【正文】 t the design of this system is correct and feasible. Key Words： radiator。當(dāng)溫度下降到一定數(shù)值后，風(fēng)扇停止工作 。 本設(shè)計(jì) 在深入探討 散熱問題 的基礎(chǔ)上 ，設(shè)計(jì)出 了 一套基于單片機(jī)控制的智能散熱 器 ，綜合了成本和性能等相關(guān)因素，采用 Atmel 公司的 AT89C52 單片機(jī)為 核心 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 基于單片機(jī)的智能散熱器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 ＿ 專業(yè)名稱 ＿ 指導(dǎo)教師 ＿ 年 月 日 II 基于 AT89C52 單片機(jī)的智能散熱器的設(shè)計(jì) 摘 要 :散熱器在生活中的應(yīng)用很廣泛， 例如筆記本電腦會(huì)因?yàn)樯岵涣级霈F(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。單片機(jī)具有集成度高、體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、智能儀器儀表、網(wǎng)絡(luò)通信、家用電器等領(lǐng)域?？刂破骷?溫度傳感器 DS18B20 發(fā)送指令，進(jìn)行溫度信號(hào)的采集與處理，并通過液晶顯示器顯示出來，與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的溫度參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值后，單片機(jī)會(huì)驅(qū) 動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行散熱處理。通過按鍵對(duì)溫度參考值進(jìn)行設(shè)定，利用記憶芯片EEPROM 對(duì)設(shè)定值進(jìn)行保存，實(shí)現(xiàn)溫度智能控制最后系統(tǒng) 在 Protues 下仿真運(yùn)行，驗(yàn)證此系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確可行 。 SCM。 那就 更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。而目前市場(chǎng)上僅僅有的是單開關(guān)式的散熱器，且操作不方便，經(jīng)常開關(guān)，還沒有根據(jù)溫度變化來進(jìn)行控制的智能散熱底座。 散熱原理和方式 散熱，其實(shí)就是一個(gè)熱量傳遞過程 通過 傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等幾種方式。目前很多筆記本電腦采用鋁鎂合金的 外殼，對(duì)散熱也起到了一定的作用。筆記本電腦在設(shè)計(jì)的時(shí)候也考慮到散熱問題，往往會(huì)用墊腳將機(jī)身抬高，但是在溫度過高的時(shí)候，就顯得比較勉強(qiáng)。將塑料或金屬制成的散熱底座放在筆記本的底部，抬高筆記本以 3 促進(jìn)空氣流通 和熱量輻射，可以達(dá)到散熱效果。這種風(fēng)冷散熱方式包括吸風(fēng)和吹風(fēng)兩種。 理論上說，開放環(huán)境中，紊流的換熱效率比層流大，但是筆記本底部和散熱底座實(shí)際組成了一個(gè)封閉空間，所以一般吸風(fēng)散熱方式更符合風(fēng)流設(shè)計(jì)規(guī)范。 整體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用溫度傳感器 DS18B20 檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī) AT89C52 進(jìn)行處理，在 LCD 上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值 (檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境溫度為整數(shù)）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： AT89C52 時(shí)鐘 振蕩 電路 復(fù)位電路 溫度 采集電路 電源電路 LCD 液晶 顯示 按鍵電路 直流電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 串口通信部分 4 圖 1 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 框圖 方案論證 為了 實(shí)現(xiàn) 智能 溫度控制， 須要電機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速，就要 選擇 比較穩(wěn)定可靠的電機(jī)變速控制部件。但因熱敏電阻 隨溫度變化而變化， 會(huì)產(chǎn)生輸出電壓的微弱變化 。 方案三：采用數(shù)字式 集成溫度傳感器 DS18B20 作為溫度檢測(cè)的核心元件，由其檢測(cè)并 直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)讓 單片機(jī)進(jìn)行處理。故不適合 選 該方案 。并且 LM35 對(duì)溫度變化產(chǎn)生的 電壓變化較小，系統(tǒng)易受干擾。 對(duì)于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 的高度集成化， 使 外接放大轉(zhuǎn)化等電路的誤差因數(shù) 大大降低，溫度誤差變得很小，并且其檢測(cè)溫度的原理與熱敏電阻檢測(cè)的原理有著本質(zhì)的不同， 其溫度分辨力 會(huì) 極高。 控制 器 的選擇 在本設(shè)計(jì)中采用 AT89C52 單片機(jī)作為控制核心，通過軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其 I/O 口輸出控制信號(hào)。 溫度顯示器件的選擇 方案一：應(yīng)用動(dòng)態(tài)掃描的方式，采用 LED 共陰極數(shù)碼管顯示溫度。 