智能电脑散热系统教材

1、西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 1 前言 现代生活，电脑已经成为人们生活中不可缺少的一部分。无论笔记本电脑还是台式 电脑，人们在选择的时候都会考虑到它的散热性能，一个好的散热系统能够保证电脑的 高速正常运行，给 CPU 足够的空间进行高负载的活动，才能享受计算机技术给我们生 活带来的无穷魅力，可见一个好的散热系统，对电脑而言是多么的重要。但是，计算机 部件中大量使用的是集成电路，而众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致 系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自 计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸

2、收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发 热部件表面接触， 吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处， 比如机箱内的空气中， 然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。 说到计算机的散热器，我们最常接触的就是 CPU 的散热器。散热器通常分为主动 散热和被动散热两种； 前者以风冷散热器较为常见， 而后者多为散热片。 细分散热方式， 又可分为风冷，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。其中，液冷 半导体制冷及压缩 机制冷要么技术不成熟，要求高，能耗大；要么体积受限，价格昂贵。 风冷散热器作为区别于水冷散热器的一个主流产品类别，不断的引领着整个 IT 散 热

3、市场的前进和创新因此，风冷是最常见，性价比最高的散热方式，我们设计的 “智能 电脑散热系统 ”就是利用温度传感器实现对外界温度的感知， 再利用单片机 编程控制风 扇的转速，从而实现温度的自动调节，以达到散热目的。正是因为融合了温度传感器技 术和单片机技术，使得本作品兼智能化和自动化于一体。而温控调速技术的优点在于其 能有效地提高散热器的的工作效率，节约能源，性价比高，适用范围广泛。且本设计比 较人性化，由于不同的电脑的散热能力不同，对于散热能力很差的电脑而言，只凭借温 控可能无法实现正常降温，就需要人为控制来调节适合电脑的散热，因此我们增加了手 控模式。 本设计中增加了实时温度显示，让我们随时

4、看着 CPU 的具体温度，从而消除忧虑， 并且，在这基础之上，还增加了高温报警功能，避免你的电脑因为温度过高烧毁一些部 件甚至是 CPU。因此，我们的设计更加人性化，更加舒适。 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 2 总体方案设计 2.1 设计内容 根据对环境温度的测量控制小风扇的转速，并用数码管显示当前温度数值，温度 升高风扇转速提高，温度降低风扇转速下降。同时配备按键实现控制风扇的启、停，温 控模式、手控模式、手控档位加，手控档位减，另外还要实现温度过高自动报警，以及 按键按下时发声，提醒操作成功。 2.2 方案比较 方案一：选用热敏电阻作为感测温度的核心元件，通过运算放大器放大由

5、于温 度变化引起热敏电阻电阻的变化、进而导至的输出电压变化的微弱电压变化信号，再用 AD 转换芯片 ADC0809 将模拟信号转化为数字信号输入 STC89C52RC 单片机处理。采 用液晶显示屏 LCD显示温度，电机采用数模转换芯片 AD0832控制，由单片机根据当前 温度值送出相应数字量到 AD0832，由 AD0832产生模拟信号产生 PWM波，控制直流电机 转速。如图 2.1 图 2.1 系统总体框图 方案二：采用数字式集成温度传感器 DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输 出数字温度信号输入 STC89C52RC 单片机处理，采用四位共阳数码管显示温度，采用 动态扫描显示方式，

6、 并且采用对单片机编程输出 PWM调制波形经 ULN2003驱动后直接控 制电机转速。如图 2.2 第2页 图 2.2 系统总体框图 2.3 方案论证 方案一： 此方案能够实现设计的功能，采用热敏电阻有价格便宜、元件易购的优 点，但热敏电阻对温度的细微变化不敏感，在信号采集、放大、转换过程中还会产生失 真和误差，并且由于热敏电阻的 R-T 关系的非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大 误差，虽然可以通过一定电路予以纠正，但不仅将使电路复杂稳定性降低，而且在人体 所处温度环境温度变化中难以检测到小的温度变化。液晶体显示屏具有显示字符优美， 不但能显示数字还能显示字符甚至图形的优点。但是液晶显示模

7、块价格昂贵，驱动程序 复杂。虽然用 DA转化芯片产生 PWM调制波能够实现，但是 D/A 转换芯片价格较高，与 其温控状态下单片机直接编程相比性价比不高。 方案二：本方案也能正常实现设计的功能，并且由于数字式集成温度传感器 DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，温度误差很小， 并且由于其感测温度的原理与上述方案的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极 高。温度值在器件内部转换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该传感器 采用先进的单总线技术，与单片机的接口变的非常简洁，抗干扰能力强。LED数码管显 示，成本低廉，显示温度明确醒目，在夜间也能看见，功耗极低，

