输入端，与单片机的？1.5相连。031302与单片机接口电路如图3.5 所示。
29 \\001 XI 30
~31~
051302
^789052
图3.5 081302与单片机接口电路
控制字节的最高有效位（位必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到 031302中。位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取11^4数据；位5 至位1指示操作单元的地址；最低有效位（位0〉如为0表示要进行写操作，为1表示 进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。
在控制指令字输入后的下一个301^：时钟的上升沿时数据被写入031302，数据输 入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个30！^反脉冲的下降沿 读出031302的数据，读出数据时从低位0位至高位了.
031302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟有关、存放的数据位为 800码形式。其日历、时间寄存器及其控制字见表3.1。
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