對(duì)于方案一，該方案 成本、功耗低， 溫度顯示程 序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，因而得到 廣泛應(yīng)用。 對(duì)于方案二，液晶顯示具有 顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn) 。 方案一：采用直流電機(jī)加模擬電路，通過電位器調(diào)節(jié)電機(jī)兩端電壓進(jìn) 行控制。此方案的優(yōu)點(diǎn) ： 電路簡(jiǎn)單，通過一個(gè)電位器 實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電機(jī)速度 ，但三極管工作在放大區(qū)時(shí)電機(jī)回路上 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降和很多 熱量，效率很低。 PWM 控制是利用微處理器 的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制 。但 步進(jìn)電機(jī)適用于精確控制，本電路不需要非常精確。 方案三：采 用三級(jí)管 直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，電路使三級(jí)管工作在飽和或 截止區(qū) 處于很低的功耗狀態(tài)，發(fā)揮簡(jiǎn)單的開關(guān)作用來控制電機(jī)兩端電流 的通斷，從而達(dá)到控制電機(jī)的目的。 因此，本設(shè)計(jì)采用方案三。輔助元件包括電阻 、 電容、晶振、電源、按鍵等。 它具有低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、 微型化、 易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)， 適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 單片機(jī) AT89C52 AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央 處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。其將通用的微處理器和Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 主要功能特性： 8k 可反復(fù)擦寫 (1000次） Flash ROM 256x8bit 內(nèi)部 RAM 時(shí)鐘頻率 024MHz 可編程 UART 串行通道 共 6個(gè)中斷源 3 級(jí)加密位 軟件設(shè)置睡眠和 喚醒功能 8 圖 3 AT89C52 芯片 引腳 圖 風(fēng)扇 直流電機(jī) （ 1） 三極管簡(jiǎn)介 三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型 晶體管 ， 晶體三極管 ， 是一種電流控制的半導(dǎo)體器件 。 三極管分類： 按材質(zhì)分 ： 硅管、鍺管 。按功能分 ： 開關(guān)管、功率管、 達(dá)林頓管 、光敏管等 。 按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管 。 在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的 PN 結(jié)，組成一個(gè) PNP（或NPN）結(jié)構(gòu)。 （ 2） 直流電機(jī)簡(jiǎn)介 9 輸出或輸入為直流電 能 的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它 能夠 實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的 電機(jī) 。 定子和轉(zhuǎn)子 兩大部分 構(gòu)成了 直流電機(jī)。隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、性能、自動(dòng)化程度、功能以及功耗、價(jià)格問題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。 MAX232 介紹 MAX232 產(chǎn)品是由美國(guó) Maxim公司推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片，該器件包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平，該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5TTL/CMOS 電平，每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F 電平，有從貼片到直插等不同的封裝類。該系列芯片技術(shù)成熟，所需的外圍器件少，性價(jià)比高，運(yùn)用的非常廣泛。 LCD1602 主要參數(shù)如下 ： 1 驅(qū)動(dòng)芯片 KS0066（兼容HD44780） 2 背光 黃光 / 藍(lán)光 3 字色 黑色 / 白色 4 字庫(kù) ASCII 碼字庫(kù)（英文，數(shù)字，基本符號(hào)） 5 類型 STN 6 液晶模塊尺寸 (mm) 80 * 36 * 各部分電路設(shè)計(jì) 復(fù)位與晶振電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 單片機(jī)本身 和 外部擴(kuò)展 I/O 接口電路都 需要復(fù)位，因此需要一個(gè) 包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)中 開關(guān)復(fù)位與晶振電路如下圖所示，當(dāng)按下按鍵開關(guān) S1 時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位一次。 