8、显示驱动程序的编写 也相对简单，这种显示方式得到广泛应用。 第3页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 2.4 方案选择 通过上面两种方案的论证比较，中和性价比和复杂度，我们选择第二种方案 第4页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3. 单元模块电路简介与设计 3.1 本系统部分器件介绍 3.1.1 DS18B20 温度传感器简介 DS18B20 单线数字温度传感器是 Dallas 半导体公司开发的世界上第一片支持 “一 线总线”接口的温度传感器。它具有 3 引脚 TO92 小体积封装形式。温度测量范围为 -55 +125，可编程为 9 位 12 位A/D 转换精度，测温分辨

9、率可达 0.0625 。 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出。 工作电压支持 3V 5.5V 的电压范 围，既可在远端引入， 也可采用寄生电源方式产生。 DS18B20 还支持“一线总线” 接口， 多个DS18B20可以并联到 3 根或2 根线上， CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通 信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。它还有存储用户定义报 警温度等功能。 DS18B20 内部结构及管脚图： DS18B20 内部结构如图3.1所示，主要由 4 部分组成： 64 位ROM、温度传感器、非 挥发的温度报警触发器 TH 和TL、配置寄存器。其管脚排

10、列如图 3.2所示， DQ 为数字信 号端， GND为 电源地， VDD 为电源输入端。 图3.1 DS18B20 内部结构 第5页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 图3.2 DS18B20 外形及管脚 3.1.2 STC89C52RC单片机简介 STC89C52RC是 一种带 4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（ FPERO）M256B片内 RAM 的低电压，高性能 CMOS8位 微处理器。该器件采用 ATMEL高 密度非易失存储器制造技术 制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位CPU 和闪烁 存储器组合在单个芯片中， STC 的STC89

11、C52RC是 一种高效微控制器，为很多嵌入式控 制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 STC89C52R单C片机管脚如图 3.3 所示: 图3.3 STC89C52RC单片机管脚 各管脚功能： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当P1 口 的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以 被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行 校验时， P0输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 第6页 西华大学电气信息学院

12、智能化电子系统设计报告 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输 出4TTL门电流。 P1 口管脚写入1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉 为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编 程和校验时， P1 口 作为第八位地接 收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因 此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口 当用于

13、外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八 位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读 写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地 址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电 流。当P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外 部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口。 3.1.3 U

14、LN2003 芯片简介 ULN2003是大电流驱动阵列 , 多用于单片机、智能仪表、 PLC、数字量输出卡等控制 电路中。可直接驱动继电器等负载。 输入 5VTTL电平，输出可达 500mA/50V。 ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列 , 由七个硅 NPN达林顿管组成。 该电路的特点如下 : ULN2003的每一对达林顿都串联一个 2.7K 的基极电阻 ,在 5V 的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS电路 直接相连 , 可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品 ,具有电流增益高、 工作电压高、 温度范围宽、带负载能力强

15、等特点 , 适应于各类要求高速大功率驱动的系统其管脚图如 图 3.4 图 3.4 ULN2003 芯片引脚图 第7页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3.2 单元模块电路设计 3.2.1 电源电路 电源电路主要是为系统提供电源，在本设计中，为了使电路简单，我们直接用 USB 接口提供 5V直流电源为电路供电。下图中的第 2 个图是电源指示灯电路，指示是否给 图 3.5 电源电路图 3.2.2 单片机主芯片电路 芯片 STC89C52RC是带 2K 字节快闪存储器的 8位单片机。P0-P3口都是并行 I/O 口， 都可用于数据的输入和输出。其中 P1 的 P1.4,P1.5，P1.6

16、，P1.7 口用于 LED 显示的位选 控制；P1.2高温报警；P1.3用于控制直流电机的转速。 P2口用于 LED 数码管的段选信号 输出， P3.4 用于 DS18B20 温度检测值的输入，而 P0.0-P0.4用于按键的输入检测，同时 P0 口加上拉电阻。电路如图 3.6 图 3.6 单片机芯片 STC89C52的电路图 第8页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3.2.3 时钟电路 单片机的晶振电路，即时钟电路。单片机的工作流程，就是在系统时钟的作用下， 一条一条地执行存储器中的程序。单片机的时钟电路由外接的一只晶振和两只起振电容， 以及单片机内部的时钟电路组成，晶振的频率越

17、高，单片机处理数据的速度越快，系统 功耗也会相应增加， 稳定性也会下降。 单片机系统常用的晶振频率有 6MHz、110592MH、z 12MHz、本系统采用 110592MHz晶振，电容选 30pF，电路如图 3.7 。 3.2.4 复位电路 系统刚上电时，单片机内部的程序还没有开始执行，需要一段准备时间，也就是复 位时间。一个稳定的单片机系统必须设计复位电路。当程序跑飞或死机时，也需要进行 系统复位。复位电路有很多种，有上电复位，手动复位等，电路如图 3.8 。 3.2.5 显示电路 LED采用共阳极数码管，利用单片机的 I/O 口驱动 LED 数码管的亮灭。设计中为了 简化电路，直接用 P

