自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯--基于嵌入式處理器的vlsi芯片的溫度自動(dòng)控制-文庫(kù)吧
2025-04-16 18:42 本頁(yè)面
【正文】 4 結(jié)果與結(jié)論 基于 嵌入式 ARM 處理器的 溫度控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)和實(shí)施 已經(jīng)完成了 。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有效性，溫度傳感器 被放在一個(gè)比室內(nèi)溫度高的 烤箱 內(nèi) 。 這時(shí) 風(fēng)扇 在 全速運(yùn)行并發(fā)現(xiàn)溫度重返正常溫度。 我們 重復(fù)的 用 各種 不同的 超大規(guī)模集成電路 來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)， 像奔騰處理器芯片， FPGA 芯片 等。我們將 溫度傳感器 放在 接近 奔騰處理器的計(jì)算機(jī) 的位置 ， 慢慢的我們觀察到風(fēng)扇的速度 自動(dòng)增加，芯片的溫度被控制。這些結(jié)果 在 LCD 液晶顯示面板 上可以看見(jiàn) 。雖然目前的 系統(tǒng)在 特定環(huán)境 下 是行之有效的，但以下結(jié)論仍然是值得強(qiáng)調(diào)。 一般情況下， 使用 控制風(fēng)扇速度或時(shí)鐘節(jié)流 的方式來(lái)控制溫度的條件是必須及 4 時(shí)的檢測(cè)出目標(biāo)芯片的溫度 。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)中 通過(guò)放置一個(gè)溫度傳感器 在 目標(biāo)芯片旁邊，在某些情況下， 也可以放在被測(cè)物體下方或者是散熱器下 。以這種方式 檢測(cè) 高速芯片 的溫度與實(shí)際溫度較為接近 ，但 也有可能 測(cè)量溫度 比 管芯溫度上升 時(shí)溫度要低 。因此 ， 電路板或散熱片溫度 和 高速芯片 管芯 的溫度必須相關(guān)。當(dāng)然 如果有很多高速芯片 是更好的選擇。許 多 CPU， FPGA 和其他高速集成電路包 含 一個(gè)熱二極管，其實(shí)是一個(gè) 連接雙極晶體管 的 二極管。 使用遠(yuǎn)程 二極管溫度傳感器連接到這個(gè)熱二極管，得出的結(jié)果 可以 與 直接測(cè)量 VLSI 芯片 一樣精確 。這不僅消除了目標(biāo) IC 的封裝與室外溫度 有 較大的溫 差所產(chǎn)生的誤差 ，它也消除了 芯片 從幾秒鐘到幾分鐘 內(nèi)由于 溫度變化作出反應(yīng)的延誤 。 還有一個(gè)缺點(diǎn)， 有關(guān) 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制。一般情況下，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速通過(guò)調(diào)整風(fēng)扇的電源電壓 來(lái)控制 。這是通過(guò) 調(diào)整 一個(gè)低頻 約 50 Hz 的 PWM 信號(hào) 的 占空比變化來(lái)調(diào)整風(fēng)扇的速度。這 種方法 價(jià)格低廉，也 很有 效率。但是，這種方法的缺點(diǎn)是 由于脈沖電壓的性質(zhì) ，它使風(fēng)扇 的噪音有點(diǎn)大 。 PWM 波形的快速 觸發(fā) 沿導(dǎo)致 風(fēng)扇機(jī)械 結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生 移動(dòng)，這是 產(chǎn)生噪音的一個(gè)原因 。 在一些系統(tǒng)中 ， 限制風(fēng)扇的速度變化率也是重要的。 如果該 系統(tǒng) 與 用戶接近 的話這一點(diǎn)是很關(guān)鍵的 。在某些環(huán)境中 ， 只需 切換 風(fēng)扇 的 開(kāi)關(guān)或改變速度 可以 讓 溫度變化。但是，當(dāng)用戶在 系統(tǒng) 附近 時(shí) ，在 風(fēng)扇的速度的 突然變化 會(huì)產(chǎn)生 非常惱人的噪音。因此，為了避免這些影響 ， 風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)必須限制在一個(gè)可接受 范圍內(nèi) 。 在目前的工作溫度是 由 溫度傳感器 LM35 來(lái)采集， 電機(jī) 的轉(zhuǎn)速 是通過(guò)改變控制的處理器產(chǎn)生的 PWM脈寬來(lái)控制 。但 LM35溫度傳感器并不能做到非常精確地采集溫度 ，即使我們 讓 LM35 溫度傳感器非常接近 集成電路處理器或 VLSI 芯片。 因此，我們可以使用一個(gè)遠(yuǎn)程二極管溫度傳感器連接到熱二極管， 這種 措施的直接 測(cè)出 高速集成電路 的溫度，檢測(cè)出的結(jié)果非常精確 。 另一個(gè)重要 方面是各種傳感器的遠(yuǎn)程溫度高達(dá) 五個(gè)傳 感渠道，可以 將 檢測(cè) 到的高速芯片的溫度數(shù)據(jù)傳送到微控制器。 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的監(jiān)測(cè)與多渠道風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器可以 有效的控制溫度。外部微控制器的命令可提供可靠的控制電源電壓來(lái)監(jiān)測(cè)風(fēng)扇轉(zhuǎn) 5 速與調(diào)節(jié)多渠道風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。 對(duì)于這個(gè)簡(jiǎn)單的 由 MAXIM MAX6660 和 MAX6653 組成的 集成電路 。 第一個(gè) IC 可以檢測(cè) 到遠(yuǎn)程溫度 然后通過(guò)溫度來(lái)控制風(fēng)扇風(fēng)速 。它 由內(nèi)部晶體管 產(chǎn)生一個(gè)直流電源電壓 給風(fēng)扇供電 。第二個(gè) IC 也執(zhí)行類(lèi)似的功能，但驅(qū)動(dòng)器 由外部晶體管產(chǎn)生 PWM 波形。 兩個(gè)集成電路 都包含完整的熱故障 監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)， 如果高速芯片太熱 ，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉 。因此，目前的工作可以使用上述 技術(shù) 進(jìn)一步提高 。 6 原文出處： By:Narasimha Murthy Yayavaram。Saritha Chappidi。Sukany amp。 Transducers Journal,2020, Embedded Processor Based Automatic Temperature Control of VLSI Chips Abstract This paper presents embedded processor based automatic temperature control of VLSI chips, using temperature sensor LM35 and ARM processor LPC2378. Due to the very high packing density, VLSI chips get heated very soon and if not cooled properly, the performance is very much affected. In the present work, the sensor which is kept very near proximity to the IC will sense the temperature and the speed of the fa n arranged near to the IC is controlled based on the PWM signal generated by the ARM processor. A buzzer is also provided with the hardware, to indicate either the failure of the fan or overheating of the IC. The entire process is achieved by developing a suitable embedded C program. Keywords: Temperature sensor, ARM processor, VLSI chips, Brushless DC motor 7 With the phenomenal developments in VLSI technology, the ambitious IC designers are trying to put more transistors in to smaller packages. So, the ICs run at higher speeds and produce large amount of heat which creates the problem of thermal management. For example, nowadays the CPU chips are being smaller and smaller with almost no room for the heat to escape. The total power dissipation levels now reside on the order of 100 W with a peak power density of 400500 W/Cm2, and are still steadily climbing. As the chip temperature increases its performance is very much degraded by parameters shift, decrease in operating frequencies and outof specification of timings. So the high speed c
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