1 INPUT 電源輸入端，最大可達(dá) 35V 2 GROUND電源地 3 OUTPUT +5V 輸出端 11 圖 5 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 獨(dú)立鍵盤連接電路 鍵盤包 含 1 個(gè)獨(dú)立按鍵 S1， 一端接地 ，另 一端與單片機(jī)的 口相連 ，當(dāng)按下任一鍵時(shí)， 口讀取低電平有效并產(chǎn)生中斷。將 1 個(gè)或 多個(gè)DS18B20 信號(hào)線與單片機(jī) 1 位 I/O 線相連， 就可 實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè) 。 12 圖 7 溫度采集電路 LCD 顯示電路 LCD 液晶顯示模塊與單片機(jī)的接口有模擬工作時(shí)序和總線形式兩種。 其基本操作時(shí)序： 1 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RWH， E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài)字 2 寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出：無 3 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H,E=H 輸出： D0~D7=數(shù)據(jù) 4 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 LCD 顯示電路 電路連接如圖 8： 串口通信 13 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。采用三線制連接串口， 即和 計(jì)算機(jī)的 9 針串口中的 3 根線 連接，分別是 ：第 5腳的 GND、第 2腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。對(duì)于電路的保護(hù)采用二極管續(xù)流方式并聯(lián)在電機(jī)兩端。在三端穩(wěn)壓管的輸入輸出端與地之間連接大容量的濾波電容，使濾掉紋波的效果更好，輸出 更穩(wěn)定 的直流電壓。 圖 11 電源 芯片 連接電路 Vin VoutGNDVR 78051000uFC410uFC51uFC6C7C8VCCVCCVCCVCCVCCVCCDS1LED0電源電路220V AC12V12V 12V470uF 15 圖 12 電源電 路原理圖 軟件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)好 后，加上軟件部分 整個(gè)系統(tǒng) 才能 得以運(yùn)行。 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) .1 總 程序流程圖 圖 13 總 程序流程圖 16 溫度采集子程序流程圖 圖 14 溫度采集 子程序流程圖 系統(tǒng) 仿真 用 Keil C51 編寫程序 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司開發(fā)的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言的軟 17 件開發(fā)系統(tǒng)， 與單片機(jī)匯編語言相比， C 語言 語句簡(jiǎn)單靈活， 編寫的函數(shù)模塊可移植性強(qiáng)，因而易學(xué)易用，效率高。 Keil C51 軟件 不僅 提供 了 豐富的庫(kù)函數(shù) ，而且它 強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具為程序編輯調(diào)試帶來便利， 在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。 系統(tǒng)軟件 調(diào)試 用 KEIL 編譯器編程調(diào)試 ， 初步調(diào)試的程序一般 按照以下方法調(diào)試： 1 單步：一次只執(zhí)行一條指令，在每步執(zhí)行后，返回監(jiān)控調(diào)試程序。 3 點(diǎn)運(yùn)行：可任意設(shè)置斷點(diǎn)，當(dāng)程序執(zhí)行到此時(shí) 控制返回到監(jiān)控調(diào)試程序。 5 查和修改寄存器的內(nèi)容。 PROTEUS 軟件簡(jiǎn)介 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片 機(jī) 與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編 18 譯器 。然后在PROTEUS 中設(shè)計(jì)出相應(yīng)的硬件電路，最后將程序裝載到單片機(jī)中，通過 PROTEUS仿真，看程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)想的功能。 該設(shè)計(jì)需要 硬件 和 軟件設(shè) 計(jì) ，利 用傳感器、直流電機(jī)和單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 軟件 設(shè)計(jì)對(duì)我而言很難 ，編程 遇到了很多問題，后來 通過看書 、上網(wǎng) 、請(qǐng)教老師等 才 逐步完成了 C語言 編程， 所以在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多。 由于溫度監(jiān)控是一個(gè)實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)的課題，要使其產(chǎn)品化，能夠經(jīng)受住實(shí)際應(yīng)用的嚴(yán)格考驗(yàn)，還需要很多細(xì)致的改進(jìn) 和深入的改進(jìn) 。從開始加入這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)到現(xiàn)在項(xiàng)目的完成，我們真正經(jīng)歷了一次自己參與并設(shè)計(jì)的過程。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定會(huì)為我們?cè)诓痪玫膶硖ど瞎ぷ鲘徫淮蛳铝肆己玫膶?shí)踐基礎(chǔ)。這個(gè)學(xué)習(xí)