【文章內(nèi)容簡介】 ，并影響散熱器的正常工作。 復(fù)位操作一般有兩種 方式 ：開關(guān)復(fù)位和 非開關(guān) 自動復(fù)位 模式 。本 散熱器 中采用開關(guān)復(fù)位形式 ，復(fù)位按鍵 并聯(lián)在電容兩端 ，當(dāng)復(fù)位按鍵沒有 關(guān)閉 時， 單片機正常工作 ； 當(dāng) 它被操作人員 按下 時， RST 管腳 出現(xiàn)高電平 ，單片機 開始復(fù)位 。 若果 單片機給 RST 腳通入長時間的 高電平 ， 將 導(dǎo)致 有效的 單片機復(fù)位。 單片機 復(fù)位 是 讓 處理器 和 機器 中的其他功能 模塊 都 重新 進入 一開始 的初始 形態(tài) ，然后始于 這個 零狀態(tài) 。 無論是在單片機啟動時連接到電源，或電源復(fù)位失敗后，處理器 都 會 進行 復(fù)位 操作 。在 RST 為高電平期間就是復(fù)位期間 ， 高電平信號 P P P3，則 P0就變?yōu)?高組態(tài)； PSEN 外部 選通信號 程序 儲 存 處讀 失效 。 被配置成石英晶振的片內(nèi)振蕩器的 時鐘電路是 它 獨立輸入和輸出 的 反 相放大器 。在XTAL XTAL2 的引腳上連接 晶體和電 容，內(nèi)部振蕩器就能 迸發(fā) 自激振蕩。在 散熱器 中 采用 的石英晶振 和晶振并聯(lián)的兩電容 型號的 大小對 于 振蕩頻率 而言 ， 并 會有很大的影響 ， 足以 起到頻率微調(diào)作用。 本 智能散熱器的 控制 模塊的 電路連接圖 如圖 31所示。 圖 31 單片機最小系統(tǒng) 溫度檢測模塊 我們就是運用溫度傳感器的 電阻會 因為 溫度的變化而 立即發(fā)生 變化這一特性，設(shè)計了 機器里面的 溫度測量 電路。 DS18B20 使用的是 Wire總線協(xié)議方式， 便是 由一根數(shù)據(jù)線完成 溫度數(shù)據(jù)的雙向傳輸， 在這次散熱器設(shè)計過程中，我們使用單總線時序仿真對DS18B20 芯片的讀取 。 因為 DS18B20 是在 I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，所以， 傳輸信號 時必須按照嚴(yán)格的時序 圖進行讀 和 寫。 如果我們想要完成對溫度讀數(shù)， 這是必不可少的過程， 協(xié)定 所定義的信號 時基于單片機的智能散熱器的設(shè)計與實現(xiàn) 9 序 為 ：初始化程 序、讀 取溫度傳感器的 時序、寫 入溫度傳感器的 時序。全部 時序都是 以主機 為主設(shè)置 的 ， 而把單總線器件當(dāng)作附屬 設(shè)備。 只有當(dāng)主機啟動寫時序，才可以發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，如果需要單總線器件發(fā)送數(shù)據(jù) 到單片機，在寫指令輸入完成后， 系統(tǒng) 必須立即開始 讀時序 以此來接收 ，因為無論是傳輸數(shù)據(jù)還是命令 都是低位在先 的 。 因此，本散熱器的 溫度檢測電路如圖 32 所示。 圖 32 溫度檢測電路 溫度 測量 傳感器 DS18B20 總共 有三個引腳，第一個是 GND 接地，第二個是 DQ 腳，我們用它來向單片機傳輸數(shù)據(jù)， VDD 是它的使能端，我們給它加到電源接口。 因為 溫度傳感器的硬件電路 非常 簡單方便，便于和單片機進行數(shù)據(jù)交流，我們使用單片機 AT89C52的 引腳作為和溫度 傳感器交流的管腳。在采集溫度過程中，只需通過 采集溫度傳感器測量的數(shù)據(jù)即可。 溫度顯示模塊 液晶顯示器作為顯示模塊有很多電子產(chǎn)品， 在生活中都可以看到， 主要 顯示的是數(shù)字、 公用圖形 和 符號 。 1602 型 LCD 顯示模塊 不僅體積小，它的功耗也不高，可以作為散熱器溫度的顯示裝置，它所 體現(xiàn) 的數(shù)據(jù)也是很豐富的 。 為了提高溫度顯示的顯示效果能力。 只要按下鍵盤上的開啟按鍵，顯示器就會 處于開啟狀態(tài)。 不然 顯示器將 不停的 處于初始 化 狀態(tài)，當(dāng)需要對溫度上線 調(diào)整重新設(shè)定時 ，只要 按下鍵盤上的設(shè)定溫度鍵 ，然互 增加或降低限制散熱溫 度 即可，便于操作人員的使用 。 如下圖所示，驅(qū)動 LCD 需要二組 5V 電壓，一是給液晶供電，另一部分需要給背光模塊供電。 