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表3.1 081302的日历、时钟寄存器及其控制字 寄存器 命令字 取值范围 各位内容 5 写操作 秒 分 时 曰 月 周 年 8011 8211 8411 86只 8811 8他 80^ 读操作 81只 839 8511 879 8911 88只 809 7 00 ?59 00 ?59 00?12/00 ?23 00-28,29,30,31 01 ?12 01 ?07 00?99 6 10850 101^ 0 0 0 4 3 2 1 0 820 ^11^ ⑶ 0 0 0 0 12/24 0 10 100八丁2 0 0 0八丁 5 丽 0 顯乂丁只 0 0八丫 10处从 丫5从 此外，031302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 11^1相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存 器的内容。031302与11^1相关的寄存器分为两类：一类是单个11^1单元，共31个, 每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为0)11??0本其中奇数为读操作，偶 数为写操作；在一类为突发方式下的寄存器，此方式下一次性读写所有的 的31个字节，命令控制字为？5只（写）、即只（读）。 3.2.4 温度传感器电路设计
在本设计中，？丁100温度模块是用来检测热水器控制仪水箱中水的温度，以确定是 否需要辅助加热器的加热。此模块包括两部分：一部分是温度信号调理电路部分，另一 部分是^0转换部分。
0温度信号调理电路
温度传感器？丁 100，它是电阻信号，必须进行IV变换，由？丁 100、1121、幻2、 ^23构成前端桥式电路，温度的变化将使温度传感器阻值发生变化，从而使该电桥帄衡 遭到破坏，产生一个对外输出电压由于水箱内的温度控制在0?1001，所以查 表2.1可得温度传感器最高可能达到的阻值约为140欧姆，因此前端桥式电路的输出乂0 的最大值约为：
广 140 120 、 「0 = 5x1 ---------- ~ ----------- |厂 ^ 0.037^ ^ 2400 十 140 2400 十 120」 (^) 为了保证其输出信号与人…转换器的输入信号要求相匹配，必须对此电压值进行调 理放大。根据运算放大器规则，若设图3.6中运算放大器的各引脚对地电压分别用其引 脚编号表示，则前端桥式电路的输出乂0可以表示为
厂 0二 ?5-1/3
〈2〉
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1125 1^6
图3.6温度信号调理电路
对运算放大器电路可以列写下述方程：
I 1
、尺1 1 1
⑴
| -- 十 ---- 3 - ----- ?1=0 、/? 25 及26」 尺2621 尺 28〕 7？ 27 7？28 分析发现，使式中能够利用式“)，则必须保证下式成立：
7？ 26 : ⑷
11X1 7？ 25 二 7？28 本设计中选取各电阻阻值满足式“）的要求，具体阻值在图3.6中己经标出。 此时将式0〉中两个方程相减得到
^ 1 1 ^ 1
I --- 十----- 卜 0 二 --- 111 、1121 7？ 28 ；7？ 28 ⑴
则该运算放大器电路对前端桥式电路的输出电压训的的放大倍数为
111 及 28 十及 27 12000 十 100V 0 7？ 27 100 121
因此温度信号的最终输出电压范围为〔0?X 121即0?454乂，在转换器 所要求的输入信号范围0?5乂之内。电阻幻4和电容015构成一阶滤波电路；在运算放 大器的信号输入端加电容，可以有效防止高频干扰。
^0转换电路
^000832与单片机的接口应为4条数据线，分别是03、01^、00、01。如图3.7 所示。由于00端与01端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以将 00和01并联在一根数据线上与单片机？12相连。当^0(30832未工作时其0输入端
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应为高电帄，此时芯片禁用，和00/01的电帄可任意。当要进行人…转换时，须 先将03使能端置于低电帄并且保持低电帄直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作, 同时由处理器向芯片时钟输入端输入时钟脉冲，00/01端则使用01端输入通道 功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前01端必须是高电帄，表示起始信 号。在第2、3个脉冲下沉之前01端应输入2位数据用于选择通道功能。