18、1.5-P1.7四位来作为数码管的片选信号， P2 口来作为其段码控制 LED 数值显示。其电路如图 3.9 第9页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 21 3ieW 9 2ieW 8 1ieW 6 2MWP G a LED1 4LED-SM-1 7 11 101 2 4 0 100 3.9 显示模块电路图 3.2.6 温度检测电路 设计中利用 DS18B20 作为温度检测， 并且它能自动将温度信号转换成数字信号输入 给单片机的 P3.4 口，检测灵敏，速度较快。模块电路如图 3.10 VCC 3.2.7 按键控制电路 设计中利用五个按键控制，系统的启、停，模式选择，以及手控模式下的

19、风扇转速 增减（默认为温控模式） ，分别通过单片机 I/O 口的 P0.0-P0.4 输入，并且 P0口加上拉 电阻。电路如图 3.11 第 10 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 K1 R P1 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 P0 7 V CC P0 0 P0 0 K2 K EY 4 K EY 4 P0 4 K EY 4 10 k X 8 图 3.11 按键控制电路 3.2.8 报警及电机电路 高温报警和按键发声采用同一电路，通过单片机的 此部分，而电机的控制则由单片机 路如图 3.12 P1.2 输出信号经 ULN2003后控制 P1.3 输出调

20、制后的波形经 ULN2003后驱动电机。电 D4 LED3 R40 100 VCC CS2 1 PWM1 2 3 4 5 6 7 8 IN1 OUT1 IN2 OUT2 IN3 OUT3 IN4 OUT4 IN5 OUT5 IN6 OUT6 IN7 OUT7 COM DIODE ULN2003 16 15 14 13 12 11 10 9 IC1 VCC 图 3.12 报警及电机电路 M MOTOR SERVO 3.3 模块联接总电路 根据以上各个部分的介绍，最后联接成整体，实现从 DS18B20中采集温度，将温度 值一数字信号送入单片机中经过处理后控制显示以及风扇转速，随着温度的变化，显示

21、和电机的转速也会发生变化，并且进入手控模式后，通过按键也可以人为控制转速，其 联接总图如 3.13 ： 第 11 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 VCC VCC VCC J2 1 K GN VC 2 EY3 D1 +15V 2 CO 1304 VCC +15V 3 C11 C14 C9 C13 F/1V6 47uF/2V5104 电源输 VC 012 000 PPP VCC C5C2 C1 161041150uF1604 C1+V+C C2+ C1 - C2 -5C4 104 IC7 STC21C5A60S2 J12 P0 VCC 01 VCACA C 1 2 3 4 5 6

22、7 8 90 1 J14 2 1 DS1b820 R39 5R.31T9K0 R 1k 5 RXD9 DB9 T1in TTL RS23 ou T TTL RS23 R2ou R2i R1ou T2in IC1 MAX232 T1out R1 T2out 14 13 7 PWM1 4 PWM2 5 Wei1 6 Wei3 8 RST9 RXD10 TXD11 CS012 CS113 T0 14 T1 15 WR16 P3.717 ADC0 1 ADC1 2 0pF X1C 0pF 3C16 C173 J11 P1 P P P P P P J15 P2 P3 P1./0ADC/C0LCK2 P0

23、.0 P1./1ADC1 P0.1 P1./2ADC/E2CI/RXDP20.2 P1./3ADC/C3CP0/TXPD0.23 P1./4ADC/C4CP1/SSP0. P1./5ADC/M5OSI P1./6ADC/M6ISO P1./7ADC/S7CLK RESET/P4.7 P3./0RXD P3./1TXD P3./2INT0 P3./3INT1 P3./4T0/CLK0 P3./5T1/CLK1 P3./6WR P3./7RD X2 X1 39 P0 38 P01 34 P05 P0.5 33 P06 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5

24、P2.6 P2.7 32 P07 21 P20 22 P21 23 P2 24 P23 25 P24 26 P25 27 P26 28 P27 2 M W P EX_LVD/P4.6 VCC 30 ALE/P4 8 CCRP1 X1k0 VC P0P01P20P03P045P0P06P07 29 NA/P4.4 44444 1 E2 E 3 E4 E 5 E K KK K K KK K K K 0 01 20 03 04 P P P P P 图 3.13 系统联接总电路图 1 G 2 G 3 G 4 G abcdefpdg 2 1 9 8 6 LED1 4LED-SM-1 1 7 4 2 10