改變 LCD 的黑白對比度可以 通過改變 R3 的阻值 來實現(xiàn) ， 從而達到 更好的顯示效果。 若進行的是數(shù)據(jù)操作則 RS引腳電平變?yōu)楦?； 若是命令操作則 為低。 讀寫端引腳 是 RW， 液晶進行讀操作只需使 該引腳電平為高 即可實現(xiàn) ； 進行寫操作要是它變成 為低信號 。 散熱器的溫度顯示使用 LCD 能更好的作為人機交換的界面，第一行顯示操作人員所設(shè)定的最高上限溫度值，第二行顯示實時溫度測量值，直觀的顯示了溫度的變化情況。菏澤學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 本 智能散熱器溫度顯示 模塊的 溫度顯示電路 連接 圖如圖 33 所示。 圖 33 溫度顯示電路 電機驅(qū)動模塊 考慮到散熱器工作環(huán)境的惡劣，常常會面對持續(xù)的高溫，因此，散熱器最關(guān)鍵的抽風(fēng)散熱式散熱的電機，我們選用高轉(zhuǎn)速大功率的直流式電動機，此電動機轉(zhuǎn)速高能更好的較快機器內(nèi)部與外界的熱傳遞，增加了散熱的效率。 由于本設(shè)計選用的是高轉(zhuǎn)速的大功率抽風(fēng)式 直流 電機，而單片機最小控制系統(tǒng)為弱電 供電 ， 因此，對于電機的驅(qū)動，我們 采用 固態(tài)繼電器 來控制驅(qū)動強電 。 當(dāng)實時溫度高于設(shè)定上限值時， 處理器 發(fā)出散熱信號， 繼電器的常開開關(guān) 就會 閉合， 相當(dāng)于強電 路中開關(guān)閉合從而使 電機上電工作 ，進行 快速 散熱。 本散熱器 繼電器外圍電路 圖 如圖 34所示 。 圖 34 繼電器外圍電路 基于單片機的智能散熱器的設(shè)計與實現(xiàn) 11 溫度設(shè)定模塊 智能散熱器可以人為設(shè)定散熱的上限溫度，這 樣既可以減少持續(xù)散熱所帶來的資源浪費，并且降低了成本。因此，溫度設(shè)定模塊是不可忽視的。 本設(shè)計中溫度設(shè)定模塊使用應(yīng)用較廣的 獨立式 按鍵 。 可是 矩陣式鍵盤 的按鍵數(shù)量很多 ， 它 是為了 降低 I/O 口的占用率， 所以才將 鍵盤排列成矩陣 的 形式。在系統(tǒng)所 須要 的鍵 的 數(shù) 目很 多時， 才 可以采用矩陣鍵盤，但是本設(shè)計中只有四個按鍵，故采用獨立式鍵盤設(shè)計。 本散熱器 獨立式鍵盤 的 電路如圖 35 所示 。 圖 35 獨立式鍵盤電路 報警模塊 報警模塊在整個智能散熱器系統(tǒng)中是必不可少的，因為操作人員往往會忽視散熱器的工作狀況，但是一旦散熱器 的散熱出現(xiàn)狀況，輕則導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降、機器運行緩慢，重則燒毀元件，引發(fā)火災(zāi)對生命財產(chǎn)安全造成重大威脅。所以必須要有一個穩(wěn)定并且抗干擾能力強的報警模塊來保障機器安全。本設(shè)計中的報警模塊，會提示散熱器故障，危急情況下會自動切斷機器電源，以此來保證人員的安全。 報警部分通電 后 卻 不 會 發(fā)聲，只有當(dāng)散熱器啟動但 是實時的 溫度 值 不下降甚至持續(xù)升高 的情況下 ， 它 才會 發(fā)聲，提示操作人員應(yīng)當(dāng)關(guān)閉機器檢查故障。 本散熱器的 報警電路圖如圖 36 所示。 圖 36 報警電路 菏澤學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 如上圖所示，我們用單片機的 ， ， 首先設(shè)定一個臨界值，當(dāng)散熱器正常工作時，溫度持續(xù)下降，散熱器為正常狀態(tài)，綠色指示燈亮起。當(dāng)溫 度持續(xù)升高不下降時，紅色指示燈開始閃亮，綠色指示燈 隨即 熄滅。 緊 接著 PWM脈沖被單片機發(fā)向端口 ， 如果 溫度持續(xù)升高 不下降 ， PWM脈沖的占空比也 會變小 ， 以 使蜂鳴的頻率加劇， 聲音變大， 以此來提示操作人員散熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)立即斷電保護機器元件不受損壞。 4 智能散熱器的軟件設(shè)計與實現(xiàn) 編寫語言選擇 在目前單片機系統(tǒng)的設(shè)計中 , C 語言 程序 和匯編語言 程序應(yīng)用最廣 。 但是匯編語言使用 機器指令 ， 不是很符合人的思考習(xí)慣。 