.01：
IX
2 3 咖咖^00053：
~
当此2位数据为“1”、“0”时，只对000进行单通道转换。当2位数据为“1?、 “1”时，只对0只1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将000作为札输 入端取+, 0111作为负输入端进行输入。当2位数据为“0”、“1”时，将0150作为 负输入端0^，0111作为札输入端进行输入。到第3个脉冲的下沉之后01端的输 入电帄就失去输入作用，此后00/01端则开始利用数据输出00进行转换数据的读取。 从第4个脉冲下沉开始由00端输出转换数据最高位0八丁八7，随后每一个脉冲下沉00 端输出下个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出0八丁八0。随后输出8位数据， 到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次4/0转换的结束。最后将匚3置高电帄 禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理。得到的电压数值转换为温度的相应计算在软 件设计的温度模块程序设计4.2.4中说明。 3.2.5 上水控制电路和辅助加热电路设计
0上水控制电路
太阳能热水器要具有自动上水的功能。太阳能热水器开始工作后，当实际水位小于 设定水位时，则通过单片机控制冷水阀来向太阳能热水器水箱里加水直到达到设定值要 求，通过单片机控制停止加水。
当水箱里的水温超过设定水温时，单片机控制冷水水阀向水箱加水，同时通过温度 传感器将水温反馈给单片机，直到水温不大于设定温度，停止加水；若水箱的水是满的, 也停止加水。
2〉辅助加热电路
太阳能热水器测控仪中的加热模块是控制器的从系统，当没有太阳能或者太阳能的 热量达不到设定值的要求时，则需要启动加热模块给水箱中的水加热，以达到设定值要 求。
本设计采用220乂的交流电，当实际温度小于设定温度时，单片机？0.7 口发出一个
^8 103I 3
3
灯 89052
图3.7入00:0832电路
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高电帄，使三极管卩1导通，同时电路导通，继电器开始工作，XI闭合，继电器控制电 热丝加热，使水箱中的温度达到设定温度，再通过单片机使？0.7为低电帄，电路断开， 电路停止加热。控制加热电路如图3.8所示。
31 1^4143
？0 7
艮13
3.3^：
图3.8控制加热电路
3.2.6显示电路设计
本系统中1^01602液晶显示模块主要是用来显示时钟的时间，实际温度及设定温 度，以及实际液位及设定液位，是操作人员可以直观化的一个界面，同时也是为了配合 按键设置，使输入可视化。
本系统采用1^01602：
为液晶显示器对比度调整端，接札电源时对比度最弱,
接地时对比度最高。尺3是读写命令与数据控制端口，高电帄读数据，低电帄写命令。 尺界是读写控制端口，高电帄读信号，低电帄写信号；5端为使能端，当2端由高电 帄跳变成低电帄时，液晶模块执行命令。数据端由？2提供实现8位并行通信，其数据交 换的速率比较快。图3.9为1^01602的显示电路。
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602
阁3.9 1X01602显不电路
3.2.7按键接口电路设计
本设计采用五个个按键，最佳的接口方案是独立式接法，即每一个1/0 口上只接一 个按键，按键的另一端接地。按键分工，从上到下依次为1，、2、3、4、5号按键：1，2 号按键为时钟和分钟的加减键；3，4号按键为温度、液位和水箱高度的加减按键；5号 按键是用来选择温度、液位和水箱高度的按键。如图3.10所示。
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独立式键盘的实现方法是利用单片机1/0 口读取口的电帄高低来判断是否有键按 下。电路中将按键的一端接地，另一端接一个1/0 口，程序开始时将此1/0 口置于高电 帄，帄时无按键按下时1/0 口保护高电帄。当右键按下时，此1/0 口与地短路迫使1/0 口为低电帄。按键释放后，与单片机连接的上位电阻使1/0 口仍然保持高电帄。系统所 要做的就是在程序中查询此1/0 口的电帄状态就可以了解是否有按键动作了。
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