25、 5 P20 R41 3 P21 P22 100 CS2 1 PWM1 2 U3 BELL D4 LED3 IC1 IN1 IN2 OUT1 OUT2 16 15 R40 VCC 4 567 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 OUT3 13 OUT4 OOUUTT45 12 11 OUT6 1110 OUT7 E9 COMDIOD ULN2030 第 12 页 M MOTOR SERVO 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 4. 软件设计 4.1 程序设计原理及所用工具 本设计采用刚刚学过的 51 单片机汇编语言进行编程，采用模块化思想，即将其分 为很多个模块，有 DS18B20

26、部分，显示部分， PWM调制部分，温度比较及高温报警部分， 按键控制部分， 编程所用的软件是 Keil2 ，下载程序用到了 STC_ISP_V481软件，程序调 试时仿真用到 Proteus 7.0 。 4.2 主程序设计 主程序中主要完成将各模块程序联接起来，并且不断循环进行，达到连续工作，并 且会进行状态查询，当开启后才能执行程序，否则不断待机查询，最后进行是否关闭查 询，若没有关闭，正常执行，若关闭则进入待机查询开启键状态。流程框图见图 4.1 4.3 各模块子程序设计 4.3.1 DS18B20 复位与检测子程序 在本子程序中首先进行 度,其代码如下： DS18B20 的复位并查询是否

27、准备好，然后写入控制，读出温 RESET: SETB DATA_LINE NOP CLR DATA_LINE MOV R0,#64H MOV R1,#03H RESET1: DJNZ R0,$ MOV R0,#64H DJNZ R1,RESET1 SETB DATA_LINE NOP MOV R0,#25H 第 13 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 RESET2: JNB DATA_LINE,RESET3 DJNZ R0,RESET2 JMP RESET4 RESET3: SETB FLAG1 JMP RESET5 RESET4: CLR FLAG1 JMP RESET6 RE

28、SET5: MOV R0,#064H DJNZ R0,$ RESET6: SETB DATA_LINE RET 本代码的过程是， 首先由单片机向其输入大约 600us的低电平信号，为了让 DS18B20 复位，然后将总线拉高就是等待它的反应，若存在并且准备就绪就会给单片机回复一个 高电平，当我们查询到高电平后，就将标志位置高，表明其存在并准备好，查询不到高 电平，则代表 DS18B20 存在故障，则标志位清零。通过这个子程序，可以准确的判断 DS18B20 的状态，有利于系统的正常运行。 而从 DS18B20 中读取温度的程序如下： READ: MOV R4,#4 MOV R1,#30H RE

29、00: MOV R2,#8 RE01: CLR C SETB DATA_LINE NOP NOP CLR DATA_LINE NOP NOP NOP SETB DATA_LINE MOV R3,#09 ; DJNZ R3,$ MOV C,DATA_LINE MOV R3,#23 DJNZ R3,$ ; 将温度高位和低位从 DS18B20中读出 存入 30H、 31H、32H、33H 读前总线保持为低 开始读总线释放 延时 18 微妙 从 DS18B20总线读得一个 BIT 等待 46 微妙 第 14 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 RRC A ; 把读得的位值环移给 A DJN

30、Z R2,RE01 ; 读下一个 BIT MOV R1,A INC R1 DJNZ R4,RE00 RET 通过这个程序我们可以看出，在 DS18B20 准备就绪并且应答单片机后，就可以进行 读取温度的操作。将读取的数据放入单片机的数据储存器的 4 个储存单元。从程序中可 以看出， DS18B20 是采用串行通信方式， 只能进行位操作， 通过将读取来的信息在累加 器中进行带标志位移位操作，可以将串行变并行，完成读取后的温度信息是以字节的形 式存在，方便后续的调用和处理。 4.3.2 显示子程序 将温度读出转换后的温度数据分别存在 70H-73H 中，在本子程序中将其读出从 P2 口输出控制数码

31、管显示。 将读取来的温度数据进行 BCD 码转换的代码如下： CONVTEMP: MOV A,TEMPH ; 判温度是否零下 ANL A,#80H JZ TEMPC1 ; 温度零上转 CLR C MOV A,TEMPL ; 二进制数求补（双字节） CPL A ; 取反加 1 ADD A,#01H MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH CPL A ADDC A,#00H MOV TEMPH,A ;TEMPHC HI =符号位 MOV TEMPHC,#0BH SJMP TEMPC11 TEMPC1: MOV TEMPHC,#0AH TEMPC11: MOV A,TEMPHC SWAP A

32、 第 15 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 MOV TEMPHC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0FH ; 乘 0.0625 MOV DPTR,#TEMPDOTTAB MOVC A,A+DPTR MOV TEMPLC,A ;TEMPLC LOW= 小数部分 BCD MOV A,TEMPL ANL A,#0F0H SWAP A MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TEMPL MOV TEMP_ZH,A LCALL HEX2BCD1 MOV TEMPL,A ANL A,#0F0H SWAP A ORL A,TE