匯編具有程序執(zhí)行效率高的優(yōu)點，并且占用系統(tǒng)資源少?？梢浦残圆畹?缺點， 對不同的 處理器 會有 差別 。 但 C語言程序設(shè)計的結(jié)構(gòu)，具備匯編語言的功能，并在同一時間 照顧到了 很 多種高級語言 的 長處 ，所以更具有 可讀性 、 方便移植 ，可以直接控制硬件 ， 并 且 方便使用者增添和修正 ， 特別 符合人的思考習(xí)慣。 由于上述兩種語言的差異明顯 ， 因此，本散熱器 選用 C語言的編寫方法。 本智能散熱器的 軟件設(shè)計由主程序、 各個模塊 初始化程序、 溫度顯示程序、溫度鍵盤設(shè)定程序 和延時程序等組成。 主程序流程圖 整個程序的命脈就是 主程序流程圖， 結(jié)構(gòu)性個闡述了程序的運行過程。首先 接上電源，程序 會自動進入 初始化設(shè)置，然后 操作人員可以 在鍵盤上設(shè)定溫度上線， 若 他們 不進行設(shè)定，系統(tǒng) 則會 默認(rèn)最高溫度 設(shè)定值， 處理器會 進行實時溫度測量 傳送給 LCD， 顯示出來，若數(shù)值越線會開始 抽風(fēng)式散熱。 散熱器系統(tǒng)主程序調(diào)用 5個子程序， 分別是 處理 按鍵掃描程序、 LCD 顯示程序、 判斷溫度超限 程序 、 采集溫度 子 程序 和驅(qū)動電路 的 程序 。 其 液晶屏幕上 ， 顯示操作人員所設(shè)定的溫度上線值和實時溫度；通過 按鍵掃描程序， 系統(tǒng)會及時發(fā)現(xiàn)溫度上線值是否被改變，由此 實現(xiàn) 對 按鍵 的 識別、按鍵 的 輸入； DS18B20所 收集到的 現(xiàn)場溫度 數(shù)據(jù)會被 傳送 到指定的數(shù)組中 ， 讓控制中心 處理 ；判決程序 會決定是否應(yīng)啟用散熱器對機器進行散熱 。 若啟動散熱器首先要對繼電器輸出閉合信號，之后繼電器控制抽風(fēng)式電機的轉(zhuǎn)動。報警模塊程序會一直監(jiān)測溫度連續(xù)變化的情況，若溫度 升高越線后抽風(fēng)機未啟動，報警器響起；若溫度升高越線后抽風(fēng)機啟動，但此時溫度卻持續(xù)上升沒有下降趨勢，報警器報警。 整個 散熱器 設(shè)計的關(guān)鍵是對溫度進行測量的，然后通過單片機來處理測量數(shù)據(jù)。單片機能及時的處理數(shù)據(jù)，并且能精確的實現(xiàn)溫度的測量。在溫度測量中，各種信號對元基于單片機的智能散熱器的設(shè)計與實現(xiàn) 13 開始 關(guān)中斷、端口初始化 時鐘和報警燈初始化 定時器看門狗初始化 液晶、溫度傳感器初始化 恢復(fù)原有溫度設(shè)定值 開總中斷 溫度測量 溫度是否越線 啟動抽風(fēng)機 是否有鍵盤輸入 更新溫度上線 顯示溫度值 溫度是否下降 報警器報警 件的影響都將干擾到測溫的準(zhǔn)確性， 我們使用的 DS18B20能很好的克服各種干擾，準(zhǔn)確的測得外部環(huán)境溫度 。 智能 散熱 器 的主程序流程圖如圖 41所示 ， 初始化及顯示程序見附錄 A。 是 否 是 否 是 否 圖 41 主程序流程圖 當(dāng)智能散熱上電工作時，在完成各個模塊初始化之后就進行溫度的測量，與此同時單片機掃描獨立式鍵盤是否被按下， 若有鍵盤輸入則進入上限值溫度設(shè)定程序，溫度加菏澤學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 鍵每按一下溫度上限自動加 1，溫度減鍵每按一下溫度上限自動減 1， LCD 顯示屏可以顯示上限溫度的變化和實時溫度的測量值，待操作人員修改上 限溫度完畢后，最后按下溫度確認(rèn)鍵即可。 本設(shè) 計 主程序見 附錄 B。 按鍵軟件設(shè)計 智能散熱器的溫度上限值是能夠進行調(diào)節(jié)的，能夠更好地適應(yīng)市場的要求。 本設(shè)計一共有 4 個按鍵， 在按鍵當(dāng)中，有與設(shè)定、溫 度增鍵、溫度減鍵與確認(rèn)鍵相對應(yīng)的按鍵 。當(dāng) 散熱器的最高上限值需要變動時 ， 需要操作人員進行溫度上限數(shù)值設(shè)置，按下溫度調(diào)節(jié)設(shè)定鍵，則 上線溫度進入設(shè)定狀態(tài)，再按下溫度增或溫度減鍵 從而 進行溫度上限值的修改，最后按下確認(rèn)鍵完成上限溫度設(shè)定。 本散熱器的 按鍵軟件設(shè)計流程圖如 圖 42所示，溫度上限設(shè)定子程序見 附錄 C