33、MPHC MOV TEMPHC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TEMPLC MOV TEMPLC,A MOV A,R7 JZ TEMPC12 ANL A,#0FH SWAP A MOV R7,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH 整数部分 组合后的值存入 TEMP_ZH ;TEMPHC LOW = ;TEMPLC HI = ;TEMPHC HI = 十位数 BCD 个位数 BCD 百位数 BCD 第 16 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 指向显示数据首址 扫描控制字初值 扫描字放入 A 取显示数据到 A 取段码表地址

34、查显示数据对应段码 段码放入 P2 口 小数点处理 显示 2MS ORL A,R7 MOV TEMPHC,A TEMPC12: RET TEMPDOTTAB: DB 00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H DB 07H,08H,09H HEX2BCD1: MOV B,#064H DIV AB MOV R7,A MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB SWAP A ORL A,B RET BCD 码的转换是温度数据进入单片机后最重要的过程，之后的显示和 PWM 调制过 程都要用到转换后的数据，如果本部分代码有误，整个系统都将无法运行。从程序中可 以看出，首先是判断温度

35、是否零下，因为涉及到符号位的取值，如果没有这一步在后面 的单字节的 BCD码转换过程中就不能读取出符号信息。 当把温度数据转换成 BCD 码后， 需提取出各位的值，将一个两位或者三位数分解成由百位，十位，各位构成的好处是有 利于后面动态扫描显示的段码值查表。 显示部分代码如下： DISP1: MOV R1,#70H MOV R5,#80H PLAY: MOV P2, #0FFH MOV A,R5 MOV P1, A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV A, R5 JNB ACC.6,LOOP5 CLR P2.7 LOOP5: LC

36、ALL DL_MS 第 17 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 INC R1 指向下一个地址 MOV A,R5 放回 R5 内 JB ACC.3,ENDOUT ;ACC.3=1 时一次显示结束 中数据循环右移 放入 R5 中 跳回 PLAY 循环 一次显示结束， P1 口复位 口复位 RR A ;A MOV R5,A ; AJMP PLAY ; ENDOUT: MOV P1,#00H MOV P2,#0FFH ;P2 RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH,0C7H,89H DL_MS:

37、 MOV R6,#25 DL1: DL2: MOV R7,#100 DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET 通过转换后的数据存在 70H-73H 中，将其读出再通过查表，获得段码值，然后通过 单片机的 P2口送出控制 LED 显示，而位选信号通过 P1口送出，本程序中为了简便， 使用了移位循环显示，并且带有小数点的显示。 4.3.4 按键扫描子程序 本子程序是进行控制模式选择按键查询，并且进入手控模式时的档位调节查询，并 且伴有按键发声，按键扫描子程序代码： KEYSCAN1: JB K1,KEYSCAN1 LCALL BEEP_BL0 RET KEYSCAN2: JB K4,

38、KEYSCAN2_OUT CPL FLAG2 LCALL BEEP_BL KEYSCAN2_OUT: RET KEYSCAN4: 第 18 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 JB FLAG2,KEY1 AJMP KEYSCAN4_OUT KEY1: JB K3,KEY2 LCALL BEEP_BL MOV A,ZS_MR ADD A, #5 MOV ZS_MR,A AJMP KEYSCAN4_OUT KEY2: JB K5,KEYSCAN4_OUT LCALL BEEP_BL MOV A,ZS_MR SUBB A, #5 MOV ZS_MR,A AJMP KEYSCAN4_OUT

39、 KEYSCAN4_OUT: RET KEYSCAN3: JB K2,KEYSCAN3_OUT LCALL BEEP_BL0 LCALL KEYSCAN1 KEYSCAN3_OUT: RET 本代码中包含启动关闭按键， 当供电后， 单片机进入查询待机状态， 只有在 K1 键按 下后，才能够执行主程序，而 K2 键用于关闭系统，当其按下后，调用按键发声程序， 转入查询 K1 待机状态。而 K4 键是模式选择键，本设计精巧之一就有模式选择时，设 定了标准位，可以通过查询标志位便能够确认模式，从而进行不同的 PWM 调制，默认 模式为温控模式标志位为低， 当按下 K4 便进入手控模式， 同时标志位置

40、高， 只有在 K4 按下后， K3，K5 按键才有效，分别为档位加和档位减，并且按键按下都会调用发声程 序，并且二极管会发光，提醒操作成功。 第 19 页 第 20 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 5 系统调试 5.1 硬件调试 在完成电路图的仿真之后，进入了实物设计，实物设计主要是对自己所设计的电 路图进去焊接，用到自己电路图上的所用器件，如果实在没有的，可以用功能相似的器 件来代替。在完成第一部分的焊接后，要对一些部件进行电压的测量，第一部分的焊接 主要焊接电阻，电源， USB接口，发光二极管等，焊接完成后，我们接上 USB接口，发 现电路板上的 USB接口处的发光二极管不

41、亮，开始并不明确问题所在，之后我们使用万 用表对 USP接口，稳压二极管， 电源进行电压的测量， 最后我们发现时总控制开关安反， 最后我们只好将按键取下重新安装，然后再加电测量测量出来的电压值均在 +5.00V 左 右，并且发光二极管发亮，说明之后焊接的电路正确，之前存在问题。 之后我们断开电源再将电路素所需要的芯片的连接板和电容等器件焊接到电路 板上，焊接时必须注意芯片和电容的正负极，例如电容的正负极判断为“长正短负” ， 就是电容所接的长的那根导线接正极，短的那根接负极。在焊接完成之后，我们再次接 通电源和 USP接口的电源，按下开关电源， USB接口处的发光二极管再次发亮，此时再 次用万

42、用表对电路板的电源，稳压二极管， USB接口及其各个芯片和单片机进行电压的 测量，测量出来的全部都在 +5.00V，说明电路正确，此时我们将所用的芯片包括单片机 接上电路板，然后开启电源，将程序载入单片机运行整个电路，我们发现LED数码管显 示存在问题，主要是第二位位选可能存在问题， 并且显示较暗， 后来我们总结发现是 LED 直接由单片机接出负载，而单片机的接负载能力很差，所以很暗，并且LED存在问题， 最后在老师的指导下， 根据原理图，灵活做一些变动， 添加了电阻、三极管驱动， 另外， 更换了 LED显示屏，使其显示非常正常和明亮。 由于老师给的外部电路是万用板，所以我们必须自己焊接电路，

43、并且要自己连接导 线，焊接完成后，将程序下载到单片机中运行，发现电机不能正常转动，而且报警器不 断报警，最后我们检测发现， ULN2003的公共端我们没有接地，因此我们将其接地后在 进行调试，发现一切都正常。总结本次自己动手焊接和调试电路发现自己在动手能力方 面还有很多不足，但是能够自己在老师的指导下找出问题解决问题，自己觉得这是一个 很大的进步。 5.2 软件调试 软件调试是一个漫长的过程，一个小的疏忽就可能造成软硬件结合时出现错误。我 们在本次调试中主要出现了两个大的错误：一方面就显示和 PWM调制时程序存在冲突， 第 21 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 另方面是动态显示

44、程序中的延迟做的不是恰 指向显示数据首址 扫描控制字初值 扫描字放入 A 取显示数据到 A 取段码表地址 查显示数据对应段码 段码放入 P2 口 小数点处理 显示 2MS 指向下一个地址 放回 R5 内 时一次显示结束 中数据循环右移 放入 R5 中 跳回 PLAY 循环 一次显示结束， P1 口复位 口复位 从而使电机转动时出现不按预定进行转动， 到好处，从而显示不停闪速。 最初的显示程序和 PWM调制程序分别为： DISP1: MOV R1,#70H ; MOV R5,#80H ; PLAY: MOV P2,#0FFH MOV A,R5 ; MOV P1,A MOV A,R1 ; MOV

45、DPTR,#TAB ; MOVC A,A+DPTR ; MOV P2,A ; MOV A,R5 JNB ACC.6,LOOP5 ; CLR P2.7 LOOP5: LCALL DL_MS ; INC R1 ; MOV A,R5 ; JB ACC.3,ENDOUT ;ACC.3=1 RR A ;A MOV R5,A ; AJMP PLAY ; ENDOUT: MOV P1,#00H ; MOV P2,#0FFH ;P2 RET PWM波形调制子程序 PWM: PUSH ACC PUSH PSW JB FLAG2,SK MOV A,TEMP_ZH MOV B,#03 MUL AB CJNE A,P

46、WM1,ZZZ 第 22 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 CLR P1.3 AJMP PWM_OUT ZZZ: JC L1 AJMP PWM_OUT L1: CLR P1.3 AJMP PWM_OUT SK: MOV A,ZS_MR CJNE A,PWM1,ZZZ1 MOV ZS_MR,A CLR P1.3 AJMP PWM_OUT ZZZ1: MOV ZS_MR,A JC L2 AJMP PWM_OUT L2: CLR P1.3 PWM_O：UTPOP PSW POP ACC RET 从上面的两个程序中，可以看出在显示程序中是用 P1 口作位选信号控制 LED，为了 简化程序

47、， 通过给 P1口赋初值 80H，然后通过移位来实现不同的位选， 从而实现动态显 示的功能。在 PWM调制程序中也是用 P1.3 口输出波形来控制电机的转速。当程序执行 时，会出现这样的错误：当执行一次显示程序后就会将 P1.3 口置低，因此， P1.3 口输 出的波形总是高电平很少，大量的低电平，从而电机转速很小，并且不受控制。在明白 了这个错误后，将 PWM程序稍作改变，使用 P3.7 口来输出调制，从而解决了这个问题。 修改后的 PWM程序代码如下： PWM: PUSH ACC PUSH PSW JB FLAG2,SK MOV A,TEMP_ZH MOV B,#03 MUL AB CJN

48、E A,PWM1,ZZZ CLR P3.7 第 23 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 AJMP PWM_OUT ZZZ: JC L1 AJMP PWM_OUT L1: CLR P3.7 AJMP PWM_OUT SK: MOV A,ZS_MR CJNE A,PWM1,ZZZ1 MOV ZS_MR,A CLR P3.7 AJMP PWM_OUT ZZZ1: MOV ZS_MR,A JC L2 AJMP PWM_OUT L2: CLR P3.7 PWM_O：UTPOP PSW POP ACC RET 另外一个问题就是在显示程序中的延时最初太长，从而显示出现相当闪速的情况。 最初的显

49、示延迟程序为： DL_MS: MOV R6,#50H DL1: MOV R7,#100 DL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET 在这个程序中，以 12M晶振的情况下延迟达到了 10MS左右，因此，扫描时间过长， 接近了人眼的暂留反应时间，因此就能看见闪烁，通过减小延迟时间，提高扫描频率。 但是还得综合考虑定时器的时间等其他因素，最后，将扫描时间控制在2MS左右，显示 便正常了，但是还有一些闪速，那是因为计数器中断调用时也需要时间，基于89C52单 片机的主频，我们只能做到这样，若想完全解决这个问题，可以通过更换效率更高的单 片机来完成。修改后的延迟程序为： DL_MS

50、: MOV R6,#10H DL1: MOV R7,#100 DL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 第 24 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 RET 第 25 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 6 系统功能、指标参数 6.1 系统功能 该系统是针对电脑散热而设计，能够及时监测机箱内的实时温度，并自动将温度值 转换成数字信号送入单片机，然后在 LED 显示频上准确无误的显示；通过对送入温度 进行分析，判断温度有无达到最大温度，如果达到就进行报警，给人们警示。当我们选 择温控模式时，就将送入的温度值参与 PWM 调制，当温度不断增大时，风扇转速不断

51、 增加，反知，随着温度减小，风扇转速也减小；当进入手控模式时，我们可以任意增大 减小风扇的转速，同时当我们对按键进行操作时，蜂鸣器发声提醒操作成功，从而设计 显得人性化，舒适化。 6.2 指标参数 在主电路板中需要测量出的参数：电源电压，各个芯片的电压以及单片机的电压， 以下为各电压的值： 1. 电源电压的测量值为 5.00V 3. 芯片的电压值： ULN2003的电压测量值为 5.02V，MAX232的电压测量值为 5.03V， 4. 单片机的电压值为 5.02V 5. 电机运行时其两端的电压是 5.04V 所以对于电源为 5V 电路来说，以上参数都是正确的。 其余的参数如下： 1. 电路板

52、中单片机的晶振电路中晶振元件 12MHZ 2. 高温报警电路中的限流电阻的大小为 100 3. 显示模块中的电阻大小为 4.7K 并且在系统正常工作状态下，各个模块的电压，电阻等参数均正常。 第 26 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 7 结论 本设计通过硬件焊接，软件编程以及重要的软硬件调试之后，实现了最初预想的各 项功能，虽不说一帆风顺，但完成了要求。并且除了要求的温度读取、显示、控制电机 等基本功能外，我们还增加了手控模式，高温报警，按键发声提醒等功能，使设计更加 人性化。 智能化的电脑散热系统不仅能够用于电脑的散热， 其实也可以用于普通风扇的设计 之中，本设计可以说是多方

53、面的考虑。而增加手控模式的好处在于，不同电脑的性能和 CPU产热量也不太一样，而本设计对温度控制电机的灵敏度相当高，对于温度过高的电 脑或者温度变化很快的电脑而言，比较适宜。对于一些电脑散热不是很多，温度变化比 较稳定的电脑，可以采用手控设定档位，减小能耗，使散热系统寿命更长。对于很多用 按键控制的系统没有添加按键提醒部件， 虽说可以减小能耗， 但是对于操作不是很明确， 当你按下时，如果变化不大的情况下，你不能确定操作是否成功；倘若有了提醒装置， 每次操作成功都有提醒，既能给人们带来方便，也能方便检修。 设计虽然成功了，但是并没有正在用于电脑内部散热，若条件允许便能真正检测出 系统设计的有效性

54、和安全性。本系统的设计集中的对我们数模电电路知识，汇编语言学 习，以及实际动手能力进行了综合性的考察， 由于我们对一些器件的了解程度不是很高， 所以，对于我们的设计还有很多改进的地方，比如：直流电机可以改成效率更高，能耗 更低的电机等。 第 27 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 8 总结与体会 通过本次课程设计对很多学科有了深入的学习和理解，对电路也有了新的体会，在 设计过程中，主要做了两方面的设计：一就是软件的设计。二是硬件电路的设计。在软 件设计中本系统的软件部分主要是利用汇编语言来设计的， 更加深入的巩固了我们的汇 编知识，增加了我们的编程能力和经验。 简单仪器原理与设计

55、的课程是通信工程专业学生所要掌握的， 是实践教学不可缺少 的重要环节。通过课程设计，不仅能提高学生学习智能仪器的兴趣，加深对智能仪器的 理解，开阔视野，也能为毕业设计打下良好的基础。学生基本上经历了单片机应用系统 开发的全过程，扩大了学生实践的内容，从而取得了较好的教学实践效果。任何收获都 要付出巨大的努力，我们思考，阅读，动手，这让我们受益匪浅，其乐无穷。 经过四星期的努力，我们终于成功的完成了本次课程设计。再设计过程中我们又很 多收获当然也遇到很多困难。譬如说不能把书本上的知识与实践相结合。还有当我们第 一次把硬件电路做出来以后就在调试时发现 LED工作不正常， 原来是我们没有添加三极 管

56、来驱动 LED显示，单靠单片机输出来负载是行不通的，在这个过程中培养了我们发现 问题，思考问题，解决问题的能力，也增加了我们实际动手实践的能力。 在这次设计的软件部分是使用汇编语言，考虑到刚刚学过，并且想通过本次设计加 深对汇编的理解和熟悉，增强编程能力。汇编语言执行效率高，代码精简；但是它的可 读性较差，难懂，并且要比较熟悉硬件结构和 I/O 口。通过设计也能大大加深对软硬件 的结合掌握和学习。 本次设计增强了我们查阅资料的方法和技巧，更是大大的提高了我们自学的能力， 同时也增强了我们的动手能力。 通过本次课程设计，我们在对这门技术上有了更深刻的认识，也从实践中去感受到 了技术给我们设计带来

57、的改变与进步。我们不仅基本掌握了软件的使用，还对电子设计 的思路有了更多的认识。 在这四个星期的课程设计过程中，我们三个人一起查资料、一起讨论、一起交流， 最终我们决定了设计方案并成功完成设计，这些都培养了我们的团结合作精神，这次设 计让我们受益匪浅。 第 28 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 9 致谢 本次课程设计我们遇到了许多问题，在老师的耐心指导下，我们小组同学积极思考 和讨论，完成了此次课程设计。通过这次设计我们受益匪浅，学到了很多东西。在此我 们要感谢学院提供了这次课程设计的机会；感谢在设计中给予我许多帮助的老师，特别 要感谢阳小明和李天倩两位老师，在我们的设计过程中

58、，他们至始至终地给予我们悉心 的指导，给我们细心的提醒，从而使我们的设计顺利完成。同时也要感谢小组内的各位 同学，感谢全组同学能够做到互相学习、 团结一致共同战胜难点， 以后我们会更加努力， 争取毕业设计完成得更好。 第 29 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 10 参考文献 1 谭浩强 . C 语言程序设计（第三版） J. 北京：清华大学出版社 ,2005 2 张毅刚、彭喜元 . 单片机原理及应用 M. 北京：高等教育出版社， 2003 3 张海兵、李敏 .PROTEL电路设计实例与分析 J. 北京：人民邮电出版社， 2005 4 李春葆、金晶 .C 语言程序设计辅导 M. 北

59、京: 清华大学出版社 ,2007 5 杨将新、李华军 . 单片机程序设计及应用（第三版） M. 北京：电子工业出版社， 2006 6 鲁捷、焦振宇 .PROTEL 2004 电路设计 M. 北京：清华大学出版社， 2006 7 康光华 陈大钦 电子技术基础模拟部分（第四版） M. 高等教育出版社 .1987 8 谢自美 主编电子线路设计 .实验.测试（第二版） M 华中理工大学出版社， 2005 9 王为青，邱文勋 . 51 单片机开发案例精选 J. 人民邮电出版社， 2001， （5） ：45-47 10 边海龙，孙永奎 . 单片机开发与典型工程项目实例详解 J. 电子工业出版社， 2008

60、 11 康光 华、邹寿彬 . 电子技术基础数字部分（第五版） M. 北京：高等教育出版社， 2006 12 谢维成，刘勇 . 微机原理与接口技术 M. 华中科技大学出版社， 2009 13 张毅刚 . 单片机原理及应用 M. 高等教育出版社， 2003 第 30 页 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 附录一：相关设计图 VCC J2 GND GND VC 3 2 2 3 COM 电源输入 +15V P0 J14 3 2 1 DS J12 P1 J15 P2 D X R D X T 23 456 78 J13 P3 1304 RXD9 VCC C11 C14 C9 C13 61V104